測控技術(shù)論文精選(九篇)
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第1篇：測控技術(shù)論文范文
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。
1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。
1．1高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢
效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。
在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。
為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
1.25軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機(jī)床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機(jī)床的發(fā)展。
當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。
在EMO2001展會上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機(jī)床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。
1.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢
21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中國的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“ITplaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。
1.4重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立
1.4.1關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范
如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進(jìn)行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。
1.4.2關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國的STEPTools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級模型(SuperModel)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗證。
2對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計
我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。
縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。
c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。
雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下。
a.技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。
b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。
c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認(rèn)識方面。對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點認(rèn)識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。
c.機(jī)制方面。不良機(jī)制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。
d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。
3對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考
3.1戰(zhàn)略考慮
我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達(dá)國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。
3.2發(fā)展策略
從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
強(qiáng)調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需。
在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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［2］梁訓(xùn)王宣,周延佑.機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動向［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：21-28.
第2篇：測控技術(shù)論文范文
摘要：簡要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上討論了在我國加入WTO和對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點看法。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。1．1高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢
效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。
在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。
為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
1.25軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機(jī)床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機(jī)床的發(fā)展。
當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。
在EMO2001展會上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機(jī)床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。1.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢
21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中國的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“ITplaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。1.4重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立1.4.1關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范
如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進(jìn)行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定1.4.2關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國的STEPTools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級模型(SuperModel)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗證。2對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。
縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。
c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。
雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下。
a.技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。
b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。
c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認(rèn)識方面。對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點認(rèn)識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。
c.機(jī)制方面。不良機(jī)制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。
d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。
3對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考3.1戰(zhàn)略考慮
我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達(dá)國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。3.2發(fā)展策略
從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展
強(qiáng)調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需。
在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
［1］中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：18-20.
［2］梁訓(xùn)王宣,周延佑.機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動向［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：21-28.
第3篇：測控技術(shù)論文范文
測控專業(yè)主要課程 精密機(jī)械與儀器設(shè)計、精密機(jī)械制造工程、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，微型計算機(jī)原理與應(yīng)用、控制工程基礎(chǔ)、信號分析與處理、精密測控與系統(tǒng)等。
測控專業(yè)主干學(xué)科：光學(xué)工程、儀器科學(xué)與技術(shù)。
測控專業(yè)主要實踐性環(huán)節(jié)：包括軍訓(xùn)、金工、電工、電子實習(xí)，認(rèn)識實習(xí)，生產(chǎn)實習(xí)，社會實踐，課程設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計(論文)等。
測控專業(yè)就業(yè)方向 本專業(yè)畢業(yè)具備精密儀器設(shè)計制造以及測量與控制方面的基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力，能在國民經(jīng)濟(jì)各部門從事測量與控制領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)技術(shù)、儀器與系統(tǒng)的設(shè)計制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運行管理。該專業(yè)既可以進(jìn)入生產(chǎn)工程自動化企業(yè)從事自動控制、自動化檢測等方面的工作，也可以在科研單位進(jìn)行儀器儀表的開發(fā)和設(shè)計，同時還可以在工程檢測領(lǐng)域、計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域找到適合本專業(yè)個人發(fā)展的空間。
測控專業(yè)培養(yǎng)要求 畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識和能力：
1. 具有較扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)，較好的人文、藝術(shù)和社會科學(xué)基礎(chǔ)及正確運用本國語言、文字的表達(dá)能力;
2. 較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域?qū)拸V的技術(shù)理論基礎(chǔ)知識，主要包括機(jī)械學(xué)、電工電子學(xué)、光學(xué)、傳感器技術(shù)、測量與控制、市場經(jīng)濟(jì)及企業(yè)管理等基礎(chǔ)知識;
3. 掌握光、機(jī)、電、計算機(jī)相結(jié)合的當(dāng)代測控技術(shù)和實驗研究能力，具有現(xiàn)代測控系統(tǒng)與儀器的設(shè)計、開發(fā)能力;
4. 具有較強(qiáng)的外語應(yīng)用能力;
第4篇：測控技術(shù)論文范文
論文關(guān)鍵詞：IEEE1588,時間同步,測控系統(tǒng)
隨著信息網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為測控系統(tǒng)新的發(fā)展方向。由于測控通信系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、精確性、穩(wěn)定性要求非常嚴(yán)格，所以現(xiàn)代科技對時鐘同步更高，即要求時間上不僅要精確，更要一致。將時鐘同步技術(shù)運用與測控結(jié)點，可以避免因時鐘不同步而帶來的時空無法正確銜接對應(yīng)的弊端。時鐘同步理念運用于從空通信系統(tǒng)的重要意義即在于（1）及時接收信息，進(jìn)而對該信息進(jìn)行合理的解釋；（2）使測控系統(tǒng)的各項設(shè)備能夠更好的協(xié)調(diào)配合工作。
1 網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)時間同步協(xié)議的選擇
目前，我國采用的時鐘同步技術(shù)主要有三種，分別是網(wǎng)絡(luò)時間同步協(xié)議（Network Time Protocol，簡稱NTP），全球定位系統(tǒng)（Global Position System，簡稱GPS）、北斗時鐘同步和IEEE1588精確時間同步協(xié)議（Precision Time Protocol，簡稱PTP）。下面我們通過闡述各種技術(shù)的主要特點，以供因材選擇需要使用的技術(shù)。
1.1 NTP技術(shù)，從名稱即可知其與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，它的主要特點在于不僅成本低，而且可靠性強(qiáng)，但是不足之處在于精確度不高，僅能達(dá)到1-50ms（因特網(wǎng)）、0.1ms（局域網(wǎng)）毫秒級的精確度。
1.2 GPS技術(shù)在國家發(fā)展建設(shè)的各個領(lǐng)域都發(fā)揮了巨大的作用，其主要特點在于不僅能夠24小時實時自動測量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)集測量距離、定位空間、定位時間三功能于一體的高標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。另外，GPS具有高精度的技術(shù)，其精確度可達(dá)到10～100ns的納秒級別。這種高精度的技術(shù)，也對外在適用條件即衛(wèi)星能見度方面作出了高標(biāo)準(zhǔn)的要求，硬件設(shè)施方面還需要安裝接受衛(wèi)星信號的各種設(shè)備，因此其適用場合有限。
1.3 IEEE1588精確時間同步協(xié)議PTP技術(shù)具有計算量相對較小，能夠快速定位時間，相關(guān)配置維護(hù)工作也相對簡單，低成本等特點。該技術(shù)與NTP都是與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的時鐘同步協(xié)議，但這種技術(shù)比NTP的精確度更高，可以與GPS相媲美，而且不需要連接與衛(wèi)星相關(guān)的設(shè)備。該項技術(shù)支持邊界時鐘和透明時鐘，支持這兩種時鐘可以使PTP技術(shù)避免由與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的設(shè)備限制網(wǎng)絡(luò)覆蓋面問題的發(fā)生。
綜上所示，IEEE1588協(xié)議技術(shù)在時間同步方面較NTP、GPS更具優(yōu)勢，具有在各個場合實現(xiàn)時間同步測控的功能。
2 IEEE1588協(xié)議（PTP）原理和系統(tǒng)組成
2.1 原理
IEEE1588技術(shù)需要通過偏差測量和延時測量兩個階段實現(xiàn)時鐘同步。下面分別介紹這兩個階段的運行原理：偏差測量階段的功能在于盡量修正或消除主從時鐘的時間差。工商管理論文用來修正主時鐘和從屬時鐘的時間差。該階段在修正時間偏差的過程中，主時鐘一般每秒（時間可根據(jù)需求設(shè)定）同步信息，并且在的同時記錄時間。如圖1所示，假設(shè)首先主從時間分別為Am、As，在Bm的時間點，主時鐘發(fā)送C時間同步信息，并且記錄C時間同步信息的時間Bm。在Bs的時間點從屬時鐘接收到C時間同步信息，并且記錄C時間同步信息的時間Bs。其次主時鐘通過D信息發(fā)送準(zhǔn)確時間，根據(jù)公式將計算出從屬時鐘收到D信息與主時鐘的時間差。最后，依據(jù)計算出的偏差將當(dāng)?shù)氐臅r鐘調(diào)整成語設(shè)備相同的時間即可完成時間同步的工作。
2.2系統(tǒng)組成
IEEE1588協(xié)議系統(tǒng)是按照一定的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)分布的，該系統(tǒng)中的邏輯單位是域，主從時間的同步在域設(shè)備中進(jìn)行。設(shè)備的主從同步端口由實時時鐘組成，主端口在下面，從端口在上面。系統(tǒng)中的時鐘頻率由高級主時鐘決定。PTP系統(tǒng)中的設(shè)備較多，主要包括普通、邊界、端到端透明、對等透明時鐘等。
PTP系統(tǒng)運作的方式主要有兩種，分別為純軟件方式、硬件輔助方式兩種。，根據(jù)時間戳產(chǎn)生的方式的不同，分為純軟件方式和硬件輔助方式。前者沒有硬件的輔助，僅僅使用軟件完成時間同步需要的所有功能，最終因演示抖動產(chǎn)生時間差，時間同步的精度不高。而硬件輔助方式則是由軟件、硬件統(tǒng)統(tǒng)協(xié)調(diào)，達(dá)到高精度時間同步的目標(biāo)。
3 IEEE1588的測控系統(tǒng)時間同步功能實現(xiàn)
IEEE1588協(xié)議通過外置模塊實現(xiàn)測控系統(tǒng)的時間同步，在外置模塊的主導(dǎo)下，系統(tǒng)時鐘與主機(jī)達(dá)到時頻同步的節(jié)奏，即在時間、時間單位、頻率、相位等方面主從時間都相同。系統(tǒng)工作方案見圖2：
4結(jié)束語
信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，帶動著測控系統(tǒng)的更新與變革，網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。時間同步是各測控設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。只有使網(wǎng)絡(luò)測控設(shè)備提供的時間同步，才能夠使設(shè)備的測控結(jié)果精確，為測控結(jié)果的正確性提供有力的保障。本文通過比較各種同步技術(shù)的特點，最終鎖定，IEEE1588協(xié)議，關(guān)鍵在于其具有高精確度、適用場合廣泛、定位時間迅速、系統(tǒng)工作程序簡單易操作等優(yōu)點。該技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)中的應(yīng)用，在測控系統(tǒng)時間同步方面實現(xiàn)了新的突破，將對我國測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)展具有劃時代的意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 李聰，IEEE1588時鐘同步技術(shù)在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].西安：西安工業(yè)大學(xué)，2010.
[2] 黃健，劉鵬，楊瑞民，IEEE1588精確時鐘同步協(xié)議從時鐘設(shè)計[J].測控技術(shù)與儀器儀表，2010.
第5篇：測控技術(shù)論文范文
關(guān)鍵詞：變電站，綜合自動化，結(jié)構(gòu)模式，發(fā)展趨勢
變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種以計算機(jī)為主，將變電站的一、二次設(shè)備（包括測量、信號、控制、保護(hù)、自動、遠(yuǎn)動等）經(jīng)過功能組合形成的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。變電站綜合自動化，是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。
1變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)模式
1.1 集中式結(jié)構(gòu)
集中式一般采用功能較強(qiáng)的計算機(jī)并擴(kuò)展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進(jìn)行計算和處理，分別完成微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)和自動控制等功能。論文參考。集中式結(jié)構(gòu)也并非指只由一臺計算機(jī)完成保護(hù)、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控和與調(diào)度等通信的功能也是由不同的微型計算機(jī)完成的，只是每臺微型計算機(jī)承擔(dān)的任務(wù)多些。
1.2 分布式結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機(jī)來完成。分布式模式一般按功能設(shè)計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。
1.3 分布分散（層）式結(jié)構(gòu)
分布分散式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從邏輯上將變電站自動化系統(tǒng)劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。
該系統(tǒng)的主要特點是按照變電站的元件，斷路器間隔進(jìn)行設(shè)計。將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數(shù)據(jù)采集、保護(hù)和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統(tǒng)代表了現(xiàn)代變電站自動化技術(shù)發(fā)展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現(xiàn)了部分故障不相互影響，方便維護(hù)和擴(kuò)展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設(shè)備制造廠家完成。
2 我國變電站自動化發(fā)展階段
按系統(tǒng)模式出現(xiàn)順序可將變電站自動化發(fā)展分為三個階段：
第一階段：面向功能設(shè)計的集中式RTU加常規(guī)保護(hù)模式
80年代及以前，是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè)RTU裝置，功能主要為與遠(yuǎn)方調(diào)度通信實現(xiàn)“二遙”或“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）；與繼電保護(hù)及安全自動裝置的聯(lián)結(jié)通過硬接點接入或串行口通信較多。此類系統(tǒng)稱為集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此階段為自動化的初級階段。
第二階段：面向功能設(shè)計的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模式。單元式微機(jī)保護(hù)及按功能設(shè)計的分散式微機(jī)測控裝置得以廣泛應(yīng)用，保護(hù)與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷胶笈_或調(diào)度端計算機(jī)。特點是繼電保護(hù)（包括安全自動裝置）按功能劃分的測控裝置獨立運行，應(yīng)用了現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)通信進(jìn)行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多，擴(kuò)展性功能不強(qiáng)。
第三階段：面向間隔、面向?qū)ο螅∣bject-Oriented）設(shè)計的分層分布式結(jié)構(gòu)模式。隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，采用按間隔為對象設(shè)計保護(hù)測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。目前國內(nèi)外主流廠家均采用了此類結(jié)構(gòu)模式。110kV以下電壓等級變電站，保護(hù)測控裝置要求一體化、110kV幾以上電壓等級保護(hù)測控大多按間隔分別設(shè)計，對超高壓變電站的規(guī)模比較大的系統(tǒng)，為減少中間環(huán)節(jié)，避免通信瓶頸，要求裝置直接上以太網(wǎng)與監(jiān)控后臺通信，甚至要求保護(hù)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)獨立組網(wǎng)，由于采用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和面向?qū)ο笤O(shè)計，系統(tǒng)配置靈活、擴(kuò)展方便。論文參考。
3變電站綜合自動化發(fā)展趨勢
3.1 保護(hù)監(jiān)控一體化
這種方式在35kV及以下的電壓等級中已普遍采用，今后在110kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻?cè)中采用此方式也已是大勢所趨。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩(wěn)定的進(jìn)行信息采集以及對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺點也是顯而易見的:此種裝置的運行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護(hù)都將迫使一次設(shè)備的停役?？煽啃浴⒎€(wěn)定性要求高，這也是目前110千伏及以上電壓等級還采用保護(hù)和監(jiān)控分離設(shè)置的原因之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，冗余性、在線維護(hù)性設(shè)計的出現(xiàn)，將使保護(hù)監(jiān)控一體化成為必然。
3.2 人機(jī)操作界面接口統(tǒng)一化、運行操作無線化
無人無建筑小室的變電站，變電運行人員如果在就地查看設(shè)備和控制操作，將通過一個手持式可視無線終端，邊監(jiān)視一次設(shè)備邊進(jìn)行操作控制，所有相關(guān)的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。
3.3 防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化
在220kV及以上的變電站中，隨著自動化水平的提高，電動操作設(shè)備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結(jié)合于監(jiān)控系統(tǒng)之中，借助于監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)采集和控制鏈路得以實現(xiàn)。而一座變電站的建設(shè)都是通過幾次擴(kuò)建才達(dá)到終期規(guī)模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實際操作驗證帶來難題，如何在不影響一次設(shè)備停役的情況下模擬出各種運行狀態(tài)來驗證其正反操作邏輯的正確性？圖形化、規(guī)范化的防誤閉邏輯驗證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴(yán)謹(jǐn)性是建立在監(jiān)控系統(tǒng)全站的實時數(shù)據(jù)庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗證的離線模擬化成為可能。
3.4 就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化
強(qiáng)大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計（雙CPU、雙電源等），采用光纖總線等等，使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)組成一個統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體。
3.5 數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化
除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關(guān)狀態(tài)等信息采集外，對一些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測量化值，如主變的油位、開關(guān)的氣體壓力等等，都將緊密結(jié)合一次設(shè)備的傳感器，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中。高技術(shù)的智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器的應(yīng)用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。
變電站綜合自動化系統(tǒng)是近10多年發(fā)展起來的多專業(yè)綜合技術(shù)，是變配電系統(tǒng)的一次革命。隨著中國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，社會對電力的需求與日俱增，各行各業(yè)對電力質(zhì)量的要求越來越高，各種智能技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得變電站自動化管理和無人值守已是一種必然趨勢和必然選擇。論文參考。對常規(guī)人工控制為主的傳統(tǒng)變電站，實施以微機(jī)監(jiān)控為主的綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)，是新時期開創(chuàng)我國電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)運行和全面提升電力自動化水平重大的舉措，對鞏固和加強(qiáng)電能在中國能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)和戰(zhàn)略地位，都具有十分迫切和深遠(yuǎn)意義。
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第6篇：測控技術(shù)論文范文
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；智能家居；環(huán)境監(jiān)測控制；傳感器
中圖分類號：TP332.3 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A
A Smart Home Environment Monitoring System based on MCU STC12C5A60S2
CHEN Rongkun 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT
（Department of Electronic and Information Engineering， QuanZhou Institute of Information Engineering， Quanzhou， Fujian 362000，China）
Abstract： This paper introduces a microcontroller STC12C5A60S2 as the core， which can be used to monitor， control， alarming and display the smart home environment.The system uses sensor technology， microcontroller technology， etc.， to achieve the indoor home environment temperature and humidity， light illumination collection， equipment operation and stop control， display and state alarm and other functions. Through the actual test， it has the application value of modern intelligence in the field of smart home environment.
Keywords： Single Chip Microcomputer；Smart Home；Environmental Monitoring Control；Sensor
0引 言
近年來，隨著現(xiàn)代家庭生活水平及選擇需求的不斷提升，智能家居環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)在改善現(xiàn)代人居的生活質(zhì)量和完善生存環(huán)境方面正日漸發(fā)揮著其實效且重要的技術(shù)推動作用。基于此，本文即針對一套智能家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計而展開了如下研究。具體來說，該系統(tǒng)可對室內(nèi)溫濕度、光照度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；還可將通過傳感器采集的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行比較，再利用單片機(jī)進(jìn)行編程控制，從而實現(xiàn)智能家居的合理功能配設(shè)，并最終獲得理想滿意實踐效果。
1 系統(tǒng)方案設(shè)計
系統(tǒng)以STC12C5A60S2型單片機(jī)為中央控制器，主要由溫濕度檢測模塊、光照度檢測模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、風(fēng)扇及照明模擬模塊、報警提示模塊和電源模塊組成。系統(tǒng)方案如圖1所示。
圖1 室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)原理框圖
Fig.1 Block diagram of indoor environment monitoring control system
為了節(jié)約系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性及利于維護(hù)維修，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方式。該系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較，進(jìn)而通過單片機(jī)系統(tǒng)程序來控制相關(guān)模塊的運行和停止。由圖1可見，溫濕度、光照度傳感器模塊可用于實時采集家居環(huán)境的數(shù)據(jù)；鍵盤模塊則用于設(shè)定溫濕度和光照度的范圍；而顯示模塊將用于顯示溫濕度和光照度等級及舒適度情況。除此之外，模擬模塊即用于設(shè)備運行與停止情況的仿真模擬；特別地，LED報警提示模塊會用于當(dāng)溫濕度、光照度數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)定值時來進(jìn)行閃爍報警指示[ ]。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
由于STC12C5A60S2集成度較高，只需要一塊單片機(jī)加上一些必要的外圍電路就可以完成硬件設(shè)計。
2.1 最小控制系統(tǒng)
基于系統(tǒng)的要求，芯片選用的是STC系列單片機(jī)STC12C5A60S2。其中復(fù)位電路、單片機(jī)STC12C5A60S2構(gòu)成最小控制系統(tǒng)。實現(xiàn)電路如圖2所示。
圖2 最小控制系統(tǒng)電路
Fig.2 Minimum control system circuit
STC12C5A60S2是一款運算速度快、抗干擾能力強(qiáng)、超低功耗、并可支持SPI在線編程的單片機(jī)，其內(nèi)部自帶2路PWM控制器、2個定時器、2個串行口支持獨立的波特率發(fā)生器、3路可編程時鐘輸出、10位AD轉(zhuǎn)換器、一個SPI接口。時下，則因其價格低廉、功能完善，已在電子行業(yè)獲得廣泛認(rèn)可和大量應(yīng)用。
2.2溫濕度傳感器電路
溫濕度傳感器電路采用了DHT系列的數(shù)字式溫濕度傳感器DHT11。DHT11是一款內(nèi)含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，但僅有一個單總線制串行輸出接口，這一配置使系統(tǒng)集成電路變得簡易快捷。只是，由于傳感器的單總線制特性，造成其發(fā)送和接收皆須為三態(tài)特性，因而外接上拉電阻，其在常規(guī)狀態(tài)下將呈現(xiàn)為高電平[ ]。具體電路如圖3所示。
圖3 溫濕度傳感器電路
Fig.3 Temperature and humidity sensor circuit
2.3光照度傳感器電路
光照度傳感器電路選用的是BH系列光照傳感器BH1750，BH1750 是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度，并利用自身的高分辨率探測較大范圍的光強(qiáng)度變化。設(shè)計電路如圖4所示。
圖4 光照度傳感器電路
Fig.4 Illumination sensor circuit
2.4 液晶顯示電路
液晶顯示電路采用的是LCD12864。LCD12864是一種低電壓低功耗、具有4/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64， 內(nèi)置8 192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集；利用該模塊靈活接口方式及簡單、方便的操作指令，即可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面；而且可以顯示8*4行、16*16點陣的漢字，并可完成圖形顯示。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔許多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊[ ]。
2.5 風(fēng)扇及照明模擬電路
風(fēng)扇及照明模擬電路選用的是NPN系列的8050三極管，其原理即是利用三極管的開關(guān)工作狀態(tài)。具體地，當(dāng)監(jiān)測智能家居環(huán)境溫濕度數(shù)值和預(yù)設(shè)置數(shù)值對比不一樣時，單片機(jī)將輸出PWM1信號控制風(fēng)扇（本文用馬達(dá)）進(jìn)行智能調(diào)節(jié)；當(dāng)監(jiān)測室內(nèi)光照度比較暗時，單片機(jī)將輸出PWM2信號控制室內(nèi)照明，相應(yīng)地進(jìn)行室燈照明度的智能調(diào)節(jié)。反之亦然?；倦娐啡鐖D5所示。
圖5 風(fēng)扇及模擬照明電路
Fig.5 Alarm and analog lighting circuit
2.6鍵盤電路
鍵盤模塊電路是由4個輕觸式按鍵 S1-S4和最小控制系統(tǒng)組合構(gòu)建而成。鍵盤功能設(shè)定：按鍵S1第一次按下修改預(yù)設(shè)值，而后再按下S2鍵、S3鍵或S4鍵進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置完成后，再按下S1鍵，參數(shù)設(shè)置成功。S2鍵按下就是對任一參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；S3鍵和S4鍵按下則進(jìn)行相應(yīng)的加1或減1操作。如果并未按下S1鍵，即按下了S2鍵、S3鍵或S4鍵，將保持前狀態(tài)繼續(xù)進(jìn)行，數(shù)據(jù)顯示也不會發(fā)生改變。
2.7電源電路
單片機(jī)及外圍電路都需要直流5V工作電壓，均由變壓器次級線圈輸出 ，經(jīng)由整流、濾波、穩(wěn)壓而得到[ ]。其對應(yīng)電路如圖6所示。
圖6 電源電路
Fig 6. Power supply circuit
除以上各電路模塊之外，還需要各種信號控制溫濕度、光照度、液晶顯示、風(fēng)扇及照明、報警等。各功能模塊均通過I/O接口連接至單片機(jī)，單片機(jī)將集中處理這些信號并作出回應(yīng)，從而將各個模塊連通整合在一起。另外，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，在有可能出現(xiàn)干擾的輸入及輸出通道還設(shè)置并加強(qiáng)了一定的隔離措施。
3系統(tǒng)軟件設(shè)計
采用8052內(nèi)核，具有64K FLASH的程序存儲器和1280字節(jié)的外部RAM數(shù)據(jù)存儲器，系統(tǒng)選用C語言[ ]進(jìn)行開發(fā)。軟件采用模塊化設(shè)計，重點包括主程序、初始化程序、數(shù)據(jù)處理顯示程序、溫濕度傳感器DHT11程序、光照度傳感器BH1750程序、控制電路程序等。并且將任務(wù)分成不同的模塊處理，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)程序流程如圖7所示。
圖7系統(tǒng)程序流程圖
Fig.7 System flow chart
4 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT
STC12C5A60S2單片機(jī)能監(jiān)測控制智能家居環(huán)境系統(tǒng)的運行與停止，并將監(jiān)測控制數(shù)據(jù)顯示在LCD上。當(dāng)監(jiān)測智能家居環(huán)境溫濕度數(shù)值和預(yù)設(shè)置數(shù)值對比不一樣時，單片機(jī)將輸出PWM1信號控制風(fēng)扇（本文用馬達(dá)）進(jìn)行智能調(diào)節(jié)；當(dāng)監(jiān)測室內(nèi)光照度比較暗時，單片機(jī)將輸出PWM2信號控制室內(nèi)照明，也就是智能調(diào)節(jié)室燈的照明度。反之亦然。
5 結(jié)束語
本文研究開發(fā)了集溫濕度、光照度監(jiān)測控制為一體的智能家居環(huán)境系統(tǒng)，采用了高精度的傳感器，并利用C語言編程，實現(xiàn)智能家居環(huán)境參數(shù)的精準(zhǔn)測量。結(jié)果表明，該系統(tǒng)測量結(jié)果準(zhǔn)確，符合智能家居環(huán)境的監(jiān)測控制要求。
第7篇：測控技術(shù)論文范文
關(guān)鍵詞：萬能工具顯微鏡 光柵位移傳感器 DSP 誤差分析與補(bǔ)償
萬能工具顯微鏡、分度頭、光學(xué)測角儀是用傳統(tǒng)方法對長度和角度等幾何量的測量的常用工具?；跍y量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、長期穩(wěn)定性好等優(yōu)點，這些儀器在幾何量測量中扮演重要角色。作為測量儀器中的大型光學(xué)儀器，萬工顯功能特別強(qiáng)大。它可以通過多種方法并結(jié)合附件在直角坐標(biāo)及極坐標(biāo)下進(jìn)行各種幾何量的測量，在精密測量中使用十分廣泛。然而隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對精密測量的精度、效率等方面也提出了越來越高的要求，要求光學(xué)測量儀器達(dá)到高精度、高效率、智能化。
設(shè)計應(yīng)用光柵數(shù)顯技術(shù)，能使萬工顯測量、讀數(shù)實現(xiàn)數(shù)字化。這種數(shù)字化的智能測控系統(tǒng)用以解決老舊萬工顯操作繁瑣、人為誤差大、工作效率低等問題。這將是一個很有實際意義的課題，它可以對很多院校和廠礦這類老舊儀器進(jìn)行改造，提高了讀數(shù)精度和自動化程度，其在精密測量領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和實際的意義。
1 系統(tǒng)需求分析
本課題是基于成熟測量工具萬工顯的技術(shù)升級改造，既要保持原有儀器的精度和穩(wěn)定性，又要降低測量難度，所以要選擇適用于萬能工具顯微鏡改造升級并且經(jīng)濟(jì)實用的位移傳感器；為避免誤差積累影響系統(tǒng)精度，需自行設(shè)計機(jī)械安裝方案；為避免錯位松動影響系統(tǒng)穩(wěn)定，需嚴(yán)格遵守安裝說明。
1.基于DSP技術(shù)的信號細(xì)分及數(shù)據(jù)采集電路模塊設(shè)計
原有儀器測量精度較高，穩(wěn)定性好。改造升級后要達(dá)到甚至超過原來的測量精度，保持更好的穩(wěn)定性。在滿足這些要求的情況下，選擇DSP技術(shù)對信號細(xì)分和數(shù)據(jù)采集。
2.功能軟件的設(shè)計與開發(fā)
為了使樣板、螺絲、齒輪、滾刀等的檢測從不可能到可能，從不精確到精確，從復(fù)雜到簡單。自行設(shè)計萬能工具顯功能軟件，實現(xiàn)簡單幾何元素、基本幾何元素、組合幾何元素等規(guī)劃測量功能。同時，系統(tǒng)完成了萬能工具顯微鏡數(shù)字顯示儀表的圖形測量、圖形構(gòu)造、圖形預(yù)置、公制/英制轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)擺正、直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、參數(shù)設(shè)置、用戶提示等先進(jìn)的儀表功能的實現(xiàn)。
2.光柵檢測原理及光柵位移傳感器選型
1.光柵檢測原理
光柵位移傳感器也稱光柵尺或計量光柵，由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成，指示光柵則裝在光柵讀數(shù)頭中。標(biāo)尺光柵一般固定在機(jī)床活動部件上，光柵讀數(shù)頭裝在機(jī)床固定部件上。目前計量光柵的位置檢測技術(shù)發(fā)展已相當(dāng)成熟，被廣泛用于角度位移檢測，也可用于直線位移檢測。
2. 光柵信號細(xì)分及數(shù)據(jù)采集
光柵的刻劃密度基本上決定了光柵尺的分辨率。然而工藝水平限制光柵的刻劃密度受，而且從成本來講刻花線數(shù)越多，就越昂貴，因此很難依靠提高刻劃密度來提高光柵尺的分辨率。采用光柵信號細(xì)分技術(shù)是提高光柵尺分辨率的另一途徑。光柵測量系統(tǒng)本就有較高的分辨率，若再配合電子細(xì)分則可以達(dá)到很高的分辨率，并且隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，細(xì)分實現(xiàn)越來越簡單、可靠。根據(jù)本課題實用型升級改造的要求，光柵信號細(xì)分技術(shù)來提高光柵尺的分辨率。
3.軟件開發(fā)環(huán)境
軟件開發(fā)環(huán)境采用為CCS（Code Composer Studio）集成開發(fā)環(huán)境，該環(huán)境下編程代碼的可讀性更好、可移植性更高，便于二次開發(fā)。
1.開發(fā)環(huán)境
CCS是一種針對TMS320系列DSP的集成開發(fā)環(huán)境，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。它支持如下開發(fā)周期的所有階段：設(shè)計、編程和編譯、調(diào)試、分析。
2.系統(tǒng)軟件總體設(shè)計
良好的設(shè)計方案可以減少軟件的代碼量，提高軟件的通用性、擴(kuò)展性和可讀性。本系統(tǒng)的設(shè)計方案和步驟如下：
（1）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求的功能需求，逐級劃分模塊；
（2）明確各模塊之間的數(shù)據(jù)流傳遞關(guān)系，力求數(shù)據(jù)傳遞少，以增強(qiáng)各模塊的獨立性便于軟件編制和調(diào)試；
（3）確定軟件開發(fā)環(huán)境，選擇設(shè)計語言，完成模塊功能設(shè)計，并分別調(diào)試通過；
（4）按照開發(fā)式軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)，將各模塊有機(jī)的結(jié)合起來，即成一個較完善的系統(tǒng)。
本系統(tǒng)的核心部分是DSP的軟件設(shè)計，只有對光柵位移傳感器數(shù)據(jù)正確采樣，之后的位移量測量才有實際意義。DSP軟件一般包括初始化程序、數(shù)據(jù)采集程序、中斷服務(wù)程序、按鍵處理程序、顯示子程序及實現(xiàn)各種算法的功能模塊。
4.智能測控系統(tǒng)的精度分析
1.光柵尺的細(xì)分誤差
依據(jù)光柵尺結(jié)構(gòu)的原理，檢測光柵尺的長度尺寸值誤差都是按照0.02mm為單位布置測量點，剛剛好都是0.02mm節(jié)距的整倍數(shù)。對小于0.02mm讀數(shù)的處理則是通過系統(tǒng)內(nèi)插細(xì)分來完成。實驗中用精度為0.1um的電感測微儀，以1um距離為間隔反復(fù)檢測光柵尺的細(xì)分誤差，可以得出其誤差都小于±0.5um的結(jié)論。
2.數(shù)字顯示系統(tǒng)的的檢定
查閱萬工顯檢定規(guī)程中的相關(guān)條款，需要對讀數(shù)裝置的示值誤差、讀數(shù)裝置的回程誤差和示值誤差進(jìn)行檢定。
3.示值誤差的檢定
檢定示值誤差也就是光柵尺的準(zhǔn)確性。首先要選擇檢定標(biāo)準(zhǔn)，一般選擇已經(jīng)做過檢定的玻璃刻度尺，要求其極限誤差不大于0.5um；依據(jù)規(guī)程的規(guī)定橫、縱向的示值誤差分別進(jìn)行檢定。如果沒有玻璃刻度尺，也可以選擇萬工顯上原有的刻度尺作為標(biāo)準(zhǔn)與光柵尺進(jìn)行比對。萬工顯原附有的示值誤差表，還可以依此進(jìn)行修正，光柵尺各被檢點的實際誤差由此來確定，若有超差再用線性補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
5.總結(jié)與展望
本課題研究并設(shè)計基于光柵數(shù)顯技術(shù)和DSP測控技術(shù)的萬工顯智能測控系統(tǒng)。本系統(tǒng)力圖將傳統(tǒng)的萬工顯改造成智能化、數(shù)字化的萬工顯，從而實現(xiàn)萬工顯檢測過程的高精度、高效率。自行設(shè)計編程萬能工具顯微鏡測控軟件，擴(kuò)展萬工顯的測量功能，使一些量的檢測由復(fù)雜到簡單，由不可能到可能。
目前整個系統(tǒng)只是實現(xiàn)了老舊萬能工具顯微鏡的數(shù)字化顯示和智能化的基本操作，并沒有實現(xiàn)自動讀數(shù)、自動測量等高級功能，所以在系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計上可以考慮開發(fā)自動讀數(shù)和自動驅(qū)停模塊，從而提高萬能工具顯微鏡的智能化程度?！?/p>
參考文獻(xiàn)
[1] 陳智君.便攜式萬工顯自動讀數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計研究[D]：[碩士學(xué)位論文]. 天津大學(xué)，2005
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第8篇：測控技術(shù)論文范文
【論文摘要】通過結(jié)合國內(nèi)牽引供電綜合自動化現(xiàn)場教學(xué)需求，根據(jù)實際工程項目提出并設(shè)計了一種適合供電段操作和運行維護(hù)人員的教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)，該方案軟硬件結(jié)合，具有投資低，便于學(xué)員快速入門上崗，也便于升級換代的特點。
1引言
隨著鐵路大規(guī)模提速，東南沿海主要千線正在逐步實現(xiàn)電氣化，牽引變電站基本采用了最新的綜合自動化技術(shù)，對于新建供電段和既有舊的電氣化線路，對值班和運行維護(hù)及管理人員都提出了較高的專業(yè)供電技能要求，采用以往的課堂教學(xué)模式難以直觀對學(xué)員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，同時由于現(xiàn)場設(shè)備都在投運狀態(tài)，無法滿足學(xué)員的操控需求。借鑒國內(nèi)國際經(jīng)驗，采用全仿真模擬教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)已經(jīng)在飛行員、機(jī)車司機(jī)等職業(yè)培訓(xùn)領(lǐng)域得到推廣，但該類系統(tǒng)投資巨大，對學(xué)員文化和專業(yè)基礎(chǔ)要求高，難于適應(yīng)基層站段人員的應(yīng)用需求。
因此，有必要采用全新的綜合自動化教學(xué)培訓(xùn)方式對學(xué)員進(jìn)行仿真培訓(xùn)。設(shè)計的教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)首先要直觀，便于學(xué)員操作，盡量與現(xiàn)場應(yīng)用模式保持一致，這樣通過教學(xué)培訓(xùn)可快速滿足崗位上崗要求，能很快適應(yīng)現(xiàn)場的工作，安到廁利地完成操作維護(hù)任務(wù)。同時也要利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和流行的多媒體教學(xué)的手段，加速學(xué)員的知識培養(yǎng)和動手操作，從設(shè)備內(nèi)部熟悉系統(tǒng)的工作原理和掌握故障排查方法。
2設(shè)計原則
為實現(xiàn)基層運行人員快速熟悉和掌握現(xiàn)場綜合自動化的目標(biāo)，充分利用軟硬件資源，按典型牽引變電所進(jìn)行設(shè)備配置，一次設(shè)備全部采用模擬方式，主變和電容等一次設(shè)備可在現(xiàn)場進(jìn)行知識講解，斷路器和隔離開關(guān)為保證操作的直觀性，需要配備模擬機(jī)構(gòu)。由于電站設(shè)備的備用設(shè)計，可按半個牽引變電站進(jìn)行硬件系統(tǒng)配置，實際操控完全滿足全站的操作要求，對于備用電源自投，可采用軟件模擬方式進(jìn)行培訓(xùn)教學(xué)?？紤]到需要進(jìn)行保護(hù)模擬和測量模擬，需要外配電壓電流源，通過其調(diào)節(jié)可直觀進(jìn)行保護(hù)試驗和測量觀察。
系統(tǒng)構(gòu)筑一臺服務(wù)器，通過服務(wù)器對保護(hù)測控設(shè)備進(jìn)行操作，通過服務(wù)器建立基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)，配置一定數(shù)量的學(xué)員機(jī)，使資源得到共享，每臺學(xué)員機(jī)都可通過服務(wù)器搶占控制權(quán)，對保護(hù)測控設(shè)備進(jìn)行操作，當(dāng)不操作設(shè)備時，每臺學(xué)員機(jī)可進(jìn)入仿真環(huán)境進(jìn)行仿真模擬培訓(xùn)。
模擬培訓(xùn)軟件采用先進(jìn)實用的計算機(jī)應(yīng)用軟件，對電氣化鐵路綜合自動化系統(tǒng)的牽引供電原理、保護(hù)原理、所內(nèi)實際操作演練、故障模擬、工程應(yīng)用等進(jìn)行教學(xué)，同時能夠軟件模擬正常狀態(tài)下的倒閘作業(yè)以及事故狀態(tài)下的處理手段，同時系統(tǒng)配置評價考核子系統(tǒng)，具備豐富的實用題庫，可對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行基本評估，以確認(rèn)學(xué)員的學(xué)習(xí)能力和檢驗學(xué)員的知識掌握程度，為保證現(xiàn)場設(shè)備運行安全提供人力資源保證。
牽引供電培訓(xùn)系統(tǒng)由保護(hù)測控盤、機(jī)構(gòu)及故障模擬盤、電壓電流源、控制臺、聯(lián)網(wǎng)微機(jī)和服務(wù)器組成。組網(wǎng)采用星型高速以太網(wǎng)連接，保證多媒體信息量帶寬要求。全部采用多媒體電腦，具有先進(jìn)的多媒體教學(xué)功能。硬件系統(tǒng)的配置將保證系統(tǒng)有足夠的冗余度，云博機(jī)的內(nèi)存、CPU時間和硬盤空間均應(yīng)保證有40%以上的余量。
3牽引供電綜合自動化教學(xué)仿真系統(tǒng)組網(wǎng)方案
教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖如下:
4培訓(xùn)系統(tǒng)主要功能
4.1教學(xué)部分
采用組網(wǎng)微機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)模擬操作和仿真培訓(xùn)。系統(tǒng)正常工作時只有一臺主機(jī)可對保護(hù)測控盤進(jìn)行操作，當(dāng)該機(jī)操作時，其他計算機(jī)無法登陸進(jìn)行保護(hù)側(cè)控盤操作，只能進(jìn)行仿真模擬操作，當(dāng)無主機(jī)對保護(hù)側(cè)控盤操作時，每臺計算機(jī)都可搶占主機(jī)地位，對保護(hù)測控盤進(jìn)行操作。系統(tǒng)(TE`I’S)采用多媒體計算機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)用視頻處理技術(shù)，通過高分辨率彩色屏幕，來表現(xiàn)電氣化鐵路綜合自動化系統(tǒng)的構(gòu)成，并通過藝術(shù)處理，來形象地表現(xiàn)電氣化鐵路綜合自動化系統(tǒng)的運行方式，系統(tǒng)組網(wǎng)、組屏方式，后臺監(jiān)控軟件及保護(hù)測控盤的控制操作、保護(hù)裝置的原理及操作，資料查詢等內(nèi)容。利用多媒體豐富的圖形、圖象及數(shù)字化處理技術(shù)，提供友好的人機(jī)界面，使學(xué)習(xí)者身臨其境地進(jìn)行實習(xí)操作，創(chuàng)造最佳的教學(xué)環(huán)境。教學(xué)部分內(nèi)容主要包括牽引供電系統(tǒng)原理，保護(hù)原理，綜合自動化系統(tǒng)裝置原理，圖紙說明系統(tǒng)和工程應(yīng)用部分。
4.2仿真模擬部分
主要針對以下部分進(jìn)行仿真:綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控后臺軟件，備自投，保護(hù)測控盤的柜體，電鐵饋線保護(hù)裝置，電鐵變壓器差動保護(hù)裝置，電鐵變壓器后備保護(hù)裝置，電鐵變壓器本體保護(hù)，電鐵并補(bǔ)保護(hù)測控裝置。由于需要培訓(xùn)的操作主要是針對后合監(jiān)控系統(tǒng)可遙控的開關(guān)和刀閘的操作，以及各保護(hù)裝置的操作。因此仿真培訓(xùn)系統(tǒng)采用仿真的設(shè)計。包括供電系統(tǒng)的正常手動/遙控控分、控合，遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)赝度胪顺?，操作方法按照實際系統(tǒng)的操作規(guī)程進(jìn)行。以及事故處理，如開關(guān)狀態(tài)故障，變壓器:差動保護(hù)、重瓦斯等本體故障、輕瓦斯等告警故障、高壓過流、低壓A過流、低壓B過流等，110kV進(jìn)線失壓，饋線過流、距離保護(hù)I段Ⅱ段、電流速斷、電流增量保護(hù)等，電容器速斷、過流、諧波過流、差壓、差流、過壓、低壓等。
第9篇：測控技術(shù)論文范文
本文就是利用單片機(jī)控制制冷機(jī)從而達(dá)到溫度控制的目的。在本設(shè)計中利用溫度傳感器AD590可實現(xiàn)溫度采集。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809實現(xiàn)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。送單片機(jī)來實現(xiàn)整個設(shè)計的要求，可以實現(xiàn)時間，溫度，故障代碼顯示等功能。
本系統(tǒng)具有高精度，高靈敏性，高可靠性等特點?？梢愿咚俨杉瘮?shù)據(jù)，具有實時性，并且具有很強(qiáng)的抗干擾能力和自動循環(huán)及自動診斷能力。
關(guān)鍵詞：制冷機(jī)，AT89C51，AD590，溫度控制
Title Temperature control system of refrigeration machine
Abstract
Refrigeration plane our country every profession and trade technological transformation carry on corollary equipment that equipment's introducing need badly at present， Improve product quality ， the important equipment which enterprises upgraded too. And the traditional one observes and controls the method and adopt the simulation way from measurement to showing， the data are gathered slowly， does not possess real-time character ， anti-interference ability is bad. Measure the precision and totally rely on with the characteristic of the hardware. Since the one-chip computer comes out ， arise at the historic moment too instead of relevant observing and controlling the instrument， especially the figure tests the combination of the one-chip computer of technology. The technology of the one-chip computer is with its high efficiency even more， high accuracy， the multi-functional advantage replaces the traditional method of observing and controlling gradually.
This text utilize one-chip computer control refrigeration plane to purpose to achieve temperature control. Utilize temperature sensor AD590 to realize temperature is gathered in this design. Realized simulation- the figure is changed by converter ADC0809 of A/D. Give it comes to be whole without being realized demand that design to one-chip computer，can time， temperature now not real， such functions as the trouble code shows.
This system has high accuracy， high sensitivity， such characteristics as high dependability ，etc.. Can gather the data at a high speed ， have real-time character， and have very strong anti-interference ability and automatic circulation and diagnose ability automatically.
Keyword: Refrigeration machine， AT89C51， AD590，Temperature control
目 錄
第一章 緒論 ………………………………………………………………………………1
1.1 選題背景………………………………………………………………………………1
1.2 壓縮機(jī)的分類和工作原理……………………………………………………………4
1.2.1空氣壓縮機(jī)的分類…………………………………………………………4
1.2.2空壓機(jī)的組成及工作原理 ………………………………………………5
1.3 制冷機(jī)溫度控制要求 ………………………………………………………………6
第二章 方案論證 …………………………………………………………………………8
第三 章 單片機(jī) …………………………………………………‥………‥…………10
3.1 AT89C51單片機(jī)簡介 ………………………………‥… ……‥…………………10
3.2 主要性能參數(shù) ………………………………………‥……………………………10
3.3 主要功能特性概述 …………………………………‥……………………………11
3.4 引腳功能說明 ………………………………………‥……‥‥‥‥……………11
3.5 時鐘震蕩器 ……………………………………‥……‥‥‥‥‥………………13
第四章 硬件電路設(shè)計………………………………………‥……‥‥……‥………14
4.1溫度測量環(huán)節(jié)的設(shè)計 ………………………………………………‥‥…………14
4.1.1 集成溫度傳感器AD590 …………………………………………………14
4.1.2 電壓跟隨器-通用運放UA741……………………………………………15
4.1.3 運算放大器0P-07 ………………………………………………………16
4.1.4 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809…………………………………………‥‥………17
4.2 可編程并行接口8255設(shè)計………………………………‥………………………20
4.2.1 并行通信與接口 …………………………………………………………20
4.2.2 8255A的編程結(jié)構(gòu)……………………………………‥…………………20
4.2.3 8255A的引腳功能…………………………………………………………22
4.2.4 8255A的工作方式…………………………………………………………23
4．3顯示電路設(shè)計 ………………………………………‥‥…………………………25
4.3.1 鍵盤部分設(shè)計 ……………………………………………………………25
4.3.2 顯示環(huán)節(jié)設(shè)計 ……………………………………………………………25
4．4 復(fù)位及看門狗電路設(shè)計…………………………………………‥‥‥…………26
4.4.1 DS1232的結(jié)構(gòu)及特點 ……………………………………………………26
4.4.2. DS1232的功能 …………………………………………………… ……27
4.4.3 使用注意事項……………………………………………………………28
4.5 時鐘電路設(shè)計 ………………………………………………………………………28
4.5.1 DS1307實時時鐘簡介………………………………………………………29
4.6電源系統(tǒng)設(shè)計 ………………………………………………………………………32
4.7驅(qū)動器的選用 ………………………………………………………………………34
4.8光電隔離 ……………………………………………………‥……………………35
4．9控制電路的分析與設(shè)計……………………………………………………………37
4.9.1電磁繼電器 ………………………………………………………………37
4.9.2壓力繼電器的選擇 ………………………………………………………37
4.9.3 熱繼電器 …………………………………………………………………37
第五 章程序設(shè)計…………………………………………………………………………39
5.1主程序：主要實現(xiàn)制冷機(jī)的溫度控制工藝 ………………………………………40
5.2溫度控制子程序………………………………………………………………………44
5.3將顯示緩沖區(qū)中的溫度值送顯示子程序…………………‥………………………45
5.4壓力，負(fù)載消斗子程序………………………………………………………………47
5.5鍵值子流程……………………………………………………………………………48
5.6排水測試處理子程序…………………………………………………………………49
5.7是否有鍵按下判斷子程序 …………………………………………………………50
第六章軟件設(shè)計部分 ………………………………………………‥…………………51
結(jié)束語 ………………………………………………………‥‥‥‥‥………………63
致謝 …………………………………………………………………‥…………………64
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………65
第一章 緒論
1.1 選題背景
本設(shè)計是利用單片機(jī)控制制冷機(jī)來達(dá)到控制溫度的目的.
制冷機(jī)是我國目前各行業(yè)技術(shù)改造和進(jìn)行設(shè)備引進(jìn)所急需的配套設(shè)備，也是提高產(chǎn)品質(zhì)量，企業(yè)升級的重要設(shè)備。廣泛的應(yīng)用與汽車，機(jī)械，紡織，化工，儀器儀表，電子，醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)。在工業(yè)上，壓縮空氣作為一種僅次于電力的第二大動力源，以被廣大企業(yè)界所公認(rèn)
壓縮式制冷機(jī)：該種制冷機(jī)由電動機(jī)提供機(jī)械能，通過壓縮機(jī)對制冷系統(tǒng)作功。制冷系統(tǒng)利用低沸點的制冷劑，蒸發(fā)時，吸收汽化熱的原理制成的。其優(yōu)點是壽命長，使用方便，目前世界上91～95％的制冷機(jī)屬于這一類。
一般制冷機(jī)的絕大多數(shù)都是壓縮型。吸收型屬于少數(shù)。壓縮型的制冷機(jī)中的液體制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，變成制冷劑氣體。這氣體被活塞和氣缸組成的壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器中，在這里氣體再被冷凝器成為液體制冷劑。壓縮機(jī)中電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)運動，氣缸中的制冷劑被往復(fù)運動所壓縮。也就是說壓縮機(jī)相當(dāng)于人體的心臟，起到了循環(huán)血液的作用如下圖就是一個封閉式壓縮機(jī)。
圖1.1 封閉式壓縮機(jī)
封閉型壓縮機(jī)的電動機(jī)是直接和壓縮部分相連接的。壓縮機(jī)全體成為一個整體裝起來，另外為了避免產(chǎn)生熱量，以致溫度上升，電動機(jī)用制冷機(jī)油和制冷氣體進(jìn)行冷卻。
國外溴化鋰制冷機(jī)的發(fā)展過程
美國是溴化鋰制冷機(jī)的創(chuàng)始國，目前日本、前蘇聯(lián)等國的溴冷機(jī)也都有較大的發(fā)展。
美國開利公司于1945年試制出第一臺制冷量為523KW（45×104kcal/h）的單效溴冷機(jī)，開創(chuàng)了利用溴化鋰水溶液為工質(zhì)對做為吸收劑的吸收式制冷新領(lǐng)域。美國不僅創(chuàng)造了單效溴冷機(jī)，而且在世界上又率先研制出了雙效溴冷機(jī)。現(xiàn)已研制出了直燃型、熱水型和太陽能型等新型溴冷機(jī)。同時還研制了冷溫水機(jī)組和吸收式熱泵等新機(jī)組。
日本一家汽車公司于1959年研制出制冷量為689KW（60×104kcal/h）的單效溴冷機(jī)，1962年茬原制造所又研制出雙效溴冷機(jī)。日本溴冷機(jī)無論在生產(chǎn)數(shù)量、性能指標(biāo)、應(yīng)用范圍和新技術(shù)、新產(chǎn)品研制等方面，均超過了美國，成為世界上溴冷機(jī)研究與生產(chǎn)領(lǐng)先的國家。特別是燃?xì)鈨尚厮畽C(jī)組的產(chǎn)量很大，約占世界上溴冷機(jī)生產(chǎn)總臺數(shù)的2/3；目前已致力于第三種吸收式熱泵和溴化鋰熱電并供機(jī)組的研制工作。
前蘇聯(lián)奔薩化工廠于1965年研制出2908KW（250×104kcal/h）溴冷機(jī)。目前溴冷機(jī)的應(yīng)用范圍已從化纖廠擴(kuò)展到其它紡織廠、橡膠廠釀酒廠、化工廠、冶金廠和核電站。
中國溴化鋰制冷機(jī)的發(fā)展過程
我國研制溴冷機(jī)起步于60年代初期，至今已有四十多年，其發(fā)展過程大體分為四個階段：
研制階段 60年代初船舶總公司704所（原六機(jī)部704所）、一機(jī)部通用機(jī)械研究所與高等院校以及設(shè)備制造廠通力合作，試制了兩臺樣機(jī)。1966年上海第一冷凍機(jī)廠試制出了制冷量1160KW（100×104kcal/h）全鋼結(jié)構(gòu)的單效溴冷機(jī)，安裝于上海國棉十二廠。60年代末期，許多單位都著手研制單效溴冷機(jī)，這一研制工作持續(xù)到了70年代初期。
單效機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用階段 70年代初先后有上海、青島、天津、北京和長沙等地的棉紡廠為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要，各自設(shè)計與制造了單效溴冷機(jī)。繼而更多地區(qū)也都自行設(shè)計制造單效溴冷機(jī)，尤以上海、天津兩地更為突出。以天津為例，70年代初至80年代初，制造出3480KW（300×104kcal/h）大型溴冷機(jī)七臺，總制冷能力達(dá)到24360KW（2100×104kcal/h）。單效溴冷機(jī)在這一時期雖然有了較大發(fā)展，但仍有許多問題尚待解決，如嚴(yán)重的腐蝕、冷量的衰減和機(jī)器的壽命等，限制了溴冷機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。
雙效機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用階段 80年代初期開始研制雙效溴冷機(jī)，并于1982年由開封通用機(jī)械廠生產(chǎn)出1744KW（150×104kcal/h）雙效溴冷機(jī)組。雙效機(jī)組的熱力系數(shù)可提高到1.1以上，而單效機(jī)組一般為0.6～0.7，雙效機(jī)組的蒸汽單耗比單效機(jī)減少約1/2，冷卻水量減少約1/3，是值得提倡的節(jié)能型制冷機(jī)組。86年我廠研制出省內(nèi)首臺雙效溴冷機(jī)1160KW（100×104kcal/h）并首家通過省級鑒定。
多種新型機(jī)研制應(yīng)用階段 80年代末期國家計委提出，凡有蒸汽等熱源的地區(qū)要發(fā)展溴冷機(jī)；1991年我國在世界禁用氟里昂（CFC）生產(chǎn)與使用的“蒙特利爾議定書”上簽了字，這對進(jìn)一步發(fā)展溴冷機(jī)創(chuàng)造了良好條件。大專院校、科研院所和制造廠家共同協(xié)力，一方面在加緊改進(jìn)與提高雙效溴冷機(jī)的加工技術(shù)和性能水平，另一方面也竟相研制新型的多種溴冷機(jī)?，F(xiàn)已推出的和正在研制的有熱水型、直燃型、低壓型、降膜式溴冷機(jī)和吸收式熱泵等。
溴化鋰溶液的特性
在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，水作為制冷劑用來產(chǎn)生冷效應(yīng)，溴化鋰溶液作為吸收劑，用來吸收產(chǎn)生冷效應(yīng)后的冷劑蒸汽。因此，水和溴化鋰溶液組成制冷機(jī)中的工質(zhì)對。
溴化鋰水溶液是由固體的溴化鋰溶質(zhì)溶解在水溶劑中而成。常壓下，水的沸點是100℃，而溴化鋰的沸點為1265℃。供制冷機(jī)應(yīng)用的溴化鋰，一般以水溶液的形式供應(yīng)。性狀為無色透明液體；濃度不低于50％；水溶液PH值8以上。
20℃時溴化鋰溶解至飽和時量為111.2克，即溴化鋰的溶解度為111.2克。溶解度的大小與溶質(zhì)和溶劑的特性的關(guān)，還于溫度有關(guān)，一般隨溫度升高而增大，當(dāng)溫度降低時，溶解度減小，溶液中會有溴化鋰的晶體析出而形成結(jié)晶現(xiàn)象。這一點在溴冷機(jī)中是非常重要，運行中必須注意結(jié)晶現(xiàn)象，否則常會由此影響制冷機(jī)的正常運行。
溴化鋰溶液對普通金屬有腐蝕作用。尤其在有氧氣存在的情況下腐蝕更為嚴(yán)重。
溴化鋰制冷原理
溴化鋰吸收式制冷原理和蒸汽壓縮制冷原理有相同之處，都是利用液態(tài)制冷劑在低溫、低壓條件下，蒸發(fā)、汽化吸收載冷劑的熱負(fù)荷，產(chǎn)生制冷效應(yīng)。所不同的是，溴化鋰吸收式制冷是在利用“溴化鋰-水”組成的二元溶液為工質(zhì)對，完成制冷循環(huán)的。
在溴化鋰吸收式制冷機(jī)內(nèi)循環(huán)的二元工質(zhì)中，水是制冷劑。水在真空狀態(tài)下蒸發(fā)，具有較低的蒸發(fā)溫度（6℃），從而吸收載冷劑熱負(fù)荷，使之溫度降低。溴化鋰水溶液是吸收劑，在常溫和低溫下強(qiáng)烈地吸收水蒸氣，但在高溫下又能將其吸收的水分釋放出來。吸收與釋放周而復(fù)始制冷循環(huán)不斷。制冷過程中的熱能為蒸汽，也可叫動力。
傳統(tǒng)的測控方法，由于從測量到顯示采用模擬方式，數(shù)據(jù)采集速度慢，不具備實時性，抗干擾能力差。精度測量完全依賴于硬件特性，因為不具備軟件線性化處理功能，傳感器的非線性嚴(yán)重影響測控精度。而采用線性化好的傳感器又增加了測控系統(tǒng)成本，因此，為保證安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，必須對傳統(tǒng)的測控方法加以改進(jìn)。
自單片機(jī)問世以來，與其相關(guān)的測控儀器也應(yīng)運而生，尤其是數(shù)字測控技術(shù)單片機(jī)的結(jié)合。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展更是以高效率。高精度，多功能的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)過程的模擬測試手段。與傳統(tǒng)的測控技術(shù)相比，智能化測控系統(tǒng)具有以下幾個優(yōu)點：
（1）具有高精度，高靈敏性和高可靠性等優(yōu)點。
（2）具有直觀，操作方便等功能。
（3）具有很強(qiáng)的抗干擾能力。
（4）可高速采集數(shù)據(jù)，具有實時性。
