時間：2023-01-05 22:21:22
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇控制系統設計論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
本文介紹了一種空調機溫度控制系統。本溫度控制系統采用AT89C51單片機收集數據，處理數據來實現對溫度的調控。主要過程如下：利用傳感器將非電量信號轉換為電信號，轉換后的電信號再進入A/D轉換器轉換成數字量，傳送給單片機進行數據處理，并向設備輸出控制信號。由LED實時顯示被控溫度及設定溫度，使系統應用更加方便、直觀。
【關鍵詞】單片機、A/D轉換系統設計系統調試
緒論
單片機利用大規模集成電路技術把中央處理器和數據存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM）及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構成一個最小的計算機系統。而現代的單片機則加上了中斷單元、定時單元及A/D轉換等更復雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應用更廣泛。
第1章單片機空調控制系統
隨著中國人民環境的改善和人民生活質量的提高，公共建筑和住宅的供熱和空調已成為普遍的需求，建筑能耗占全社會總能耗的比例巨大且持續增長。據統計，2001年中國建筑能耗已達到3.76億噸標準煤，占總能耗的27.6%，年增長比例是5%。在發達國家中，供熱和空調的能耗很大，可占到社會總能耗的25%-30%。有資料統計，辦公樓中空調系統耗能量占總能量的25%左右，所以空調控制系統設計始終是建筑環境與設備領域中的重要研究課題之一。
1.1當前國內研究情況
1）在城市現代化建設過程中，用電結構發生變化，其中用在建筑物空調系統的電力負荷比例日益增加。據不完全統計，北京已有250余幢賓館、辦公樓和50余家大商場采用中央空調，其空調用電負荷達40萬kW。相當于華北電網為了調峰，耗資27億元而興建的十三陵抽水蓄能電站的1/2裝機容量。以廣東省為例，現有裝機容量已達30萬kW,并以每年30%的速度遞增，其用電負荷已占總共電量的40%以上。
2）改革開放以來，我國經濟的高速發展和人民物質生活水平的不斷提高，對電力供應不斷提出新的挑戰。盡管我國發電裝機容量已超過2億Kw,年發電量已突破9000億kWh。然而，目前我國電力供應仍很緊張。突出的矛盾是電網峰谷負荷差加大，夜間至清晨谷段負荷率低，而高峰段電力嚴重不足，有的電網峰谷負荷之差達25%-30%，造成白天經常拉閘限電，夜間有電送不出的現象。
3）由于空調用電負荷一般在電力谷段用量甚少，對城市點昂具有很大的“肖鋒填谷“潛力，而在中央空調中，制冷系統的用電量通常占整個空調系統用電量的40%-50%，如以商場為例，每10萬m2空調制冷系統的須用電功率約為7000-9000KW。因此，空調蓄冷系統應運而生，并將日益展示他廣闊的應用前景
1.2空調控制系統的組成以及基本工作原理
空調系統的基本組成形式可分為三大組成部分，分別是：冷熱源設備（主機）、空調末端設備、附件及管道系統。該系統具有制冷、制熱、除濕、自動4種工作模式，包括定時、睡眠、風向、智能化霜、應急運轉、試運轉以及5種可調室內風速等控制功能；在定時開機時，可根據訪間溫度作智能判斷，自動調整定時開機時間，避免開機時太冷或太熱；另外，可對設定溫度和房間溫度兩種溫度的10個溫度值進行同時指示，以及完整的抗干擾和系統保護功能。
1.2.1控制器原理
該系統具有制冷、制熱、除濕、自動4種工作模式，包括定時、睡眠、風向、智能化霜、應急運轉、試運轉以及5種可調室內風速等控制功能；在定時開機時，可根據訪間溫度作智能判斷，自動調整定時開機時間，避免開機時太冷或太熱；另外，可對設定溫度和房間溫度兩種溫度的10個溫度值進行同時指示，以及完整的抗干擾和系統保護功能。
本系統硬件簡單可靠，軟件具有更完善的控制功能和抗干擾能力。系統具有很高的性能價格比
系統CPU根據遙控器或按鍵輸入的命令，對采集到的溫度進行智能判斷，然后作出相應的制冷、制熱或除溫運行。再通過接口電路，驅動壓縮機、換向閥、風向電機和室內風機作相應動作，并對溫度用LED指示。系統的原理框圖如圖1所示。
1.3軟件設計
軟件設計采用模擬化處理，主控程序包括以下幾個部分：程序的初始化、試運轉、數據和信號的采集與處理、溫度LED指示、室內風機的閉環積分控制、室內風向電機的步進控制。功能子程序包括制冷、制熱、除濕、自動四種運行模式。中斷程序包括遙控接收。各種定時的中斷查詢處理、速度檢測等。系統的主控程序流程如圖4所示。
1.4硬件設計
1.4.1單片機的選擇
系統有3路溫度模擬信號輸入，還有1路電壓和1路電流模擬輸入，共5路模擬輸入要求；而模擬信號要轉換成數字信號才能用單片機CPU處理。為提高系統的性能價格比，應采用含有A/D轉換器的單片機。經過各方面的綜合比較，我們選用了美國Microchip公司的PIC16C72單片機作為控制核心。它具有5路模擬量輸入的A/D轉換器，恰好滿足系統的模擬輸入要求。另外，它在1塊芯片上集成了1個8位邏輯運算單元和工作寄存器、2KB程序存儲器、128個數據存儲器、3個端口（A口、B口、C口）共22條I/O線、3個定時器/計數器。另外，只有35條易學易用而高效的RISC（精簡指令集計算機）指令，同時，芯片具看門狗功能，并提供對軟件運行出錯的保護。
1.4.2模擬輸入電路
本系統直接用熱敏電阻進行測溫，再加一級電容濾波。對外交換溫度檢測電路，因其干擾較大，特加上二極管限幅保護。對傳感器的不同電阻值，將其所對應的不同分壓值輸入至PIC單片機的A/D轉換口，在單片機內部轉換成數字信號。該檢測電路結構簡單，性能價格比高。又因采用的單片機為8位，所以溫度轉換精度高，可為0.5℃，完全滿足了空調的信號檢測精度要求。對過流信號的檢測，不用經過比較器，節約了資源；而是采用模擬信號整流分壓后直接輸入，通過單片機自帶的A/D轉換器，每500μs對其進行一次檢測，并進行軟件比較，以確認是否過流。對過零電壓信號的檢測，也是采用模擬信號整流分壓后直接輸入。因兩個半的過零點都要檢測，所以用橋式整流。模擬輸入電路如圖2所示。
1.5單片機控制系統的調試
1.5.1硬件調試
根據設計的原理電路做好實驗樣機，便進入硬件調試階段。調試工作的主要任務是排除樣機故障，其中包括設計錯誤和工藝性故障。
1）脫機檢查
用萬能表或邏輯測試筆逐步按照邏輯圖檢查機中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數據總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。有時為保護芯片，先對各管座的電位（或電源）進行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查。
1.5.2仿真調試
暫時排除目標板的CPU和EPROM，將樣機接上仿真機的40芯仿真插頭進行調試，調試各部分接口電路是否滿足設計要求。這部分工作是一種經驗性很強的工作，一般來說，設計制作的樣機不可能一次性完好，總是需要調試的。通常的方法是，先編調試軟件，逐一檢查調試硬件電路系統設計的準確性。其次是調試MONITOR程序，只有MONITOER程序正常工作才可以進行下面的應用軟件調試。
1.5.3硬件電路調試的一般順序
1）檢查CPU的時鐘電路。通過測試ALE信號，如沒有ALE信號，則判斷是晶體或CPU故障，這稱之為“心臟”檢查。
2）檢查ABUS/DBUS的分時復用功能的地址鎖存是否正常。
3）檢查I/O地址分配器。一般是由部分譯碼或全譯碼電路構成，如是部分譯碼設計，則排除地址重疊故障。
4）對擴展的RAM、ROM進行檢查調試。一般先后寫入55H、AAH，再讀出比較，以此判斷是否正常。因為這樣RAM、ROM的各位均寫入過‘0’、‘1’代碼。
5）用戶級I/O設備調試。如面板、顯示、打印、報警等等。
1.5.4軟件調試
軟件調試根據開發的設備情況可以有以下方法：
1）交叉匯編
用IBMPC/XT機對MCS—51系列單片機程序進行交叉匯編時，可借助IBMPC/XT機的行編輯和屏幕編輯功能，將源程序按規定的格式輸入到PC機，生成MCS—51HEX目標代碼和LIST文件。
2）用匯編語言
現在有些單片STD工業控制機或者開發系統，可直接使用匯編語言，借助CRT進行匯編語言調試。
3）手工匯編
這種方法是最原始，但又是一種最簡捷的調試方法，且不必增加調試設備。這種方法的實質就是對照MCS—51指令編碼表，將源程序指令逐條地譯成機器碼，然后輸入到RAM重新進行調試。在進行手工匯編時，要特別注意轉移指令、調用指令、查表指令。必須準確無誤地計算出操作碼、轉移地址和相對偏移量，以免出錯。
4）以上3種方法調試完成以后，即可通過EPROM寫入器，將目標代碼寫入EPROM中，并將其插至機器的相應插座上，系統便可投入運行。
硬件、軟件仿真調試經過硬件、軟件單獨調試后，即可進入硬件、軟件聯合仿真調試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復修改和調試。實驗室調試工作完成以后，即可組裝成機器，移至現場進行運行和進一步調試，并根據運行及調試中的問題反復進行修改。
1.5.5調試
單片機控制技術應用越來越廣泛，其核心技術是單片機控制系統的設計。對工程技術人員來說，抓住系統的原理構成、軟件設計、硬件設計以及系統調試方法的要點是十分必要的。根據工作經驗，前面敘述的系統調試方法將會有助于從事這方面工作的技術人員及本專業的學習者。
第2章單片機的空調控制系統技術和量化要求
2.1空調控制系統的數字化控制
（以Infineon的8位單片機C504/C508）為例
2.1.1模糊智能控制
與普通空調的運行方式不同，變頻空調的壓縮機需要連續運行。其速度調節變得更加重要，要確保室內溫度波動限制在較小范圍內。事實上永磁直流無刷電機是一個多變量，非線性，強耦合的對象，需要智能控制才能取得比較滿意的效果。考慮到8位單片機的資源有限，本系統采用模糊控制來實現電機轉速的控制。因為C504/C508的CCU單元的通道0在塊交換模式下降了參與電機換相外，還可用來完成捕獲動作，故這個通道可以同時用于電機速度檢測。系統所用的模糊控制規則如下式：U=αE+（1-α）E式中，E為位速度誤差，Ec為速度誤差變化率，α為加權系數，在0和1之間取值，U為控制器輸出。通過調整加權系數，本系統可以對控制規則進行在線修正。
2.1.2功率變換電路
功率變換電路及其驅動和保護是直流無刷電機調速系統的最核心的部分。功率變換電路主要是整流橋和逆變橋。目前在國內變頻空調產品中這部分電路的角色主要是由智能功率模塊（IPM）來充當。所謂IPM，就是將功率變換電路，驅動，保護，檢測，輔助電源都集成在一個模塊內。
2.1.3單片機控制系統中控制算法
(1)直接數字控制
當被控對象的數學模型能夠確定時，可采用直接數字控制。所謂數學模型就是系統動態特性的數學表達式，它表示系統輸入輸出及其內部狀態之間的關系。一般多用實驗的方法測出系統的特性曲線，然后再由此曲線確定出其數學模型。現在經常采用的方法是計算機仿真及計算機輔助設計，由計算機確定出系統的數學模型，因而加快了系統模型的建立。當系統模型建立后，即可選定上述某一種算法，設計數字控制器，并求出差分方程。計算機的主要任務就是按此差分方程計算并輸出控制量，進而實現控制。
(2)數字化PID控制
由于被控對象是復雜的，因此并非所有的系統均可求出數學模型，有些即使可以求出來，但由于被控對象環境的影響，許多參數經常變化，因此很難進行直接數字控制。此時最好選用數字化PID（比例積分微分）控制。在PID控制算法中，以位置型和增量型2種PID為基礎，根據系統的要求，可對PID控制進行必要的改進。通過各種組合，可以得到更圓滿的控制系統，以滿足各種不同控制系統的要求。
2.2單片機控制系統的數字化
2.21采用數字化負荷隨動控制理論
運用現代化計算機技術、數字化自動控制技術，對中央空調設備運行進行綜合、優化；針對中央空調主機和輔機系統運行的工況和末端負荷的變化，采集其瞬間多種變化參數，對負荷進行隨動跟蹤；自動、準確、及時地對冷凍（溫）水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機設備的運行參數進行采集，對系統各設備自動進行實時優化控制，使中央空調主機運行環境得以優化，使得主機工質和輔機系統各種流量跟隨末端負荷的變化而同步變化，確保中央空調系統在滿足舒適性的前提下，大幅度降低系統的能源消耗。即把負荷運行所不需要的，而系統運行又將會產生的這部分多余的冷量節省下來。
2.22中央空調數字化負荷隨動節能控制系統
控制精度高，同頻精度和穩定性好，可使中央空調系統節能達到20%以上。該技術、產品在國內、國外處于領先水平，具有高效節能、安全、舒適和方便管理的顯著效果。
第3章結論
單片機控制技術應用越來越廣泛，其核心技術是單片機控制系統的設計。對工程技術人員來說，抓住系統的原理構成、軟件設計、硬件設計以及系統調試方法的要點是十分必要的。隨著我國經濟實力的增長，開發新產品的思路上過去那種過多注重價格因素而使新產品開發上不了檔次的弱點有所改善，開始注意使用當前最先進的單片機開發高檔次的產品。由于單片機的開發手段目前仍以仿真器為主，公司能否提供廉價的仿真器，提供方便的技術服務與培訓，較之能否提供高性能、低價位的單片機有著同等的重要性。各單片機廠商在開發工具以及技術服務方面也進行著激烈的競爭。這種競爭與推出新型的單片機以顯示高技術方面的優勢是相輔相成的。競爭的結果是為單片機應用工程師提供更廣闊的選擇空間，而最終受益的是單片機產品的消費者，由于單片機對各行各業都有用，這種電子技術的進步導致各行各業的進步，也帶動了人類文明的進步。
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第5章致謝
本論文設計在（）老師的悉心指導和嚴格要求下業已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著（）老師的心血和汗水，在我的畢業論文寫作期間，（）老師為我提供了種種專業知識上的指導和一些富于創造性的建議，沒有這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業論文。在此向（）老師表示深深的感謝和崇高的敬意。
在臨近畢業之際，我還要借此機會向在這四年中給予了我幫助和指導的所有老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業知識，并在設計中得以體現，順利完成畢業論文。
1國內外成功應用案例研究
1.1國內應用
（1）上海截至2011年底，上海中心城快速路路網里程數穩定在141.0km，基本采用高架形式。至2009年，上海浦西地區快速路88個入口匝道中有70多個實施了匝道控制，除了武寧路實施了匝道調節控制，其他都為匝道開關控制，其中部分入口預留了匯入控制功能。浦東中環8個匝道及A1的11個匝道實施匝道控制，其中17個入口匝道為開關控制，并預留遠期匯入控制功能，1個入口匝道實施自適應匯入控制，1個出口匝道實施可變車道控制。近期，在楊高路上匝道，匯入南浦大橋的入口處，浦東張揚路上匝道與進入楊浦大橋的主線，設置了挑桿信號燈控制。上述匝道控制在關聯道路上布設“固定文字+可變文字”可變信息標志，在匝道入口及高架路段上設置了交通流情報信息板，目前系統運行良好。上海市快速路出入口控制系統開關控制較多，有交通引導信息/交通監控設備，電子警察設備。2005年上海快速路匝道實施控制系統后，交通量和平均車速均有一定程度的提升，特別是在內環高架內圈武夷路入口匝道實施自適應匯入控制后，更是取得了很好的控制效果，充分體現了匯入控制的優越性。試驗區域主線流量提高了1.1%~23.2%；主線平均車速提高了11.1%~84.6%，主線擁堵時間減小了22.8%~76.5%，縮短了主線車輛排隊長度，改善了快速路主線的交通狀態。上海快速路出入口控制系統改善了快速路主線的交通狀態，同時，快速路控制系統的交通信息和誘導設施均衡了交通需求，提高了快速路系統和區域路網的服務水平。（2）北京北京快速路由二、三、四、五環和11條聯絡線組成，長達360km，承擔著全市50%以上的交通流，快速路出入口密集，平均間距僅為318m，是世界上最復雜、控制難度最大的快速路。北京快速路與呼市類似，即為地面快速路，兩側設置地面輔路，快速路出入口加減速車道較短，從輔路匯入分流。針對這一結構和特點，北京市公安交管局自主研發了快速路出入通流特性分析、快速路多節點OD建模技術和給予主輔路占有率映射算法的交通控制策略，以及城市快速路交通控制技術。基于上述技術建成的快速路交通控制系統，利用設置在快速路主要出入口的信號燈，依據對快速路主輔路流量信息的檢測實施占有率控制，智能控制快速路出入口的開啟和關閉。北京的地面快速路+輔路形式使得其匝道控制與上海有很大的不同。出入口控制方式包括入口開關控制、入口匯入控制、出口輔路信號控制，配有交通監控系統。北京快速路出入口控制系統有效提高了北京快速路網的承載能力、交通管控能力和城市抗風險能力，快速路網日均時速提高6.92%。
1.2國外應用
（1）美國美國采用“stop-and-go”（停-走）交通信號，控制進入高速公路主線車輛的頻率。華盛頓大多數的快速路出入口匝道調節允許每次綠燈通過1輛車，最多不超過3輛，調節率大概在4~15s之間，這樣的間隔可以保障進口匝道的匯入交通受到一定的阻滯，減少高速匯入時容易產生的刮擦、碰撞等事故。美國亞特蘭實行固定周期式匝道調節，但是如果排隊檢測器檢測到預設的排隊長度極限值，匝道調節的速度將會被提高，周期縮短，以盡快地減少排隊。在美國快速路控制系統采用需求-容量控制策略較為廣泛。需求-容量控制策略是以交通量為控制參量，通過調節進入快速路的交通量，使得進入快速路的交通量與上游交通量之和不超過匝道下游的通行能力，保證主路下游交通量維持在其通行能力之內，最大限度利用快速路。華盛頓實施匝道調節后，該地區高速公路全范圍內事故發生率降低30％，在Renton的I405高速公路，匝道調節使得平均行程時間減少了3~16min，匝道調節是一種比較有效地緩解交通擁擠的控制手段。（2）歐洲歐洲的高快速路出入口匝道控制一般是車隊放行，每次綠燈信號放行匝道車輛數不確定，但每次最多放行的車輛數有限制，一般不超過9輛，控制策略中的紅燈時長和綠燈時長都是變化的。歐洲的快速路系統大部分采用ALINEA控制算法。ALINEA控制算法屬于線性狀態調節，由Papageorgiou在1991年提出。它通過調整匝道調節率使得其下游主線的占有率盡量維持在理想狀態，是經典控制理論的應用，現在歐洲很多國家在該算法的基礎之上進行了許多不同的改進，在實際應用中也得到了很好的效果。
1.3應用小結
通過國內外的快速路出入口控制系統，可以看到出入口匝道控制是比較常用的控制方法。它通過限制入口匝道匯入主線的車流量，達到減少主線交通擁堵的目的，通過控制出口匯出輔路的交通流，使主線的交通流可以更快地離開主線。快速路匝道控制主要采用在入口匝道處及出口匝道相連輔路上設置信號燈的方式，調節進出快速路的交通流，使匝道交通流進出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶頸。為達到此目的，在進行匝道信號控制時應從城市快速路的交通特性、控制策略、配時方法及協調效果幾方面加以考慮。在出入口控制算法方面，對于在美國得到廣泛應用的需求-容量差額控制方法，還存在著一些不足。由于該方法僅僅檢測交通量的值，所以不能夠判斷快速路主線是擁擠還是自由流的狀態，并且算法采用開環控制，不能把控制后的微小變化再反饋給系統進行優化，因此，往往無法達到理想的控制效果。歐洲采用的ALINEA算法研究表明，即使算法中的值在很大范圍內變動，系統也能保持一個良好的性能，說明ALINEA算法的穩健性較好。此外，ALINEA算法的可移植性強，如果外部交通條件變化，只需要調整目標占有率的值，而且控制算法簡單，易于實現。目前它成為實際應用中非常成功的一種單點動態控制方法，在實際中還有許多的應用對該方法進行了改進。
總之，快速路出入口控制方法的效果取決于多種因素，交通特性、道路條件、匝道分布等多種因素都會影響到控制算法的適用性。即使是同樣的控制算法，其控制參數的取值往往也會在很大程度上影響控制的效果。從本質上講，入口匝道控制是對主線交通與入口匝道交通進行調節，方案的可行性與當地道路交通條件緊密相關。呼市快速路系統和國內外其他城市的快速路相比，有自身的特點和情況，主要表現為：（1）以主輔路布置形式為主，部分路段采用高架、地下隧道、半地下路塹形式；（2）快速路網少，承載的交通流量大，主線交通流量、匝道需求將常處于飽和運行狀態；（3）匝道布置間距較小，主輔路之間的合流、分流成為影響主線運行狀況的一個重要因素；（4）周邊路網發達，匝道車輛的可行替代路徑較多。所以應該在總結國內外其他城市快速路出入口控制系統的前提下，結合呼市自身的實際情況，選擇符合需求的快速路出入口的控制系統。
2快速路出入通管理控制系統設計
2.1系統目標
目前呼市快速路正在建設，出入口的現狀道路基礎條件、線形較好，存在著出入口控制系統實施可行性較好的地點。通過綜合考慮各方面因素（科學性及實用性），應用比較成熟的技術，吸取北京上海經驗，可以在呼市快速路出入口實現出入口控制，體現出入口控制的效果、優勢。經過對呼市快速路網的布局和交通控制系統現狀的深入分析，建立呼市快速路出入口控制系統，可實現以下目標：（1）保證主路基本暢通、輔路不至于產生嚴重的交通擁堵；（2）改善出入口匝道車輛的行駛秩序，確保車輛行駛安全；（3）對快速路及其關聯區域進行協調控制，有效使用地面道路的容量；（4）保證大型活動、緊急事件等非常態的快速路骨架路網作用；（5）與其他系統協同，提高對道路交通的誘導能力和綜合調控水平。
2.2系統功能需求
目前呼市二環線以內路網密度較大，但高峰時間交通擁堵嚴重，其中一個重要原因是呼市交通信息管理系統不完善，出行者無法及時查詢或獲取路況信息，導致交通需求分布失衡。因此，呼市快速路出入口管理與控制系統功能主要集中在幾個方面：中心控制、出入口多級調控、出入口信號協調、快速路交通信息采集、快速路信息、系統關聯、快速路信息查詢。呼市快速路出入通管理控制系統可分為三個層次：策略層、管控層、執行層。三個層次相互協調，實現系統信息采集、多級調控、日常管理和系統關聯的功能[3]。
2.3控制管理中心
管理控制中心分為硬件設備和軟件設備兩大部分。其中，硬件部分按功能分為數據庫服務器、管理端設備、以太網傳輸網絡設備和不間斷電源（UPS）等幾個部分；軟件部分分為系統軟件、數據庫軟件、數據處理軟件、管理平臺軟件等[4]。快速路出入口控制中心局域網系統是系統集成和管理協調系統的基礎平臺，是一個分布式計算機平臺，包括基礎平臺服務、分布式計算和對象服務、公共設施、共享領域服務以及應用，可以讓不同的軟件對象跨網絡、跨操作系統進行互操作，滿通信息的與查詢、訪問。
2.4系統控制方法和算法
根據以往研究，快速路控制系統匝道進出口的主要控制方法包括單點信號燈控制、單點開關控制、多匝道協調控制、快速路干線控制、區域控制、路由控制和不同控制方式的協調控制等[3]。目前呼市二環線快速路匝道相距較近，主線為雙向六車道，沿線相交道路高峰時間交通流量大，擁堵嚴重。因此，針對呼市快速路交通瓶頸形成原因，快速路出、入口匝道控制主要采用在入口匝道處及出口匝道相連輔路上設置信號燈的方式，平峰時間采用單點控制，高峰時間采用整體協調控制方法，調節進出快速路的交通流，使匝道交通流進出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶頸，并有效利用輔路容量。建議呼市快速路與常規道路信號控制綜合考慮，形成快速路、區域信號控制協調控制系統，提高快速路的抗風險能力和消散阻塞的能力。進一步確保快速路系統的高速、高效、安全和舒適性。根據呼市快速路道路網設計和出入口布置形式，建議呼市快速路出入口控制算法可以結合采用改進型的ALINEA控制算法、需求-容量差額控制算法、占有率控制算法和定時控制算法。針對呼市快速路道路網不同的道路條件、交通狀況，采用不同的快速路出入口控制算法，將幾種控制算法相互結合，針對不同的適用條件和系統實際運行狀況選擇合適的快速路出入口控制算法策略[5]。
2.5出入口信號協調控制
由于快速路出入口的控制有很多的限制條件，對于不同的路段和車流量，出入口控制的效果也會有很大差異。其中對出入口控制影響最大的還是出入口是否有較多的道路空間資源可以儲存出入口控制造成的排隊。對于呼市部分快速路出入口間距較小的路段，將快速路出入口控制和快速路上下游交叉口控制結合起來，實行協調控制。快速路出入口協調控制從區域路網的角度上，將快速路和普通道路進行銜接和整合，制定協調控制的策略和方法，將快速路出入口和上下游交叉口控制作為一個整體控制系統，從整體路網的角度出發，制定統一的協調控制目標。從而更好地提高整個道路系統的運輸效率[6]。
2.6誘導信息系統
用于快速路出入通信息，對交通流進行有效地引導分流。入口控制信息情報板能夠接受匝道控制器的指令，在可變文字顯示部分以不同顏色顯示“匝道開放”、“匝道關閉”、“匯入調節”等匝道控制內容，以及“主線暢通”、“主線擁擠”、“主線堵塞”等交通狀態信息[7]。目前呼市尚缺少交通誘導信息系統，導致交通高峰期間部分路段和區域非常擁擠，而有些道路上車流量很少，道路資源未得到有效利用。
3結語
1系統結構設計
系統總體結構如圖1所示，系統以MSP430F2616微控制器為核心，這款單片機有良好的低功耗性能，適宜開發家用電子產品。當系統上電運行后，WSN節點會通過濕度測量模塊對當前濕度進行采集，濕度測量模塊選用HS1101濕敏電容與NE555構成多諧振蕩器，以此將空氣濕度變化轉變為電容值的變化，單片機通過采集多諧振蕩脈沖頻率，可得到濕度值。STC12C5A50S2單片機獲得濕度值后，通過NRF24L01傳遞給主控單片機并顯示于TFT液晶，用戶可通過按鍵（“加濕開”、“加濕關”、“干燥開”、“干燥關”“、復位”）進行人機交互。濕度數據與預設濕度范圍相比較，若超出范圍，MCU可通過控制繼電器來驅動加濕與抽濕執行機構。此外，主控系統擁有華為GTM900-CGSM通信模塊，支持短信查詢功能，用戶可借由手機軟件平臺對濕度進行查詢與控制現信息的遠距離傳輸與閉環控制。為滿足系統供電需要，選用220V-12V電源適配器進行供電輸入，作為加濕器，抽濕器電源；開關集成穩壓芯片LM2596輸出5V為單片機、NRF24L01模塊、TFT液晶邏輯供電；線性穩壓元件LM1117穩壓輸出3.3V為無線主接收模塊、TFT液晶背光供電。
2系統軟件設計
2.1主程序設計
主程序開始，先初始化各個模塊，然后等待命令，若有命令則判斷是控制命令還是查詢命令，若為查詢命令，則向客戶端發送信息，若為控制命令，執行控制動作；若無控制命令，判斷無線接收數據，若有則做數據處理，若無則數據更新顯示，并返回等待命令。傳感器節點開始工作時開啟MCU的定時器，由HS1101與NE555組成多諧振蕩器，空氣濕度值改變將改變容值，并產生周期不同的方波。由式（1）計算出電容C=T（/0.7*（R1+2*R2））（1）C：濕敏電容容值；T：方波周期；R1：567K；R2：20K。由單片機定時器獲得周期。根據HS1101特性曲線（擬合直線），解出濕度值，然后發送給無線接收主控（為了防止濕度值突變，在測量200次之后再進行處理）。在后臺輪詢來自主控的無線數據查詢信號，并將處理后的當前濕度值通過無線發回主控。
2.2濕度變化擬合曲線
3實驗測試及分析
3.1測試方案
系統測試采用先模塊單獨調試再系統聯調的方法。①測試電源模塊的輸出，得到功率，電壓電流信息。②硬件仿真測試單片機，測試液晶顯示是否正常。③濕度傳感器測試濕度是否采集值成正比，同時測試加濕干燥機構在供電正常情況下能否正常工作。④用PC機的串口調試和GSM模塊之間串行通信。⑤整機系統連接好，重復以上步驟，測試數據接收。通過以上測試，可判斷整機運行是否正常。
3.2測試數據
測試數據包括以下四部分：①通過萬用表測試電源模塊的輸出：+5V和+3．3V的誤差在±0．1Y以內，接上所有負載后輸出的電流達1A；②通過設置不同的標準狀態值：測試到系統的超標自動發送短信至終端功能正常；③終端發送查詢指令至系統：測試到手持機終端接收到的數據和TFT液晶顯示屏顯示的數據完全吻合；④終端發送控制信息至系統：得到動作與指令相同。
3.3結果分析
關鍵詞：視頻檢測PCI總線PPP協議
引言
隨著計算機視覺技術以及圖像處理技術的不斷發展，計算機視覺和視頻檢測技術已經廣泛應用于工業控制、智能交通、設備制造等很多領域。傳統的視頻檢測往往采用工控機作為其視頻處理器來實現其功能。這種方法往往由于工控機處理速度的問題，無法實現對各個不同方向同時進行視頻檢測，而且由于視頻檢測處理過程需要占用大量的處理時間，因而無法實現實時的遠程控制功能。
目前在遠程控制和通信方面，基于DOS和Windows操作系統的通信平臺得到普遍的引用，但是DOS操作系統作為單任務操作系統，無法實現多任務功能和實時處理的要求；而Windows操作系統作為視窗操作系統，其系統的穩定性和實時性也無法與實時多任務嵌入式操作相比擬。
本文提出一種以DSP作為視頻檢測處理芯片，以Linux為操作系統的嵌入式系統設計方法。
1系統結構
本系統的開發主要包括視頻檢測卡和x86通信平臺的設計2個部分。視頻檢測卡主要包括模擬圖像采集、轉換、DSP視頻檢測3個部分，每塊交換參數檢測卡擴充PCI總線接口，插在通信開發平臺的PCI總線插口上，通過PCI總線同通信平臺交換數據。通信平臺處理多塊交通參數檢測卡的通信問題，將視頻檢測卡通過PCI總線傳送過來的視頻檢測數據實時通過網絡傳送給控制中心。系統的功能方框圖如圖1所示。
根據系統設計要求，視頻檢測卡功能主要分為：模擬圖像采集、模擬圖像A/D轉換、數據緩存以及DSP視頻檢測5個部分。視頻檢測卡流程如圖2所示。
本系統采用Philips公司的SAA7111A來實現模擬圖像A/D轉換。該芯片可實現多路選通、鎖相與時序、時鐘產生與測試、ADC、亮色分離等功能。其輸出可以具有如下格式：YUV4：1：1（12bit）、YUV4：2：2（16bit）、YUV4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP處理芯片和SA7111A的時序不同，可以通過CPLD進行邏輯控制FIFO來完成數據緩存的功能。
DSP是實時信號處理的核心。本系統采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。該芯片屬C6000的定點系列，C6211在這個系列中是性價比最高的一種。C6211處理器由3個主要部分組成：CPU內核、存儲器和外設。集成外設包括EDMA控制器、外存儲器接口（EMIF）、主機口（HPI）、多通道緩沖接口（McBSP）、定時器、中斷選擇子、JTAG接口、PowerDown邏輯以及PLL時鐘發生器。通過EMIF接口擴充SDRAM，而PCI總線控制芯片的擴展通過HPI接口。
PCI總線的接口芯片PCI9050，主要包括PCI總線信號接口和本地總線（LOCALBUS）信號。在硬件設計時，只需將本地總線信號的接口通過電平轉換連接到DSP的HPI接口，同時擴展PCI接口就可以完成其硬件電路設計。
2通信開發平臺的嵌入式系統設計
通信開發平臺以x86為核心器件，擴充PCI總線，通過Modem撥號，實現x86與Internet的連接。
2.1PCI總線設備驅動
PCI設備有3種物理空間：配置空間、存儲器空間和I/O空間。配置空間是長度為256字節的一段連接空間，空間的定義如圖3所示。在配置空間中只讀空間有設備標識、供應商代碼、修改版本、分類代碼以及頭標類型。其中供應商代碼用來標識設備供應商的代碼；設備標識用來標識某一特殊的設備；修改版本標識設備的版本號；分類代碼用來標識設備的種類；頭標類型用來標識頭類型以及是否為多功能設備。除供應商代碼之外，其它字段的值由供應商分配。
命令字段寄存器用來提供設備響應的控制命令字；狀態字段用來記錄PCI總線相關事件（詳細的命令控制和狀態讀取方法見參考文獻4）。
基地址寄存器最重要的功能是分配PCI設備的系統地址空間。在基地址寄存器中，bit0用來標識是存儲器空間還是I/O地址空間。基地址寄存器映射到存儲器空間時bit0為“0”，映射到I/O地址空間時bit0為“1”。基地址空間中其它一些內容用來表示PCI設備地址空間映射到系統空間的起始物理地址。地址空間大小通過向基地址寄存器寫全“1”，然后讀取其基地址的值來得到。
PCI設備的驅動過程主要包括下面幾個步驟。
首先，PCI設備的查找。在嵌入式操作系統中一般提供相應的API函數，在Linux操作系統中通過函數pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)可以找到供應商代碼為PCI-ID，設備標識為PCI-DEVICE的第n(index+1)個設備，并且返回總線號和功能號，分別保存于bus和devfn中。
第2步，PCI設備的配置。通過操作系統提供的API函數訪問PCI設備的配置空間，配置PCI設備基址寄存器的配置、中斷配置、ROM基地址寄存器的配置等，這樣可以得到PCI的存儲器空間和I/O地址空閑映射，設備的中斷號等。在Linux操作系統中，訪問PCI設備配置空間的API函數有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等，它們分別完成對PCI設備配置空間的讀寫操作。
第3步，根據PCI設備的配置參數，對不同的設備編寫初始化程序、中斷服務程序以及對PCI設備存儲空間的訪問程序。
2.2遠程控制與通信鏈路的建立
與Internet連接的數據鏈路方式主要有Ethernet方式和串行通信方式。Ethernet連接方式是一種局域網的連接方式，廣泛應用于本地計算機的連接。通過Modem進行撥號連接的串行通信方式，可以實現遠距離的數據通信，下面詳細介紹串行通信接口協議方式。
串行通信協議有SLIP、CSLIP以及PPP通信協議。SLIP和CSLIP提供一種簡單的通過串行通信實現IP數據報封裝方式，通過RS232串行接口和調試解調器接入Internet。但是這種簡單的連接方式有很多缺陷，如每一端無法知道對方IP地址；數據幀中沒有類型字段，也就是1條串行線路用于SLIP就不能同時使用其它協議；SLIP沒有在數據幀中加上檢驗和，當SLIP傳輸的報文被線路噪聲影響發生錯誤時，無法在數據鏈路層檢測出來，只能通過上層協議發現。
PPP（PointtoPointProtocal，點對點協議）修改了SLIP協議中的缺陷。PPP中包含3個部分：在串行鏈路上封裝IP數據報的方法；建立、配置及測試數據鏈路的鏈路控制協議（LCP）；不同網絡層協議的網絡控制協議（NCP）。PPP相對于SLIP來說具有很多優勢；支持循環冗余檢測、支持通信雙方進行IP地址動態協商、對TCP和IP報文進行壓縮、認證協議支持（CHAP和PAP）等。圖4為PPP數據幀的格式。
PPP的實現可以通過2個后臺任務來完成。協議控制任務和寫任務。協議控制任務控制各種PPP的控制協議，包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用來處理連接的建立、連接方式的協商、連接用戶的認證以及連接中止。寫任務用來控制PPP設備的數據發送。數據報的發送過程，就是通過寫任務往串行接口設備寫數據的過程，當有數據報準備就緒，PPP驅動通過信號燈激活寫任務，使之完成對串行接口設備的數據發送過程。PPP接收端程序通過在串行通信設備驅動中加入“hook”程序來實現。在串行通信設備接收到1個數據之后，中行設備的中斷服務程序（ISR）調用PPP的ISR。當1個正確的PPP數據幀接收之后，PPP的ISR通過調度程序調用PPP輸入程序，然后PPP輸入程序從串行設備的數據緩存中將整個PPP數據幀讀出，根據PPP的數據幀規則進行處理，也就是分別放入IP輸入隊列或者協議控制任務的輸入隊列。
PPP現在已經廣泛為各種ISP（InternetSeverProvider）接受，而Linux操作系統下完全支持PPP協議。在Linux下網絡配置過程中，通過1個Modem建立與ISP的物理上的連接，然后在控制面板（ControlPanel）里面選擇NetowrksConfiguration。在接口（Interface）里面加入PPP設備，填入ISP電話號碼、用戶以及密碼，同時將本地IP和遠端IP設置為0.0.0.0，修改/ETC/PPP/OPTION，加上DEFAULTROUE，由ISP提供缺省路由，這樣就完成了設備的PPP數據鏈路設置過程，可以通過Internet實現遠程控制。
結束語
該設計方法已成功應用于智能交換系統的交通參數檢測系統中。在該系統中，采用4塊DSP視頻檢測卡實現4個不同路面區域的交通參數檢測，同時采用Linux作為通信平臺的操作系統；通過PPP協議建立與監控中心的連接，實現監控中心對各個視頻檢測卡的遠程控制。
[關鍵詞]電工技師論文論文撰寫要求
一、電工技師論文的作用及分類
電工技師(高級技師)論文是其在總結研究本職業(工種)領域中的有關技術或業務問題時，表達其工作或研究過程及其成果的綜合實用性文章，是維修電工技師從事本職業(工種)的學識、技術能力的基本反映，是科學研究成果和工作經驗總結的文字體現，也是個人勞動成果、經驗和智慧的升華。技師專業論文是社會實踐活動的產物，是撰寫者在長期的社會生產實踐中不斷總結經驗，努力學習理論知識，不斷追求和探索所取得的研究成果的文字存在形式，撰寫技師專業論文是培養人才、選拔人才和保證人才質量的重要途徑之一。
按電類技師本身的內容和性質不同，一般電類技師論文分為：專題型、論辯型、綜述型和綜合型。按電類技師論文具體涉及內容的主要有：維修電氣經驗總結類、技術革新類、新產品開發類和四新技術推廣類。
二、電工技師論文撰寫的要求
撰寫電工技師專業論文，既是一個艱苦的思考、探究和再學習的過程，又是一種復雜的創造性勞動，需要對工作實踐、技術革新和技術改造等做出客觀的評價。
1.注意論文的科學性。科學性是指電工技師專業論文的基本觀點和內容能夠反映事物內在的基本規律。電工技師專業論文的科學性來自對客觀事物周密而詳實的調查研究，掌握大量豐富而切合實際的材料，使之成為研究論述的基礎。
2.注意論文的翔實性。電工技師專業論文要求作者所提出的觀點、見解確實是屬于自己的。那么，要使自己的觀點能夠得到普遍的承認，就一定要拿出有說服力的論據來證明自己的觀點是正確的。這樣，就應該在已掌握的大量材料中選擇具有典型性、代表性的關鍵證據來證明。
3.內容正確、語言簡明。撰寫技師專業論文應當力求言簡意賅，無多余的字句。對論文的內容不要進行藝術性渲染和夸張；切忌不適當地夸大個人在技術革新和技術改造中的貢獻；更不能將技術問題的爭論引入政治觀點。同時，在撰寫技師論文時，要注意按照撰寫格式進行撰寫，并熟練應用。
三、電工技師畢業設計論文的選題
論文的選題必須立足于總結工作成果與實踐緊密聯系上。在對已獲得的大量素材進行分析、歸納和研究的基礎上，提出問題，確定寫作的基本方向。
1.論文的選題原則：準確恰當、提高創新和可行實用。
(1)準確恰當。論文的選題要提得準確恰當，面向實際，著眼于社會的需要，確實是生產實踐中亟需解決的問題。選題一定要與生產實踐相結合，與自己的工作領域相結合。
(2)提高創新。創新性原則是指選題要有新穎性、先進性，有所發明，有所發現，以推動本職業(工種)的發展。遵循這一原則，選題時必須注意選擇位居本職業(工種)較前沿的并具有普遍意義的課題；選擇填補空白的課題；選擇補充前人學說的課題；選擇突破禁區的課題；選擇借他山之石可以攻玉的課題，即借用其他學科的新理論、新技術、新工藝和新材料，從新的角度進行研究、驗證或論證來解決本職業(工種)中的老問題或疑難問題的課題。
(3)可行實用。可行實用性原則是指要選擇有利于發揮個人的聰明才智，有完成的把握，同時也符合自己的志趣、適合個人能力的論題。
2.論文的選題方法
(1)選擇能發揮本人特長的論題。申報電工技師(高級技師)的人員，都具有相當長的本職業(工種)專業工作的經歷，在理論與實踐的結合上有自己的獨到之處和技術特長；而預備技師在學校學習4～5年，理論知識特別是新技術的知識非常充實，但實踐經驗欠缺。
(2)選擇具有突破性的論題。申報電工技師(高級技師)的人員長期工作在第一線，對于生產實踐中出現的問題最有發言權。如果敏銳地抓住問題的關鍵處，加以研究，就能形成應用性極強的專業論文。
(3)選擇具有普遍性的論題。所謂具有普遍性的論題是指在生產實踐中有廣泛的用武之地的課題。例如，用現代電氣技術改造機床的電氣控制問題、變頻技術在中央空調系統的應用問題及電梯的技術改造和維修技術問題等。有些問題看似簡單，但實際上有很多需要進一步研究總結的內容，這些都屬于具有普遍意義的論題。
3.論文的推薦選題
(1)典型PLC控制系統的設計、安裝與調試。機械手的PLC控制系統設計、安裝與調試；組合機床PLC控制系統設計、安裝與調試；立體車庫控制系統設計、安裝與調試；材料分揀裝置的PLC控制系統設計、安裝與調試。(2)典型低壓電氣柜的設計。兩臺三相異步電動機動力控制電氣柜的設計、安裝與調試；變頻調速控制柜的設計、安裝與調試；總計量配電箱設計、安裝與調試。(3)供配電系統的設計。某通用機械廠供配電系統的電氣設計、安裝與調試；某學校生活區配電系統設計、安裝與調試。(4)電子技術應用設計。三相正弦波變頻電源的設計、安裝與調試；晶閘管串級調速系統的設計、安裝與調試。(5)典型單片機控制系統的設計。基于單片機和LCD的電子鐘的設計；數字鐘的設計與制作等。(6)機床電氣控制系統改造。Z3050型搖臂鉆床PLC改造；M1432A型萬能外圓磨床PLC改造；T68型臥式鏜床PLC改造；B2012A型龍門刨床PLC、變頻器改造等。(7)樓宇自動化技術及維修。電梯控制線路的安裝與維修；無塔供水系統控制線路的安裝與維修等。
總之，加強對電工技師畢業論文的指導，可使他們通過論文的寫作，在以后的工作崗位上更好地發揮技術帶頭人的作用，為高層次實踐經驗和科研成果轉化成現實生產力打下堅實的基礎。
參考文獻:
[1]王建.國家職業資格證書取證問答[M].機械工業出版社,2006,3.
[2]機械工業技師考評培訓教材編審委員會[M].維修電工技師培訓教材.機械工業出版社,2001,3.
關鍵詞：計算機技術，電壓無功，自動化，應用
隨著社會經濟的飛速發展，居民和各類企業對供電質量和可靠性的要求日益提高，從改善電能質量和節約人力方面比較電壓無功優化自動控制裝置具有不可比擬的優勢，已逐步取代原來通過值班員手動調節檔位和投切電容器來調整電壓的方式，在維系電力系統穩定中的作用已充分展示出來。論文參考，自動化。電壓無功優化自動控制裝置由大量的數據采集、數據計算、數據傳輸、數據控制、程序執行元件組成，通過一系列自動化技術將其功能整合在一起，因此，了解電壓無功優化自動控制中的自動化原理對于研究電壓無功優化自動控制有著十分重要的作用。為此本文著重分析了電壓無功優化控制中的自動化技術。
一、自動控制系統的結構
（一）調壓方式
無功優化控制系統設計在設置母線電壓限定范圍后，自動對高峰負荷時段、低谷負荷時段的電壓值進行適當調整，以保證在合格范圍內的電壓滿足逆調壓方式。論文參考，自動化。當電壓超出額定范圍時，則與同級和上級變電所的電壓進行比較，然后判斷出應該調節同級還是上級變電所的主變檔位。
（二）調整策略
電壓無功優化自動控制包含兩個方面，分別是電壓優化和無功優化：
1、電壓優化
當母線電壓超上限時，首先下調主變的檔位，當不能滿足要求時才切除電容器；當母線電壓超下限時，首先投入電容器，當不能滿足要求時再上調主變檔位，總之要確保電容器最合理的投入。
2、無功優化
當系統電壓保持在限定范圍內后，通過系統的自動控制，決定各級變電所電容器的先后投入，使得無功功率的流向最平衡，最能提高功率因數。
二、自動化數據采集、計算和傳輸
作為一個自動控制系統，全面的數據采集是整個控制過程最關鍵的一部，其采集數據的精度和安全直接影響整個系統的精度和安全。論文參考，自動化。一個完善的無功優化自動控制系統應該能實時自動的從調度中心、各監控站采集電網電壓、功率、主變檔位、電容器運行狀態等數據并能確保當遙測遙信值不變時不與SCADA系統進行數據傳輸，減少系統資源占用。
在采集到實時數據后，過往的自動控制系統都是通過“專家系統”對數學模型進行簡化和分解，然后利用潮流計算和專家系統等方法進行求解。隨著自動化技術的高速發展，自動控制系統能夠突破優化計算難于尋找工程解的難題，采用模糊控制的算法，充分考慮諧波，功率因數擺動，電壓波動和事故閉鎖等因素，通過一系列精密芯片的配合計算出使電網電能損耗最小的變壓器檔位、電容器投入量和電網最優運行電壓以供控制部件執行。
系統在數據傳輸上使用只與內存交互數據而不存取硬盤的內存數據庫技術，既提高了數據的存取速度，又節省了硬盤使用。為了提高傳輸效率，系統還會根據傳輸數據的類型和要求的不同，自動采用不同的傳輸協議：使用TCP/IP協議傳輸大量的重要數據，使用UDP協議傳輸少量的廣播數據。在數據傳輸準確度方面，子站在接受到數據后會自動向主站發送反校信號，以驗證所受數據的準確性。
三、系統的自動控制
電壓無功優化控制的基本過程如下：首先是主站控制系統進行電壓無功計算，然后把計算得到的各級變電所的功率因數、電壓的區域無功定值結果通過光纖通道傳達至各級變電所的電壓無功控制系統。各級變電所的控制系統周期性的把本站的功率因數、電壓和接收到的定值結果比較，以判斷是否越限。
為了保證電網損耗最低，主站的控制系統要不斷跟緊電網運行方式的變化，隨時計算出最新的區域無功定值結果并傳達至各級變電所的電壓無功控制系統。由于主站的控制系統計算最初的區域無功定值時需要一定的時間，這就會造成各級變電所從啟動控制系統至接收到第一個信號間有一個時間段，系統定義這段時間內的定值是按照本地系統運行的。論文參考，自動化。
當主站系統遇到特殊情況（如有影響電網拓撲結構的遙信變位發生）時，能夠即時撤銷子站控制系統當前正在執行的區域無功定值。子站控制系統即以本地無功定值運行，待再次受到主站重新計算的定值時才轉以新定值運行。論文參考，自動化。子站控制系統實時監視主站的定值下傳通道是否正常，通信異常時，立即改為執行本地定值，直至通道恢復正常。論文參考，自動化。
四、系統自動化的安全保證
目前國內的一些系統僅僅只做到了一層閉環控制，安全可靠性根本無法保證。而隨著自動化技術的發展，最新的系統則是采用主站和子站同時的雙層實時閉環反饋控制結構。實驗證明由于采用了雙層實時閉環反饋控制結構，當運行中發生用戶定義的需要閉鎖的異常事件時，控制系統能夠立即執行閉鎖，符合電網結構和調度運行特點，適合各種大小電網的安全可靠運行，能更有利地保證提高電網的電能質量，其具體的安全策略如下：
自動估算電網電壓，使電容器平穩投切，避免出現振蕩；自動估算電壓調節后的無功變化量，使主變檔位平穩調整，避免出現振蕩。
當需要調節的變電所的主變并聯運行時，為了避免出現其中一臺主變頻繁調節的情況，首先調節據動率較高的那臺主變的檔位。應對于主變和電容器出現的異常情況，系統能夠自動減少主變檔位調整次數，使設備壽命增加，電網安全得到保證。當遭遇設備異常時，系統自動閉鎖，而且必須人工手動來解除封鎖。具體的異常情況有：電容器或主變檔位異常變位；系統需要采集的數據異常；系統數據不刷新。特別的當發生10kV單相接地時，系統自動閉鎖電容器的投切。為避免采集到的數據不準確，系統采用同時判斷遙測數據和遙信數據的方式，提高了采集數據的準度。
五、結論
本文通過對電壓無功優化控制系統的淺要介紹，分析了其包含的自動化技術，從一個側面反映了我國電力系統自動化科技的發展，也展現了電力行業專業人才的卓越才能。本文對電壓無功優化控制系統從設計思想，系統構成方面進行的論述，可作電力專業的教輔材料，也可供電壓無功優化控制裝置設計和運行參考。
參考文獻
[1]鄭愛霞，張建華，李銘，李來福，吳強.地區電網電壓無功優化控制系統設計及
關鍵詞：系統設計；PLC；稱重給料控制系統；模擬調節器
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）04-0027-03
在生產領域中，產品的質量以及生產過程的穩定性與原料的配比精度有著最為直接的關系，而PLC的稱重給料控制系統的設計，不僅可滿足其精度要求，而且有利于生產效率的提高和產品質量的提高，從根本上實現企業的效益。因此，對PLC的稱重給料控制系統的設計進行探討有其重要的價值和意義。
1 系統的設計原理
基于PLC的稱重給料控制系統，其所用到的方法和原理相對簡單，而且具有很強的適應性。在設計時，其主要通過模擬調節器來進行，結合相關的數字運算，確定其相關的給定值，具體的計算方法如下：
式中：PVnf為當前濾波輸入值；Dn為微分運算值；EVn為當前偏差；EVn-1為前一次偏差；KP為比例常數；Dn-1為上一次微分運算值；SV為設定值；PVn為當前采樣值；α為輸入濾波常數。
根據以上的程序設定，當系統發出指令時，若是輸入值PVnf比設定值大時，那么就要通過正作用執行PID算法，反之，則通過反作用執行PID算法。
2 系統設計
基于PLC的稱重給料控制系統是一種用于工農業（如水泥、鋼鐵、玻璃、煤礦、制藥、飼料等行業）自動化稱重配料設備的控制系統，通常是由帶有自動配料算法軟件的計算機（微機）組成，該系統的應用，既可以節省大量的勞動力，提高企業生產效率，而且可以為企業的生產帶來巨大的效益。另外，在實際生產與應用中，還可以根據不同物料的配料，定制和設計相應的控制系統，為企業發展提供完善的解決方案，滿足企業的發展需求，具體的設計如圖1所示：
圖1 系統設計圖
2.1 系統操作程序
在工礦企業中經常遇到這樣的原料入庫配料系統，工藝流程圖如圖1所示，系統中所用原料分別是粉礦巖、鐵粉、石灰石，它們均來自各自的原料堆場；混合料來自預配料系統，混合料實際上是石灰石和粉砂巖按一定比例混合得到的。在實際運行中，粉砂巖、石灰石、鐵粉三種原料均由皮帶輸送機1從各自的堆場送到分叉溜子2，再由可逆皮帶機3將物料分別送至4、7、10號料倉中。可逆皮帶機正轉（向右），且分叉溜子2在右邊下料，則石灰石物料送入料倉10中，若可逆皮帶機反轉（向左），且分叉溜子在左邊下料，則粉砂巖或鐵粉進入料倉4或7中。混合料單獨由皮帶機21直接送入混合料倉22中。料倉下設備5、8、23為出料皮帶機，該皮帶機的轉速可調，從而調節入庫的喂料量，即調節物料的下料量。
出料皮帶機下設備6、9、12、24為稱重喂料機，稱重喂料機的稱重信號經質量自動控制系統來調節出料皮帶機的轉速，從而自動調節入庫喂料量及幾種喂料量之間的比例。稱重喂料機下為入庫皮帶機25，經過可逆皮帶機31，再經回轉閥32，物料喂入粉庫內。可逆皮帶機25正轉（向右），使物料喂入粉庫，可逆皮帶機反轉（向左），物料流入裝料汽車。正常情況下，喂料輸送系統運行時，混合喂料裝置21、23、24及鐵粉喂料設備1、3、8、9工作。下料皮帶機23與稱重皮帶機24組成閉環系統，保持混合料下料恒定。下料皮帶機8與稱重皮帶機9組成閉環系統，保持鐵粉下料恒定。
物料在分庫內混合時，其成分為細度和化學成分合格的生料粉。對生料粉取樣化驗，若符合要求，則系統穩定運行。若化學成分不滿足要求，系統必須調整，偏差較小時，可改變混合料或鐵粉的下料量，偏差較大時，可增加一定數量的石灰石或粉砂巖，此時，石灰石或粉砂巖系統投入運行，使出庫生粉達到規定值。
2.2 監測系統
在設計監測系統時，需要結合以下控制要求來完成：
2.2.1 物料流程要求：各個設備之間聯鎖，起動順序逆著物料流向，各設備的起動有一定的時間間隔。停止順序順物料流向，相互之間也有一定的時間間隔，停車時，前后兩個設備的時間間隔由一個設備的運行速度及設備長度決定。總之，在正常停車后，希望各設備上的物料全部輸送完畢。
2.2.2 正常運行時，入庫物料為混合料及鐵粉，此時設備21-25、1-3、8-9、31-32運行，分叉溜子打開左邊，皮帶機3反轉。
2.2.3 當需要調整物料配料時，若設備5、6運行，粉砂巖原料入料，設備11、12運行，高品位石灰石原料入庫。
2.2.4 粉砂巖、鐵粉、石灰石是否需要，根據選擇開關而定，可逆皮帶機31的運行方向也需選擇而定。
另外，在具體的設計時，第一，要根據控制要求，進行原料入庫系統的PLC控制系統設計，
I/O連線圖以及PLC硬件配置電路；第二，要根據控制要求，編制原料入庫系統PLC控制應用程序；第三，編寫設計說明書，內容包括：設計過程和有關說明；基于PLC的原料入庫系統的I/O連線圖；PLC控制程序（梯形圖和指令表），并調試直至符合要求；另外，其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調試過程、遇到的問題以及解決方法、對本次設計的認識和建議等。5、8、11、23――下料皮帶機；6、9、12、24――稱重喂料機；1、21、3――入料倉皮帶機；25――入庫皮帶機；31――可逆皮帶機；33、34――喂料皮帶機；35――密封風機；2――分叉溜子；36――庫分傳動；32――回轉閥。
2.3 電氣控制系統
初始狀態：初始狀態各閥門關閉，傳感器H.I.L為OFF啟動操作：按下啟動按鈕SB1定時器開始計時，同時閥門X1打開，3s后液體到達液面L，低液面顯示L1亮（傳感器L=ON），3s后液體到達液面I，中液面顯示L2亮（傳感器L=ON），控制閥門X1關閉，閥門X2打開注入液體B，在經過3s后，到達液面H，高液面顯示L3亮（傳感器H=ON），控制閥門X2關閉，攪拌機開始工作，顯示燈L5閃爍3s后，攪拌結束，控制閥門X3打開，液面下降，7s后液體放空，控制閥門X3關閉，一周工作結束，控制閥門X1打開繼續循環工作。停止操作：按下停止按鈕SB2后，在當前的混合液操作處理完畢后才停止操作。
3 優化系統設計
3.1 優化程序設置
由于PLC的運行主要通過程序來實現，并且與各種傳感器結合，全面完成整個系統的監控，一旦系統出現故障時，需要仔細確定輸入點和正常時的區別與不同，或者使用編程軟件進行監視，以此確定不能配料，PLC正常運行，上位機對數據可以讀/寫，PLC輸出點有輸出。
3.2 優化系統模塊
首先，系統重量檢測模塊的設計需要采用壓力傳感器來檢測，要求其主要的輸出電壓范圍在0～21.6mV之間，采用A/D變換模式，將輸出電阻控制在351，并且通過AD623芯片，將系統所需要的信號放大50倍。其次，數據轉換功能模塊的設計要通過變頻器將PLC計算得到的數據進行轉換，使其成為模擬信號，控制下料電機的轉速。最后，參數檢測模塊在電機運行時經過485接口，將相關的功率、電流以及效率等數據進行轉換，并且傳送給上位機以及PLC。
4 結語
總而言之，基于PLC的稱重給料控制系統主要是以PLC為控制中心，配置相關的操作程序，保證系統的自動運行，實現系統的自動監測。一般而言，整體系統屬于一個閉環控制，利用編程方法，結合功能擴展，優化流程設計與接口設計。
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【關鍵詞】液位;串級控制系統;MATLAB
1.引言
在工業實際生產中，液位是過程控制系統的重要被控量，在石油、化工、環保、水處理、冶金等行業尤為重要。在工業生產過程自動化中，常常需要對某些設備和容器的液位進行測量和控制。通過液位的檢測與控制，了解容器中的原料半成品或成品的數量，以便調節容器內的輸入輸出物料的平衡，保證生產過程中各環節的物料搭配得當。通過控制計算機可以不斷監控生產的運行過程，即時地監視或控制容器液位，保證產品的質量和數量。如果控制系統設計欠妥，會造成生產中對液位控制的不合理，導致原料的浪費產品的不合格，甚至造成生產事故，所以設計一個良好的液位控制系統在工業生產中有著重要的實際意義[1]。
在液位串級控制系統的設計中將以THJ-2高級過程控制實驗系統為基礎，展開設計控制系統及工程實現的工作。雖然是采用傳統的串級PID控制的方法，但是將利用智能調節儀表、數據采集模塊和計算機控制來實現控制系統的組建，努力使系統具有良好的靜態性能，改善系統的動態性能。
2.串級控制系統設計思想
2.1 主回路的設計
串級控制系統的主回路是定值控制，其設計單回路控制系統的設計類似，設計過程可以按照簡單控制系統設計原則進行。這里主要解決串級控制系統中兩個回路的協調工作問題。主要包括如何選取副被控參數、確定主、副回路的原則等問題[2]。
2.2 副回路的設計
由于副回路是隨動系統，對包含在其中的二次擾動具有很強的抑制能力和自適應能力，二次擾動通過主、副回路的調節對主被控量的影響很小，因此在選擇副回路時應盡可能把被控過程中變化劇烈、頻繁、幅度大的主要擾動包括在副回路中，此外要盡可能包含較多的擾動。
歸納如下。
（1）在設計中要將主要擾動包括在副回路中。
（2）將更多的擾動包括在副回路中。
（3）副被控過程的滯后不能太大，以保持副回路的快速相應特性。
（4）要將被控對象具有明顯非線性或時變特性的一部分歸于副對象中。
（5）在需要以流量實現精確跟蹤時，可選流量為副被控量。
在這里要注意（2）和（3）存在明顯的矛盾，將更多的擾動包括在副回路中有可能導致副回路的滯后過大，這就會影響到副回路的快速控制作用的發揮，因此，在實際系統的設計中要兼顧（2）和（3）的綜合[3]。
3.串級液位控制系統的仿真
在本雙容控制系統中，主被控對象的數學模型為，副被控對象的數學模型為，并采用PI控制規律對該系統進行仿真和研究[4]。
副控制器采用P作用，主控制器采用PID作用，整定串級控制器的參數為最佳值。串級液位控制系統的階躍響應曲線如圖3.1所示。
KP=0.45，Ki=0.00005
圖3.2 串級液位控制系統的階躍響應曲線
對于串級液位控制系統，系統穩定運行大約900s后，突加幅值為設定值40%的一次階躍擾動信號，系統的響應曲線如圖所示。系統的調節時間大約為260s。
KP=0.45，Ki=0.015
圖3.4 擾動信號單獨作用下的輸出曲線
4.結論
從串級回路系統階躍響應、一次、二次擾動作用下的輸出響應圖中可以看出，采用串級控制且系統的階躍響應達到要求時，系統對一次擾動、二次擾動的抑制也能達到很好的效果。
圖3.5 設定值與擾動值同時作用下的輸出曲線
但是值得注意的是，串級控制系統比單回路控制系統復雜，所用儀表也較多，費用增加，參數整定和調試也費時。所以，串級控制系統并沒有必要去取代所有的單回路控制系統，應用時遵循一個原則：凡是使用單回路控制系統能夠滿足過程控制要求時，就沒有必要再采用串級控制系統[5]。
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論文關鍵詞：計算機控制技術 實踐教學 課程建設 教學研究
論文摘要：計算機控制技術課程是電氣信息類工科專業的主干專業課之一，對其課程教學實踐進行探索是十分必要。針對計算機控制技術課程的特點，從實驗教學、課程設計及其他實訓環節的內容進行了探討，采用靈活多樣方式進行實踐教學改革，培養學生獨立分析和解決問題的能力，為深化教學改革進行了有益的嘗試，獲得良好的教學效果。
隨著科學技術的不斷發展，在工農業生產的諸多領域中，人們廣泛地使用計算機作為控制器來實現自動控制系統。計算機控制技術是融合了計算機技術和自動控制理論后發展起來的理論性和實踐性很強的一門交叉學科，它是高等學校中自動化、電氣工程及其自動化等專業的一門重要的專業主干課程。學習本課程應從工程技術角度出發，要注重理論與應用結合、設計與實現結合，注重系統性和實用性，要求學生通過本課程的學習掌握如何利用計算機控制生產過程的基本原理，并基本掌握計算機控制系統的分析設計與實現方法及計算機在工業過程控制應用中的各種技術。本課程的特點是理論和實踐是密切聯系的，由于本課程的這種特點，使得學生在課堂學習階段很難領悟計算機控制技術的精髓，并將其應用于工農業的生產過程。計算機控制技術是一門實踐性極強的應用性學科，本課程實踐教學是幫助學生學好這門課程的一項重要手段。
1目前課程教學中普遍存在的問題
學生在完成計算機控制技術課程學習之后，一般應掌握本課程介紹的基本原理，完成簡單計算機控制系統的設計、安裝、編程和調試工作。但是，大部分學生在學完該課程后，仍無法完成計算機控制系統的設計、安裝、調試工作，主要存在以下幾個方面問題：
(1)計算機控制技術是一門多學科、多課程相關、實踐性強的課程。目前的計算機控制技術教材，在內容設置上或是偏重于理論分析或是以單片機和其他接口芯片為基礎，討論系統的構成和相應的應用軟件設計開發的一般步驟，按這類教材組織教學，學生難以在規定的課時內全面掌握該課程的主要內容，從而制約了學生應用課程知識解決實際問題的能力。
(2)學生缺乏面向工程實踐的機會，學生能學好課程的書本內容，通過課程理論考核沒有問題。但是一旦遇到實際問題，他們往往不能從問題本身出發，而從書本出發，導致難以綜合運用解決實際問題。
(3)理論教學、實驗教學等實踐環節不能有機結合。有的高校實驗條件差，實驗教學主要以驗證性、演示性實驗為主，缺乏綜合性操作訓練項目，實踐學時少等極大限制學生實踐能力的提高。課堂理論教學過程枯燥，學習效果差。
2實踐教學的探索
目前社會對高等學校工科專業畢業生的知識能力和素質結構，尤其是實踐動手能力、工程意識與創新思維的培養方面提出了新的要求，原有的實踐教學模式已不能培養符合現代經濟發展與市場經濟需求的生產技術應用型人才，很多高校傳統的實踐教學都是附屬于理論課而設置的實驗、實習和課程設計。近年來高校擴招后高等教育向大眾化發展，學生面臨著較大的就業壓力，直接反映在畢業生就業方面，要擺脫所面臨的困境，就必須培養社會所需要的實踐能力強、真正具有工程意識和一定創造性的應用型人才。
加強計算機控制技術課程實踐教學的探索很有必要。下面從實驗教學、課程設計和其他的實訓輔助教學環節出發，探討如何提高課程實踐環節的教學質量，調動學生學習的積極性，提高學生的實踐能力，培養了學生的創新精神。
2.1 實驗教學的探索
實驗是培養理論聯系實際、動手能力、嚴謹的科學態度和科學研究方法的重要手段，因此多數學校選擇了最基礎的且有較高實用價值的實驗項目。然而一些實驗內容又多是驗證性的，專業所需的實踐能力、工程意識與創新精神得不到系統的培養與訓練。我們目前的實驗系統是已經使用多年的西安唐都公司的TD-ACC計算機控制實驗系統，缺點是實驗項目有限。我們計劃在原來實驗設備的基礎上，設計一些新的實驗方案，花費較少的經費，提升實驗教學效果。根據我們的調研，可以利用Matlab軟件，設計仿真實驗方案，如數字PID控制器、最小拍計算機控制系統設計實驗，這些理論性很強的實驗用Matlab軟件來作為原實驗的補充，這些補充部分學生在實驗前通過個人電腦可以自己做些準備，增強學生的主動性，對于學生深入理解該實驗有很大幫助。
另一方面，我們利用Proteus軟件，設計了計算機控制系統輸入輸出通道實驗，使學生有更多的自主性，解決實驗設備接線固定呆板的缺陷，使得學生在選擇ADC和DAC這些典型器件時有了更多的余地，對端口譯碼電路的設計理解更加透徹。這樣設計實驗，可以減少驗證性實驗內容，增大設計性、研究性的實驗內容，學生根據提出的功能要求和性能指標，由學生自己完成系統的設計和實驗等工作。學生自主性得到充分的發揮，由學生以自由靈活的方式來完成實驗，以激發其積極性，增強了學習興趣，提高了實驗的效果。
2.2 課程設計教學之探索
計算機控制技術的課程設計是本課程教學中的一項重要內容，是完成教學計劃達到預期教學目標的重要環節，是教學計劃中綜合性較強的教學環節，它對幫助學生全面深入地掌握課程教學內容、培養學生理論聯系實際的能力、提高學生全面素質具有很重要的意義。本課程設計的目的是通過解決某個實際問題，鞏固和加深計算機控制技術課程中所學的理論知識解決實際問題的能力，基本掌握計算機控制系統的一般設計方法，提高計算機控制系統的設計和分析能力，為以后從事生產和科研工作打下一定的基礎。
目前多數學校在課程設計時采用的方法是在計算機控制實驗設備的基礎上，完成一些綜合性較強的系統設計題目，比如在TD-ACC計算機控制實驗系統上可以完成基于8088微處理器的直流電機閉環調速控制系統設計和實現、溫度閉環控制系統設計和實現等設計課題。缺點是系統的框架固定，可選范圍有限。
針對課程設計，我們擬以單片機為控制器完成計算機控制系統的設計，融合Matlab和Protues等軟件。利用Matlab在建立控制系統模型的優勢，以Matlab軟件作為課程設計的理論仿真平臺，加深學生對計算機控制理論的理解和應用。另一方面，在Proteus平臺和Keil軟件的支持下，學生可以完成系統從芯片選擇、電路設計、程序編寫、調試、仿真運行的整個過程，可以鍛煉學生解決問題的能力。因此我們設計了基于Protues的單片機步進電機控制系統設計、倉庫溫濕度控制系統設計、加熱爐溫度控制系統設計等課程設計課題，作為對原有課題的補充，解決了原有實物設計系統的不足，拓寬了課程設計范圍。 2.3 重視輔助實訓環節的探索
高等工科學校是培養社會所需要的有一定理論知識、實踐動手能力強、具有工程意識和一定創造性的高等技術應用型人才，因此，要完成這一培養目標，我們就必須重視實訓環節。我們學院不斷加強實踐教學與管理改革，創立了創新實訓基地，以綜合、設計創新實訓為主，實訓形式豐富多樣，有綜合性設計、計算機仿真、創新設計、實物制作與競賽，并不斷加強實訓基地和課程教學的聯系，目前實訓基地已經有專人管理，走上了規范化的教學管理軌道。
為配合本課程，我們學院組織一些動手能力強、有興趣的同學成立實訓小組，利用課余時間進行培訓，指導教師只給出訓練項目的基本要求、所要實現的功能和性能指標，系統設計、元件選用、PCB板制作、焊接工藝和電路調試等環節，均由學生獨立完成，以加強學生的工程意識與實際應用能力，并要求學生對一些課題的設計制作具有創新性。學生還通過到產學研結合的企業實習、參與教師所承擔的工程課題工作等，進一步培養學生的工程應用能力，如完成智能溫度閉環控制系統設計、循環溫度檢測儀等項目。盡管這種形式靈活的環節目前面向的學生人數不是很多，但是結出了甜美的果實。經實訓基地訓練的一批學生獲得了優良成績，我院學生于近幾年連續在全國大學生電子設計等競賽中獲獎。
3結束語
通過對計算機控制技術課程教學過程中存在的問題進行探討，我們認識到實踐教學環節在本課程教學中的重要作用，在具體實施實驗教學、課程設計教學和其他輔助實訓教學等方面做了一些探討，在教學實踐過程中積累了一些經驗，取得了較好的教學效果。重視計算機控制技術課程實踐改革，可以提高課程實踐環節的教學質量，激發學生的學習興趣，提高學生的實踐能力，培養其創新精神。同時，我們發現提高教學質量和學生的學習效果、培養學生獨立動手能力和分析解決問題的能力，是一個值得我們不斷研究的課題。我們在實際教學中尚存在一些問題和不足，希望在今后的教學研究和教學實踐中，可以進一步探索出更好的方法，提高學生理論聯系實際的能力。
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【關鍵詞】高職 自動化專業 畢業設計教學 頂崗實習
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2016）12C-0168-02
當前，全球正在興起新一輪工業革命，以機器人、人工智能、3D打印和新型材料等為代表的新科技革命和產業變革正在來臨。它將極大改變傳統的商品制造方式，并推動生產制造模式的變革，從而改變就業的格局。而作為信息技術的基礎學科自動化技術則是這一輪工業革命的發展基石。與德國工業4.0相比，中國很多制造業還處于2.0、3.0階段，其本質就是中國企業的自動化技術水平距德國企業的自動化技術水平還有相當大的差距，因此，如何盡快培養出能夠適應當今科技產業革命的高水平自動化人才，就成為了高職教育的一個重大課題。
畢業設計是達到培養目標的重要環節。不僅能夠培養學生的綜合分析和解決工程實際問題的能力，而且還能夠對學生的思想品質、工作態度及作風產生很大的影響。但近年來，高校不斷擴招，高職教育規模不斷擴大，高職原有的教學資源顯得嚴重不足，能夠跟得上潮流的新技術的教育資源更是鳳毛麟角。因此，很多學生對畢業設計的重要性認識不夠到位，畢業設計的質量也逐年下滑，甚至社會上有人提出取消畢業設計的建議。因此，如何改革畢業設計，提高培養質量成為高職教改的難點之一。
一、高職畢業設計教學中存在的問題
（一）畢業設計題目科學性不足。隨著新一輪的技術革命和產業變革的到來，以“互聯網+”“機器人”為代表的新技術正在不斷地與傳統的自動化技術相互融合，從而不斷地改變現代企業的生產方式。然而以往的高職畢業設計，過于強調對以往所學知識進行全面總結，因此很多畢業設計題目要么過于理論化脫離實際，缺乏實用性；要么陳舊單一，重復率高。從而導致學生興趣下降，降低了他們的主觀能動性，勢必影響學生的畢業設計質量。
（二）系統方案創新率低。首先大部分學生在選擇畢業設計課題時，都會選擇以前用過的或者相類似的題目，再者，所設計的系統方案也大都是書本上的翻版，缺少創新性的原創，而且重復率非常高。因此，畢業設計質量會大打折扣。
（三）系統設計實用性不足。由于大部分學生沒有現場工作的實戰經驗，所以，在做系統設計時，要么操作不方便，要么安全性不夠，要么與現場其他設備不匹配，要么性價比較低等，導致做出的系統設計往往脫離實際，從而降低了畢業設計的實用性。
（四）論文缺乏條理。首先由于大部分高職學生很少寫過學術論文，所以，學生的畢業設計論文往往缺乏整體布局，因而論文中經常出現結構不完整，內容顛三倒四，上下兩段明顯割裂開來，缺乏自然過渡，層次不明，看起來費力，論證不得力，缺乏邏輯性等缺點，從而降低了畢業設計論文的質量。
（五）畢業答辯流于形式。由于每年擴招的學生不斷地增多，就業壓力不斷地增大，所以找工作就成了學生們最重要的課題，因此，很多學校的畢業答辯就流于形式了，不僅畢業論文質量低下，答辯也就成了走過場。不僅無法達到畢業設計的培養目標，而且無法準確衡量畢業生的培養質量，同時對學校未來的就業也產生了很大的隱患。
針對以上問題，并結合自動化專業的特點，本文提出將畢業設計與頂崗實習進行有機結合起來，讓學生在實際崗位中全面鍛煉自己發現問題、分析問題和解決問題的綜合能力，從而提高畢業設計的質量。
二、畢業設計教學改革措施
（一）結合企業生產實際選題。學生可以將企業里的技術改造，產品開發，系統集成等科目內容，并根據自己的興趣愛好，選擇適合于自己的科目內容作為自己的畢業設計內容。自動化專業畢業設計的題目大概有如下幾種類型：（1）技術改造型：以PLC或DCS為控制核心的工業現場集散控制系統的技術改造。（2）產品開發型：以單片機為控制核心的電子控制系統等裝置產品的開發。（3）系統集成型：以PLC或DCS控制系統與以互聯網技術相互融合的MES系統等集成系統。（4）實驗研究型：以機電一體化為核心的機器人等新技術的實驗研究。由于學生的畢業設計題目就是自己的實習內容，具有非常高的實用性，所以會激發學生的主觀能動性，使學生主動地去學習了解相關的知識和技術，從而為完成高質量的畢業設計打下堅實的基礎。
（二）加強技術指導。雖然參加頂崗實習的學生，都已經在學校學習過自動化專業的基本理論與基本知識，但是由于自動化學科的自身特點，使它能夠在不同行業內與不同的專業技術相融合，比如與通信技術、互聯網技術、液壓技術、機械、數據庫等技術相互融合，因此，就需要從企業里的技術人員或者專業人士中聘請為指導導師，對學生進行其相關專業或者行業知識的技術指導。不僅能夠有效擴大學生的知識面，提高學生的綜合運用能力，還能夠有效減少系統設計漏洞等缺陷，大大增強了畢業設計的實用性。
（三）加大對實驗裝置的經費投入。隨著自動化技術的迅猛發展，自動化裝置的更新速度也在不斷加快。為了讓培養出的學生能夠跟得上企業的發展步伐，就需要加大對新技術的實驗裝置的引進。通過對新實驗裝置的引入，既可以提高教師與學生的技術水平，還能夠讓做畢業設計的學生有了一個充分的展示平臺。學生可以將自己的創新構想與才華在這個平臺上充分的發揮，從而不僅能夠提高畢業設計的技術水平，而且還能夠提高學生的創新能力與實踐能力，并將自己的知識技能和體驗不斷地提高與升華。
（四）加強論文寫作指導。畢業論文是畢業設計工作的總結，因此要想寫好畢業論文不僅需要前期的技術工作的積累，還涉及組織材料等相關寫作技巧等知識。所以，學生可以從企業里的技術報告、技術方案、技術總結等各個方面入手，鍛煉學生的寫作能力。在撰寫畢業論文的初期，可以幫助學生確定論文的整體布局和結構，在初稿完成后，可以幫助學生檢查內容、邏輯、語句、格式等方面的錯誤，提高學生的寫作水平，從而不斷提高畢業論文的質量。
（五）深入企業開展畢業答辯。畢業設計是衡量高職畢業生培養質量的重要標尺，也只有能夠解決實際問題的畢業設計才具有實用價值，才符合培養學生實際動手能力的需求。將企業里的技術專家與學校內的專業老師組合成的答辯專家，能夠更加全面地檢驗學生的畢業設計質量。通過企業里的技術專家現場出題，可以有效檢測學生是否能夠把所學的理論知識與生產實踐有機地結合起來，同時能夠給予學生更加全面專業的建議，從而幫助學生獲得最快的成長。同時企業也能夠通過此類答辯發現適合自己企業所需求的技術人才，同時有效地促進了學校的就業。
總之，畢業設計是專業教育的重要組成部分，通過將畢業設計與頂崗實習相結合，能夠有效培養學生綜合運用所學基礎理論、專業知識與技能分析、解決工程實際問題的能力，希望能夠為我國的企業轉型升級所需的技能人才的培養有一定的作用。
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【基金項目】2014年度廣西教育廳科研項目（YB2014497）
【關鍵詞】模糊-PID控制 恒壓供水系統 模糊規則
1 引言
由于供水壓力的變化具有時變性、非線性、分布性及滯后性等，因此水壓控制是一種典型的過程控制。對供水管網水壓的測量和控制在工業生產、人們的生活用水等領域都有著廣泛的應用。以前對水壓控制主要以傳統的PID控制理論為基礎，以51單片機或PLC為核心的供水壓力采集和控制系統，其中其測量、控制精度不高，實時性得不到保證，而且受運行速度和存儲空間的限制，單片機對于多任務，復雜程序的運行得不到滿足。
本文設計了一種基于西門子PLC的模糊-PID恒壓供水系統。其微處理器采用的是西門子公司生產的S7-226XP型PLC。控制算法部分以模糊控制理論為基礎，提出一種模糊-PID控制策略，并應用到供水系統中，對PID的三個參數自動在線調整，完成了模糊自適應-PID控制器的設計。
2 系統硬件設計
本恒壓供水控制系統的總體結構框圖如圖1所示，系統主要包括PLC控制機構、現場水壓信號檢測、執行機構、顯示以及報警裝置等。其中PLC控制機構是本系統的核心，由它及其電路來共同完成整個系統的控制、數據傳輸和處理。
2.1 西門子S7-226XP型PLC芯片簡介
S7-226XP芯片的PLC是西門子公司生產的200系列的產品。它的性價比高，性能可靠。具有24/16數字輸入/輸出，2/1模擬量輸入/輸出口，2個RS-485通信口，DC24V或AC220V電源供電。
2.2 執行機構
執行機構由一組水泵組成，其中水泵機組供給用戶管網中的水流量，總體結構框圖中前三臺水泵為主泵，第四臺水泵為輔助小泵，主泵與輔助小泵的區別是工作方式不同。主泵也叫調速泵，它有變頻調速、工頻恒速及停止三種運行狀態，三臺主泵遵循“先開先停、先停先開”的原則循環供水。
2.3 信號檢測
整個系統信號檢測有管網水壓信號、水源液位信號、故障報警信號三個。管網水壓信號通過壓力傳感器實時檢測壓力大小并送給PLC，PLC與水壓設定值比較并進行處理后確定執行機構動作進行控制。水源液位信號測量是為了防止水源不足而導致水泵空抽而損壞進行的保護控制，通過液位傳感器來檢測液位信號。水泵過載，變頻器異常時輸出報警信號。
2.4 控制機構
控制機構通常安裝在供水控制柜中，有三大主體，分別為PLC控制系統，變頻器，電控設備。其中PLC控制系統（供水控制器）是核心，對水泵機組控制通過變頻器進行，電控設備完成水泵的切換工作，由交流接觸器，轉換開關，中間繼電器組成。
系統由PLC主控單元控制變頻器的輸出頻率，通過軟件程序來進行實際值和設定值的比較，根據模糊-PID控制算法計算出管網水壓的偏差，進而對水泵轉速進行調節，實現管網水壓的調節，控制。
3 模糊-PID控制器的設計
設定管網水壓為，當前的實際溫度為，我們把偏差和偏差變化率為作為控制器的輸入變量，而控制量為輸出變量。溫度偏差模糊量E的模糊詞集為，偏差變化率EC和控制量的模糊詞集為，把采樣來的實際水壓值計算出溫度偏差E和偏差變化率量化到[-3 3]的范圍內，得到壓力偏差和偏差變化率的模糊量。控制量的論域級數為。根據操作人員的經驗，得出模糊控制規則。
建立隸屬函數我們選擇三角形分布，根據前面偏差E和偏差變化率EC的詞集和論域的規定，可以得到水壓偏差模糊量E和偏差變化的模糊量EC的隸屬度值，分別如表1、表2所示。
由模糊控制規則我們可以計算出確定的模糊關系R，然后通過Mamdani控制器的推理形式，得到輸出控制量的模糊集合為，經過上述模糊推理后，模糊-PID控制器調整的參數要進行去模糊化取得精確量，本控制器采用最大隸屬度法計算得到模糊量U，即模糊控制的輸出。最后精確的控制值是通過對模糊量U反模糊化得到的。
4 系統軟件設計
系統軟件設計建立在恒壓供水模糊-PID控制算法的基礎上，采用結構化程序設計的方式。主要包括主程序設計、模糊-PID控制子程序、水泵機組切換控制、故障檢測、顯示子程序等幾個部分。
4.1 系統主程序設計
主程序主要完成系統初始化，執行故障檢測子程序，顯示子程序以及初始化后進入恒壓運行模式等這些工作。
4.2 子程序設計
根據水壓誤差和誤差的變化量，由模糊控制規則模糊整定PID的三個參數，最終計算出實際系統的模糊控制量，最后經過解模糊得到精確的控制量。從而控制變頻器的實際輸出頻率，達到恒壓供水的目的。水泵電機的控制子程序主要完成對三臺主水泵電機的運行和停止控制等。
5 結束語
本論文所研究的恒壓供水系統，在現實的工業生產和居民生活中都具有重要的意義，它是一個典型的純滯后非線性時變的控制系統，供水管網的水壓是系統安全運行的重要參數，穩定供水管網的壓力對系統的正常運行有著重大的意義。采用的模糊-PID控制算法提高了控制系統的控制精度，縮短響應時間，減小超調量，抗干擾能力要比傳統PID效果好。
參考文獻
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作者簡介
張坤平（1982-），女，河南省鞏義市人。碩士研究生學歷。現為許昌電氣職業學院（許昌技師學院）電氣工程系助教。研究方向為控制理論與控制工程。
論文關鍵詞：FPGA，激光器，電位器，高溫報警，定時控制
1 引言
激光深刻地影響著自然科學的各個領域，應用范圍遍及國防軍事、醫療衛生及國民經濟諸多部門。激光在醫學研究、臨床治病方面日益顯示出其優勢。激光器是現代科技技術應用產生的一種新儀器。該設計采用FPGA進行對激光功率器控制，具有精確度高、穩定性好、響應速度快等特點。同時，基于FPGA的硬件系統設計方法操作簡單，開發成本較低，已成為當今世界上嵌入式系統硬件開發的主流方法之一。為使激光器的工作更精確可靠，文章以FPGA芯片為控制核心結合相關的外圍器件完成了激光器功率控制系統的設計。
2 系統總體設計
2.1 控制原理[1]
激光功率由數字電位器DS1867的輸出電阻決定，DS1867數字電位器的輸出電阻由公式（1）得出：
R=D×RWL+RW （1）
式（1）中的RW為滑臂電阻，及內部電位器電子開關電阻，通常RW≤100Ω，典型值為40Ω；RWL為數字電位器DS1867內部電子陣列中每個電阻單元的阻值；D為輸入的數字量。本設計把功率等級分成10級，則輸入數字量D的值如表1所示，可通過查表實現。
表1 激光器功率等級與DS1867輸入數字量D的關系
等級
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
輸入數字量D
FFH
D6H
CCH
B3H
99H
80H
66H
4DH
