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工業(yè)工程（IndustrialEngineering，簡稱IE）是一門工程技術與管理技術相結合的綜合性工程科學，它以降低成本、提高質量和生產率為導向，采用系統(tǒng)化、專業(yè)化和科學化的方法，綜合運用多種學科的知識，對人員、物料、設備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進行規(guī)劃、設計、評價、創(chuàng)新和決策等工作，使之成為更有效、更合理的綜合優(yōu)化系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的運行及效果進行鑒定、預測和評價。
IE在19世紀末起源于美國，并在歐洲、日本等國家得到迅速應用和發(fā)展。到了二戰(zhàn)期間，美國多數(shù)大學的工學院都已經(jīng)相繼成立了正系，并開始招收IE碩士生，到1990年美國已有150所大學的工學院設有IE系，其中92所可以招收碩士生。1992年國家教育部批準西安交通大學和天津大學首批設立IE專業(yè)，1993年正式招收IE專業(yè)本科生，目前，我國已有150多所高校設立了IE專業(yè)。1999年國家教委批準設立IE工程碩士點。
2.工業(yè)工程專業(yè)碩士研究生的特點
IE最初主要應用在機械制造、電氣工程、材料工程等領域，隨著現(xiàn)代管理發(fā)展，IE的應用范圍已擴大到服務行業(yè)、公用事業(yè)甚至政府部門。工業(yè)工程強調“系統(tǒng)觀念”和“工程意識”重視研究對象的“統(tǒng)籌規(guī)劃、整體優(yōu)化和綜合原理”。目前現(xiàn)代工業(yè)工程涉及的研究方向主要有：人因工程、生產及制造系統(tǒng)工程、現(xiàn)代經(jīng)營工程、工業(yè)系統(tǒng)分析方法與技術等。
IE專業(yè)碩士研究生都是具有四年以上實踐經(jīng)驗的企業(yè)及事業(yè)單位的在職專業(yè)技術人員和管理人員，他們經(jīng)過了一定的工程技術和工程管理工作的訓練，積累了豐富的實際工作經(jīng)驗，獨立工作能力較強。但是，由于他們本科畢業(yè)已多年，外語水平不高，計算機基礎和應用能力較弱，基礎及專業(yè)理論知識相對薄弱和陳舊，但分析和解決問題的能力較強。另外工業(yè)工程專業(yè)碩士研究生大多是作企事業(yè)單位的骨干或重要領導者，他們是帶著工程實踐中的實際問題而來的，具有強烈的求知欲。工程碩士學習方式是“進校不離崗”，集中在每周六和周日集中授課，保證了工程碩士在不耽誤本職工作的前提下，學習專業(yè)知識。
3.創(chuàng)新工業(yè)工程工程碩士人才培養(yǎng)模式
3.1 工業(yè)工程專業(yè)碩士培養(yǎng)的總體目標
工程碩士的培養(yǎng)應該按照“積極發(fā)展、規(guī)范管理”的指導思想，認真分析和把握工業(yè)工程碩士培養(yǎng)的特點，努力提高工業(yè)工程碩士培養(yǎng)質量。工業(yè)工程領域碩士學位獲得者應具有堅實的自然科學和社會科學的基礎理論知識，系統(tǒng)的掌握某一門工程專業(yè)知識和工業(yè)工程的基本理論與方法，懂得現(xiàn)代工程經(jīng)濟和現(xiàn)代工程管理理論，掌握解決工程技術問題的先進技術和手段，并能綜合應用這些理論和方法，分析、解決生產實際問題。
3.2 創(chuàng)新工業(yè)工程人才培養(yǎng)模式
在體現(xiàn)新時期社會發(fā)展需求的前提下，我們在以下幾個方面加強正專業(yè)工程碩士創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)：注重科學研究能力、工程實踐能力、組織協(xié)調能力、創(chuàng)新能力的全面培養(yǎng)，突出創(chuàng)新能力；重視知識、能力和素質的協(xié)調發(fā)展；加強管工結合，因材施教，靈活教學，注意IE領域工程科學技術發(fā)展前沿知識的傳授。
（1）優(yōu)化培養(yǎng)方案，完善課程體系
工業(yè)工程碩士是工程領域里的一種專業(yè)學位，它側重于工程應用。課程設置強調較寬的學科覆蓋面，因此必須對工程碩士生加強基礎理論和拓寬專業(yè)知識，建立起一個合乎工業(yè)工程工程碩士知識結構、能力結構和素質結構的培養(yǎng)方案。管理領域的工業(yè)工程課程設置主要包括：①學位課程?？茖W社會主義理論與實踐、自然辯證法、外語、運籌學、計算機軟件基礎、工程經(jīng)濟學、戰(zhàn)略管理、工業(yè)工程理論與實務、先進制造技術。②選修課?，F(xiàn)代生產與管理、人因工程、質量系統(tǒng)工程與管理、新產品開發(fā)學、設施規(guī)劃與物流分析、價值工程等與工程結合的工程領域或相關的技術課程。學位課學分19分，累計學分33分。
（2）有效利用現(xiàn)代信息技術
信息技術的飛速發(fā)展，為教育和教學方式的變革提供了可靠的保證。應用遠程教育和多媒體等手段進行教學，可以憑借其信息量大、交互性強，覆蓋面廣等特點，突破傳統(tǒng)教學的時空限制。這種新的教學手段可以適應工業(yè)工程碩士生不能像全日制學生那樣集中時間學習的特點，學生可以在業(yè)余時間和工作的空閑時間里進行自修，老師可以通過網(wǎng)絡手段如電子郵件等給學生布置作業(yè)和答疑等。
（3）抓好工程碩士學位論文質量關
①論文選題與開題。工程碩士論文研究題目一般直接來源于企事業(yè)單位生產經(jīng)營和管理工作實際，工程背景明確、應用性強。論文有一定的技術難度、先進性，體現(xiàn)作者綜合運用工業(yè)工程科學理論、方法和技術手段解決工程實際問題的能力。論文開題報告由導師審查通過后，由學校組織3-5名具有副教授以上職稱的專家小組論證，通過者方可進入論文階段。②論文指導。工程碩士的指導采用雙導師制，有校內具有工程實際經(jīng)驗的導師與企事業(yè)單位內經(jīng)單位推薦的業(yè)務水平高、責任心強、具有高級技術職稱的兼職導師聯(lián)合指導，保證工程碩士論文的質量。③論文答辯。論文經(jīng)過導師審查通過，且工程碩士生完成了培養(yǎng)方案中規(guī)定的所有環(huán)節(jié)并成績合格，才可以申請參加學位論文答辯。工程碩士生學位論文應有3位專家評閱，其中一位為校外專家評閱，另外兩位為校內專家。答辯委員會由5位專家組成，并聘請校外工程領域具有高級職稱專家作為答辯委員會主席。
4.結論
關鍵詞：智能風冷控制 變壓器 IEC61850 控制IED設計 智能變電站
中圖分類號：TM401.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）11-0032-02
隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展與推進，變壓器智能化的研究與設計將是變壓器技術發(fā)展的方向，風冷控制系統(tǒng)作為變壓器不可或缺的重要組成部分[1-2]，必需滿足變壓器智能化發(fā)展的要求。目前我國的220kV及以上電壓等級的變壓器大多采用強油風冷冷卻方式[3-5]，控制部分大多采用PLC或單片機完成，系統(tǒng)構成比較復雜，控制功能簡單且控制模式基本固定，整個控制系統(tǒng)比較獨立和封閉，基本不與其他設備信息交互[6-7]，在智能電網(wǎng)通訊及信息共享的要求下，傳統(tǒng)風冷控制系統(tǒng)已不能適應智能變壓器發(fā)展的要求。
本文詳細介紹了變壓器智能風冷控制系統(tǒng)的設計，包括系統(tǒng)構成及配置情況、控制原理、功能實現(xiàn)以及控制IED軟硬件設計等。
1、系統(tǒng)構成及配置
1.1 系統(tǒng)構成
智能變電站自動化系統(tǒng)基于IEC61850通訊及信息共享要求，變壓器風冷控制作為過程層設備應接入過程層網(wǎng)絡，信息通過過程層網(wǎng)絡傳輸，包括控制所需的測量數(shù)據(jù)、控制指令以及監(jiān)測結果等，系統(tǒng)構成如圖1所示。
1.2 系統(tǒng)配置
變壓器智能風冷控制器包括冷卻控制IED以及就地控制柜組成，根據(jù)目前運行的情況，控制器配置分為如下三種情況：（1）對于無特需要求情況，冷卻控制IED作為控制主體安裝在就地控制柜上，配置必要的輔助執(zhí)行單元和電路，完成所有控制及信息傳輸功能；（2）對于就地控制柜已有簡單智能控制器的情況，如PLC、單片機等控制執(zhí)行單元，冷卻控制系統(tǒng)由冷卻控制IED與智能控制設備及輔助電路組成，完成控制及信息傳輸功能；（3）對于就地控制柜采用了特殊控制方式的情況，如風機控制采用變頻器控制方式，冷卻控制系統(tǒng)由冷卻控制IED與變頻器及輔助電路組成，完成控制及信息傳輸功能。
2、工作原理
2.1 基于IEC61850網(wǎng)絡通信的數(shù)據(jù)傳輸
冷卻控制IED所需測量數(shù)據(jù)主要來自測量IED，包括主變本體相關的油溫、繞組溫度、主變負荷等，來自其他監(jiān)測IED數(shù)據(jù)包括鐵芯監(jiān)測電流、主變油中氣體分析數(shù)據(jù)等，來自智能終端數(shù)據(jù)包括主變運行信息等，通過過程層網(wǎng)絡GOOSE傳輸方式接收。
控制指令包括來自后臺的遠方控制指令經(jīng)測控裝置的控制信息、冷卻控制IED發(fā)給智能終端跳閘信息等，均通過GOOSE傳輸機制，高效、快速的通過過程層網(wǎng)絡傳輸。
2.2 控制IED運行方式
傳統(tǒng)風冷控制系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)采集的局限性，一般采用固定的“運行”、“輔助”、“備用”模式對風機組的控制，或采用奇偶數(shù)組控制模式控制風機組的啟停，控制模式固定單一，不利于節(jié)能和設備的有效利用。變壓器智能風冷控制設計運行方式分為手動和自動，其中手動方式又分為就地手動和遠方手動控制方式。自動運行方式下，控制IED根據(jù)油溫、繞組溫度、變壓器運行負荷情況以及變化趨勢或者異常情況如主變鐵芯電流的增大、油中氣體反映出的熱故障等，綜合判斷出需要運行的風機組數(shù)，發(fā)出控制指令啟停風機組，完成主變的冷卻控制要求。當處于手動就地控制方式時，與傳統(tǒng)就地控制手動方式基本一致，運行人員在控制柜就地通過把手或按鈕控制風機組的啟停；當處于手動遠方控制時，通過后臺或調度等將控制風機組啟停命令下發(fā)給測控單元，由測控轉發(fā)控制指令到冷卻控制IED，完成風機組的控制。
2.3 控制IED控制執(zhí)行
根據(jù)1.2節(jié)介紹的配置情況，風冷控制IED的控制執(zhí)行分為：（1）冷卻控制IED直接控制輔助電路，如接觸器和繼電器等，完成風機組和油泵的啟停，冷卻控制IED需要有開出回路設計要求；（2）采用冷卻控制IED與智能控制設備及輔助電路組成的配置系統(tǒng)，冷卻控制IED采用通訊的方式與智能控制器信息交互，完成控制及信息傳輸功能；（3）采用冷卻控制IED與變頻器及輔助電路組成的配置系統(tǒng)，冷卻控制IED采用通訊或模擬量輸入輸出方式，完成控制及信息傳輸功能。
3、功能實現(xiàn)
3.1 控制電源熱備用
電源控制設置自動手動切換，在自動模式下，控制電源自動完成雙電源的互為備用，且具備自鎖功能，即當一路電源工作時，另一路電源可靠斷開。在手動模式下，支持遠方手動切換。
3.2 數(shù)據(jù)采集
支持GOOSE方式從過程層網(wǎng)絡接收與風冷控制相關的測量量，完成控制所需的數(shù)據(jù)采集功能。
3.3 控制
控制策略根據(jù)綜合數(shù)據(jù)分析，合理配置風機運行組數(shù)，滿足變壓器運行要求的同時兼顧節(jié)能、循環(huán)啟停風機組以及風機組先啟先停運行等原則。
3.4 切換
切換功能完成遠方、就地以及手動、自動等控制方式的切換，滿足不同運行方式要求。
3.5 通信
風冷控制IED具有過程層網(wǎng)絡IEC61850通信功能，支持GOOSE方式數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的采集以及控制命令、控制結果和監(jiān)測等數(shù)據(jù)的發(fā)送。
3.6 自檢及告警
風冷控制系統(tǒng)的控制IED以及其他智能設備具有自檢以及異常告警功能，實現(xiàn)自身狀態(tài)檢修。
3.7 對時
控制IED滿足智能變電站所要求的對時精度和對時方式。
4、控制IED軟硬件設計
4.1 硬件構成
硬件組成包括CPU、FPGA控制器、通信模塊、開出控制器、開入采集單元等組成。硬件設計結構框圖如圖2 所示：
系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)均通過過程層網(wǎng)絡獲取，設置開入插件滿足就地信號的便捷接入，當就地控制柜配置有智能控制設備時，開出插件可不配置。
4.2 軟件設計
根據(jù)變壓器智能風冷控制功能要求以及控制策略設計，其主程序設計流程如圖3。
5、結語
變壓器智能風冷控制系統(tǒng)設計對變壓器的安全穩(wěn)定運行至關重要，該風冷控制系統(tǒng)的設計符合智能變電站通訊要求，滿足變壓器安全穩(wěn)定運行要求，智能化程度高，節(jié)能且風機組運行效率及使用壽命等方面都得到了很大提高，運行方式靈活，適應性強，符合風冷控制系統(tǒng)的技術發(fā)展。
參考文獻
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作為人才培養(yǎng)的主體，地方高校面向地方大中型企業(yè)，在機械工程領域已經(jīng)招收了大量工程碩士研究生，培養(yǎng)一大批應用型高層次人才，但在培養(yǎng)過程中也出現(xiàn)了一些問題，主要體現(xiàn)在五個方面。
1.培養(yǎng)條件差異化較大
對于地方高校而言，一方面，相當于國內一流高校和各種強大資源，其硬件條件（如實驗條件、經(jīng)費支持、信息資源等）和軟件環(huán)境（師資力量、管理體系、研究氛圍、校企合作、公共關系等）處于相對劣勢。但另一方面，與重點大學相比，地方高校更為重視工程碩士培養(yǎng)，在導師選聘、學生待遇、學習環(huán)境上或能提供更有優(yōu)越的條件，且政策層面更加靈活。以某地方高校2009屆機械工程領域工程碩士為例，共29人，學院在授課方式、生活學習條件等方面實行政策傾斜，并為每位研究生配備雙導師，研究生論文全部來源于企業(yè)生產實踐。因此，地方高校工程碩士培養(yǎng)條件往往呈現(xiàn)很大的差異性。
2.生員質量參差不齊
（1）知識背景各異：由于機械行業(yè)是一個技術密集型行業(yè)，涉及材料、機制、電氣、測控、管理等諸多學科，生員專業(yè)差異性大、畢業(yè)院校也各自不同，因此該領域的生員背景知識差異較大。（2）文化基礎較為薄弱。工程碩士研究生大多來自地方大中型企業(yè)的產品研發(fā)、生產一線及管理部門，具有極為豐富的產品開發(fā)設計、生產、管理經(jīng)驗，但絕大部分人員離開高校較長時間，加之工作繁忙，沒有時間、精力學習本領域的前沿理論，存在一定知識陳舊現(xiàn)象，且英語、計算機等文化課基礎較為薄弱。（3）學習積極性高但往往“心有余而力不足”，參加工程碩士學習的學員絕大多數(shù)都是是單位的技術骨干和中層管理干部，甚至有些擔任重要的行政職務，往往很難保證充分的學習時間和精力。
3.培養(yǎng)目標難以實現(xiàn)協(xié)調一致
地方高校機械領域工程碩士培養(yǎng)目標的實現(xiàn)需要高校、企業(yè)、研究生本人三方通力協(xié)作才能得以實現(xiàn)。然而，在具體實踐過程中往往會出現(xiàn)一些問題。（1）企業(yè)迫切需要學校培養(yǎng)出創(chuàng)新能力強、能夠理論聯(lián)系實際、為企業(yè)創(chuàng)造大量經(jīng)濟效益的應用型人才，但是往往很難將上述目標轉化為具體的培養(yǎng)方案并落實在具體的培養(yǎng)過程中。（2）大多高校在工程碩士的培養(yǎng)過程中受以往慣性影響，往往會傾向于更為重視研究生的理論及學術水準提升，未能有效與企業(yè)溝通，協(xié)調一致，從而難以滿足企業(yè)對于人才的要求。（3）絕大多數(shù)學員都是抱著很強的求知欲來學習的，但是往往低估了學習過程的艱苦性，加之家庭、工作方面的影響，往往會降低自己的要求，演變成為僅僅為了畢業(yè)證和學位證而學習，把獲得更高層次的學位而有利于自身發(fā)展作為學習目的。
4.過程管理不夠建全和完善
工程碩士研究生往往是企業(yè)的技術、管理骨干，承擔著繁重的科研、生產、管理任務，而工程碩士培養(yǎng)過程又是“進校不離崗”，因此在碩士生培養(yǎng)階段的學員往往在學習時間、學習地點、投入精力上會出現(xiàn)工作與學習之間的沖突；此外，學習內容與學員自己的知識背景差距大，學習難度大；同時，導師往往在學校承擔有其他教學科研任務，難以全身心投入。其次，在實際培養(yǎng)中往往沿用學術型培養(yǎng)模式，學院負責研究生的理論課教學、論文開題、中期檢查、答辯等工作，企業(yè)很少能參與人才培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)，往往造成企業(yè)對人才的質量要求與研究生的培養(yǎng)脫節(jié)。另外，“雙導師制”是針對工程碩士特點而實施的，但由于學員是在職學習，大部分時間在企業(yè)，學校導師往往很難像指導學術型研究生那樣細致指導，企業(yè)導師則往往是業(yè)務骨干或高層管理人員，難以抽出有效時間進行科學指導，從而使得工程碩士指導過程出現(xiàn)空檔。
5.評價標準難以把握
工程碩士培養(yǎng)是為工業(yè)企業(yè)培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應用型人才，內容側重于應用能力和工程實踐能力。因此畢業(yè)論文中應強化解決工程問題的新思路、新設想、新工藝、新方法、新技術，而不一定要求具有較高的理論研究水平。而校內指導老師往往沿襲以往慣例，重學術水平輕工程應用、重理論輕實踐，如何客觀科學地評價工程碩士論文質量仍需要進一步厘清，因此對工程碩士論文客觀評價有一定難度。
二、提高機械工程領域工程碩士質量的探討
針對機械工程領域工程碩士培養(yǎng)的現(xiàn)狀和區(qū)域內產業(yè)發(fā)展趨勢，結合師情、生情、校情，湖南科技大學在機械工程領域工程碩士的培養(yǎng)過程中主要做了以下幾個方面的工作：
1.完善培養(yǎng)體系，強調實用性和可操作性
針對省情、校情、生情，依照“突出實踐能力”、“強化應用能力”、“提高綜合能力”及“夯實基本素質”原則，學校、企業(yè)單位、學員（導師）三方面結合協(xié)商制訂了具有學校特色的機械工程領域工程碩士培養(yǎng)方案。在具體實踐中，開學前邀請研究生院主管領導、企業(yè)專家、部分導師和學員代表進行溝通，根據(jù)生產、開發(fā)、制造過程中的具體問題，經(jīng)現(xiàn)場專家、導師的交流和學員的面談后，學員可以結合自己從事的具體工作，選擇合適的課程滿足自身需要。
2.改革授課方式，強調靈活性和實用性
湖南科技大學工程碩士大都來源于本地大型工業(yè)企業(yè)，生產任務繁重，學員無法脫產學習。針對這一情況，學校采取了以下措施：（1）確立班主任責任制，每個班級配備1名碩士生導師為固定班主任，負責日常管理和聯(lián)系。（2）多時段集中授課。由班主任提前調研，確定合適授課時間，然后提前通知各位學員。對于因特殊情況未能參加授課的學生則利用周末、節(jié)假日進行單獨補課。（3）現(xiàn)場授課。對于部分距離較遠的學員，湖南科技大學采用教師現(xiàn)場授課。如學校多次組織相關教師到學生較為集中的企業(yè)等進行集中授課，取得了較好的教學效果。
3.強化校企合作，深化“雙導師制”
湖南科技大學針對“雙導師制”進行了以下改進：（1）師生雙向選擇：入學前組織師生見面會，加強交流，保證學員、校內導師、現(xiàn)場導師研究方向的一致性。（2）重視論文開題。由學位分委員會統(tǒng)一組織、集中管理、集中審核、嚴格把關。（3）加強中期考核。由校內導師和現(xiàn)場導師組成評議組，互相檢查監(jiān)督，保證論文質量。
4.加強管理，保證質量
為保證工程碩士研究生的培養(yǎng)質量，湖南科技大學建立了研究生院、學院、導師三級管理體制，主要包括：（1）研究生院嚴把生源質量。在招生中全面考核學生理論水平、科研能力、綜合素質，嚴把招生質量關。（2）學院負責日常教學管理。課程教學是工程碩士教育的核心環(huán)節(jié)，課程設置、內容選擇、教學方式上有效結合學員實際工作內容、突出個性，實行學分制和選修制相結合的考評體系，充分調動學生的積極性；考核方式采取讀書筆記、筆試、研究報告、綜合分析等多種方式。（3）導師負責督促研究生學習、培養(yǎng)過程。由專家組集中組織學生開題、期中檢查，答辯過程由導師初審、預答辯、匿名評審等環(huán)節(jié)組成，確保研究生論文質量。
三、結語
關鍵詞：微網(wǎng)；控制策略；現(xiàn)狀
中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A
Analyses the micro network control research status
DUAN Xiao-rui，LI Jin，ZENG Zhao-wei
（College of Electrical Engineering， Guizhou University， Guiyang Guizhou，550025）
Abstract： In recent years， Distributed Generation obtained more and more attention and application， and by the small capacity of distributed power network research. This paper first introduces the concept of micro network and micro network control strategy， and then summarizes and analyzes the current research status of micro network.
Key words： Micro network；The control strategy；The status quo
引言
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，近年來用電負荷正急劇增長。與此同時，能源危機與環(huán)境保護的壓力正逐漸加大，化石燃料的迅速消耗和燃燒應用中產生的污染問題也已嚴重影響到了人們的正常生活。因此，綠色清潔的新能源以及可再生能源的應用得到了越來越多的重視。分布式發(fā)電將分散存在的清潔能源轉化為電能，使分布式能源得到最有效的利用，因此分布式發(fā)電技術為清潔能源的推廣應用提供了有力的技術支撐[1]。分布式發(fā)電技術不斷發(fā)展，將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微網(wǎng)的形式運行，與大電網(wǎng)互為支撐，是發(fā)揮分布式發(fā)電供能系統(tǒng)能效的最有效方式。
微網(wǎng)概念
微網(wǎng)是一種可將各種小型分布式電源組合起來為當?shù)刎摵商峁╇娔艿牡蛪弘娋W(wǎng)。它具有聯(lián)網(wǎng)和孤島兩種運行模式，能提高負荷側的供電可靠性。微網(wǎng)中的分布式電源常采用電力電子接口連接到微網(wǎng)，這增加了分布式電源接口控制的靈活性，但是減少了系統(tǒng)的慣性。微網(wǎng)缺少慣性和運行模式的多樣性增加了系統(tǒng)在維持能量平衡及頻率穩(wěn)定等方面的控制難度。微網(wǎng)既可以通過配電網(wǎng)與大型電力網(wǎng)并聯(lián)運行，形成一個大型電網(wǎng)與小型電網(wǎng)的聯(lián)合運行系統(tǒng)，也可以獨立地為當?shù)刎摵商峁╇娏π枨?。該靈活運行模式大大提高了負荷側的供電可靠性。同時，微網(wǎng)通過單點接入電網(wǎng)，可以減少大量小功率分布式電源接入電網(wǎng)后對傳統(tǒng)電網(wǎng)的影響。
微網(wǎng)控制策略
微網(wǎng)在實際運行中需要解決的關鍵問題之一就是控制問題。當微網(wǎng)中的負荷或網(wǎng)絡結構發(fā)生變化時，如何通過對微網(wǎng)中各種微電源進行有效的協(xié)調控制，以保證微網(wǎng)在不同運行模式下都能夠滿足負荷的電能質量要求，是微網(wǎng)能否可靠運行的關鍵[2]。
目前的微網(wǎng)控制方案，按整體控制策略可分為對等控制、主從控制。主從控制一般是指底層微電源的控制是一種主從控制結構：以一個微電源作為主單元，其控制器作為主控制器，其余微電源的控制器作為從控制器。從控制器必須服從主控制器，其之間的通信聯(lián)系是強聯(lián)系，一旦通信失敗，微網(wǎng)將無法正常工作。主從控制策略主要用于孤島運行時的微網(wǎng)。對等控制就是微網(wǎng)中每個微電源地位相等，不存在起主要支撐作用的主控制單元。對等控制策略基于下垂控制法，分別將頻率和有功功率、電壓和無功功率關聯(lián)起來，通過一定的控制算法，模擬傳統(tǒng)電網(wǎng)中的有功、頻率特性曲線和無功、電壓曲線，實現(xiàn)電壓、頻率的自動調節(jié)而無須借助于通信。
下垂控制、恒壓恒頻控制和恒功率控制是目前常見三種的微電源接口逆變器控制方法。下垂控制方法就是使接口逆變器模仿傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的下垂特性，通過有功和無功來調節(jié)微電源輸出的頻率和電迅。該控制方法是基于本地測量的有功和無功值對逆變器進行控制，各微電源之間不需要通信，因此一般用于對等控制策略中[3]。恒壓恒頻控制通過直接給定電壓和頻率的參考值，設計控制器來調節(jié)接口逆變器的輸出電壓和頻率，主要用于孤島運行模式，給微網(wǎng)提供頻率和電壓的支撐[4]。主從控制策略中主微電源的控制一般釆用此控制方法。通常PQ控制用于并網(wǎng)運行狀態(tài)。設計控制器在并網(wǎng)運行時使逆變器按照給定的有功和無功參考值輸出功率，微電源一般不參與電壓、頻率的調節(jié)，主要由大電網(wǎng)提供支撐[5]。當處于孤島運行狀態(tài)時，微網(wǎng)必須中有維持電壓和頻率的微電源。
研究現(xiàn)狀
微電網(wǎng)是目前國內外學者的研究熱點，其靈活的運行方式、高質量的供電服務以及綠色高效的經(jīng)濟性能，使其具有良好的發(fā)展前景。我國對微網(wǎng)的研究尚處于起步階段，在國家科技部“863計劃先進能源技術領域2007年度專題課題”中已經(jīng)包括了微網(wǎng)技術，目前中國科學院電工研究所、清華大學、天津大學等單位相繼開始了對微網(wǎng)的研究。
文獻[6]通過對微網(wǎng)實驗系統(tǒng)微網(wǎng)主從控制模式和對等控制模式進行比較，得到結論：主從控制微網(wǎng)系統(tǒng)可以實現(xiàn)電壓和頻率的無差控制，但對主控單元有很強的依賴性，主控單元的選擇至關重要； 若微網(wǎng)中存在燃機等輸出穩(wěn)定且易于控制的DG時，應優(yōu)選其作為主控單元，而光伏風力等間歇性DG作為從控單元； 若微網(wǎng)中不含有可控DG，則選擇儲能裝置為主控單元，但儲能裝置容量將限制其長時間孤島運行。對等控制微網(wǎng)具有冗余性，但沒有考慮系統(tǒng)電壓與頻率的恢復問題，屬于有差控制，魯棒性差，并且在控制和應用上尚存在若干關鍵技術問題亟待攻克，目前僅限于實驗研究階段。
文獻[7]研究了下垂控制和混合控制的微源控制方法，并建立了微網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型， 針對計劃孤網(wǎng)和非計劃孤網(wǎng)中的下垂控制和混合控制進行了仿真分析。仿真結果驗證了2種控制方式對維持微網(wǎng)孤網(wǎng)穩(wěn)定的有效性，并且任何控制方式下，微網(wǎng)再并網(wǎng)時均需對微源出力進行重新調整，才能平滑過渡至并網(wǎng)穩(wěn)定運行模式。
文獻[8]分析了微網(wǎng)中多個分布式電源采用 P-f 和 Q-V 下垂控制時，微網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。根據(jù)微網(wǎng)內分布式電源的輸出特性和負荷需求特性，設計了一種分布式電源層對等控制與主從控制相結合的微網(wǎng)控制策略，并分析了采用此控制方案后微網(wǎng)在不同運行情況下的暫態(tài)特性。
文獻[9]主要研究了微電源接口逆變器的控制方法，通過建立下垂控制小信號模型，仔細分析了電壓頻率、電壓幅值下垂參數(shù)和低通濾波器的截止頻率三個參數(shù)對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。將微電源等效為直流源或經(jīng)整流后的直流源，在坐標系中建立了三相逆變器的數(shù)學模型；在分析微電源逆變器控制方法和原理的基礎上，設計了基于下垂特性的雙環(huán)反饋控制器、PQ控制器。
文獻[10]只考慮并網(wǎng)后電網(wǎng)向微網(wǎng)注入功率時，對含有一個DG的微網(wǎng)并網(wǎng)過程仿真，研究了并網(wǎng)過程中頻率和電壓波動變化，著重分析了在并網(wǎng)前開關兩側電壓相對相位超前和落后的兩種不同情況，提出了微網(wǎng)并網(wǎng)的最佳控制策略：并網(wǎng)時開關兩側的電壓差必須很小，理想狀態(tài)為零；電網(wǎng)頻率必須稍高于微網(wǎng)頻率；并網(wǎng)時刻電網(wǎng)電壓必須超前于微網(wǎng)電壓。
文獻[11]詳細分析了PQ控制和V/f控制的原理和方法，對相應的控制器進行設計，并在此基礎上建立起微網(wǎng)的模型。通過不同運行方式仿真驗證了該模型的運行特性，從而證明了控制策略的有效性和正確性。
文獻[12]分析了傳統(tǒng)的下垂控制策略在微電網(wǎng)系統(tǒng)中應用所存在的缺陷，并提出采用倒下垂控制與下垂控制相結合的綜合控制策略。該策略在改善微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，最大限度地限制過流情況發(fā)生等方面都具有顯著特點，而且能實現(xiàn)微電網(wǎng)在網(wǎng)絡結構或狀態(tài)轉換過程的無縫切換，同時也為不同響應時間的儲能裝置選擇合適的控制策略提供了可能。
由以上的分析可知，目前我國針對微網(wǎng)控制的研究主要集中在下垂控制、恒壓恒頻控制和恒功率控制三種控制方式，在假定條件下通過對其控制原理和方法的分析進行控制器設計，進而搭建模型進行仿真，從而驗證控制策略的有效性。
總結
面對能源危機的挑戰(zhàn)，加強綠色能源的利用，既符合國家的能源政策，又可以緩解現(xiàn)階段能源供求緊張的關系。智能微網(wǎng)的出現(xiàn)，可以較好地解決整個電網(wǎng)控制的復雜性。雖然目前微網(wǎng)的實用化還存在著各種各樣的困難，但微網(wǎng)在降低能耗以及補充電網(wǎng)不足方面的優(yōu)點會促進專家學者的研究，微網(wǎng)的巨大潛力會凸現(xiàn)出來。
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關鍵詞：以太網(wǎng)；燃機模塊；電子控制系統(tǒng)；軟件設計
引言
隨著燃氣輪機在工業(yè)現(xiàn)場的廣泛使用，對控制性能的要求越來越高，其控制系統(tǒng)也迅速從液壓機械式控制器發(fā)展為模擬式電子控制系統(tǒng),進而發(fā)展成數(shù)字電子控制系統(tǒng)。到20世紀90年代,燃氣輪機開始全面配置數(shù)字電子控制系統(tǒng)。近年來，國外燃氣輪機的數(shù)字電子控制系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了標準化、系列化，實現(xiàn)了模塊化,并配置了菜單式的開發(fā)軟件。模塊化控制系統(tǒng)中通信總線是系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)交換的橋梁，總線的可靠性是系統(tǒng)可靠性的保障，總線速度也直接影響到整個控制器的性能，因此必須選擇實時、可靠的通信總線。MIL-STD-1553B、ARINC-429等傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線可靠性高、使用靈活，工程上已經(jīng)得到了廣泛應用，但卻遭受速度瓶頸。工業(yè)實時以太網(wǎng)技術具有速度快、實時性好、可靠性高等特點，它的發(fā)展使工業(yè)控制在通用化、模塊化、數(shù)據(jù)交換等方面都面臨新的技術革命，特別適用于分布式控制系統(tǒng)設計。EtherCAT是由德國Beckhoff公司開發(fā)。采用以太網(wǎng)幀，以特定環(huán)狀拓撲發(fā)送數(shù)據(jù)的技術，擁有杰出的通訊性能，接線簡單，并對其它協(xié)議開放。
1.總體方案
1.1燃機模塊式電子控制系統(tǒng)方案
系統(tǒng)的控制對象是某型艦用中檔功率系列燃氣輪機，控制系統(tǒng)采用開放性的模塊結構。電子控制器采用標準化、系列化的模塊設計，各模塊間采用最新的工業(yè)實時以太網(wǎng)Ethercat連接，控制軟件設計成可選擇、可配置的標準模塊和接口，液壓執(zhí)行機構設計成通用的模塊化的部件和組件。這就使整個控制系統(tǒng)的設計變?yōu)楣δ苣K的選擇、匹配和調整——根據(jù)燃機控制系統(tǒng)的信號數(shù)量和接口類型選擇合適的硬件模塊，根據(jù)特定控制規(guī)律和控制系統(tǒng)要求選擇、配置相應的軟件模塊，根據(jù)燃油和導葉的控制要求選擇合適液壓執(zhí)行機構。采用的是成熟的模塊使各模塊功能、性能都有了保證，各部件僅需要進行部分調整就能滿足要求，既縮短研發(fā)周期，又提高系統(tǒng)的可靠性，同時也便于今后實現(xiàn)性能改進和功能擴展。
1.2燃機控制系統(tǒng)組成
燃機控制系統(tǒng)包括綜合電子控制柜、系統(tǒng)軟件、液壓執(zhí)行機構、電氣系統(tǒng)等。液壓機械裝置采用模塊化設計方法，包括高壓燃油泵、燃油計量裝置、導葉調節(jié)裝置等。各模塊可根據(jù)具體燃機要求配合使用。電子硬件通用模塊包括：電子控制器模塊、獨立保護模塊。系統(tǒng)軟件包含控制軟件和應用軟件?？刂葡到y(tǒng)接收來自控制室或監(jiān)控臺的控制信號，對燃氣輪機的起動、加速、減速、穩(wěn)態(tài)工況運行以及停車和重要參數(shù)限制實施全面的自動控制和安全保護，能實現(xiàn)對燃機輔助系統(tǒng)的監(jiān)測和控制，能實現(xiàn)對燃機的故障診斷和重要參數(shù)的記錄、存貯和通訊。
2.控制軟件設計
2.1電子控制器方案介紹
電子控制器由主CPU模塊與AD模塊、DA模塊、FI模塊、IO模塊等低級模塊組成，各模塊自帶CPU處理器，模塊之間通過工業(yè)以太網(wǎng)連接，控制系統(tǒng)采用基于網(wǎng)絡通訊技術模塊化設計，控制器的各種功能模塊之間用實時以太網(wǎng)進行連接，完成數(shù)據(jù)交互。各模塊可以集中在一起也可以分散到燃機的各部分，通過工業(yè)總線實現(xiàn)實時信息交流和控制。
2.2控制軟件分層設計
控制軟件包含CPU模塊的控制應用軟件、其它通用模塊底層軟件組成。底層軟件與模塊一一對應。模塊的底層軟件主要是實現(xiàn)通用模塊采集、輸出或信息交互功能，并與其它模塊通訊，傳遞和接受信息，實現(xiàn)控制系統(tǒng)功能。CPU模塊的控制應用軟件通過與底層軟件，根據(jù)模塊的特點進行功能的初始選擇和配置。初步設計的控制軟件層次結構如圖1所示，該層次結構適用于主CPU模塊與所有低級功能模塊。由于低級功能模塊的任務都比較簡單，所以并無必要采用實時內核，主CPU模塊也需根據(jù)實際情況決定采用傳統(tǒng)的順序結構還是基于實時內核的并行結構。同一功能的器件在驅動程序層向頂層提供一致的接口，在這一層次中需要制定對器件讀、寫、模式設置、中斷、輪詢等操作的驅動程序函數(shù)模版。整理電子控制器硬件設計中常用的接口器件資料，針對這些器件編寫驅動程序并用數(shù)據(jù)庫進行驅動程序模塊的管理。
2.3控制軟件模塊化設計
控制軟件采用模塊設計，將燃機的主要控制過程、各種控制規(guī)律形成標準程序模塊。模塊劃分可層層分解，步步細化，當針對具體燃機時只要選用合適的模塊進行組合，并進行對參數(shù)設置連接就可形成控制程序。程序的框架設計要保證其可擴展性，根據(jù)燃機控制要求的變化，不斷的增加先進控制規(guī)律、控制算法模塊提高整個系統(tǒng)的性能。在對燃機控制系統(tǒng)的特點進行充分分析的基礎后，建立對燃機控制軟件的通用框架結構、模塊劃分準則與模塊配置策略，通過更改模塊配置信息、模塊整體更換等方式靈活構建可靠的燃機控制軟件。軟件模塊化按照由粗到細、由繁到簡的指導方針，按步驟逐級細化，最終生成最基本的模塊單元。根據(jù)燃機控制系統(tǒng)的功能，將控制軟件劃分為基本數(shù)值計算模塊庫、信號處理模塊庫、故障處理模塊庫、起動控制模塊庫、燃機運行控制模塊庫、停車控制模塊庫、輔助系統(tǒng)控制模塊庫、底層軟件模塊庫、通訊協(xié)議模塊庫。模塊一般采用標準C語言編寫，與CPU相關的代碼采用匯編語言編寫，考慮到不同CPU的字長、對齊方式等特性，模塊內部均采用自定數(shù)據(jù)類型，且可通過外部進行設置。
3.通訊軟件設計
EtherCAT通訊程序包括網(wǎng)絡收發(fā)模塊、EtherCAT接口模塊、EtherCAT設備模塊、主站模塊和從站模塊。網(wǎng)絡收發(fā)模塊完成底層網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收功能。EtherCAT接口模塊實現(xiàn)EtherCAT通訊程序與功能軟件的接口功能。EtherCAT設備模塊實現(xiàn)EtherCAT設備掃描和軟件初始化工作。主站模塊實現(xiàn)主站初始化命令和循環(huán)命令的發(fā)送處理，實現(xiàn)和維護主站的狀態(tài)機。從站模塊實現(xiàn)從站設備的配置，同時維護從站設備的狀態(tài)機。
3.1Ethercat協(xié)議
EtherCAT是用于過程數(shù)據(jù)的優(yōu)化協(xié)議，憑借特殊的以太網(wǎng)類型，它可以在以太網(wǎng)幀內直接傳送。EtherCAT幀可包括幾個EtherCAT報文，每個報文都服務于一塊邏輯過程映像區(qū)的特定內存區(qū)域，該區(qū)域最大可達4GB字節(jié)。數(shù)據(jù)順序不依賴于網(wǎng)絡中以太網(wǎng)端子的物理順序，可任意編址。從站之間的廣播、多播和通訊均得以實現(xiàn)。當需要實現(xiàn)最佳性能，且要求EtherCAT組件和控制器在同一子網(wǎng)操作時，則直接以太網(wǎng)幀傳輸就將派上用場。然而，EtherCAT不僅限于單個子網(wǎng)的應用。EtherCATUDP將EtherCAT協(xié)議封裝為UDP/IP數(shù)據(jù)報文，這就意味著，任何以太網(wǎng)協(xié)議堆棧的控制均可編址到EtherCAT系統(tǒng)之中，甚至通訊還可以通過路由器跨接到其它子網(wǎng)中。顯然，在這種變體結構中，系統(tǒng)性能取決于控制的實時特性和以太網(wǎng)協(xié)議的實現(xiàn)方式。因為UDP數(shù)據(jù)報文僅在第一個站才完成解包，所以EtherCAT網(wǎng)絡自身的響應時間基本不受影響。另外，根據(jù)主/從數(shù)據(jù)交換原理，EtherCAT也非常適合控制器之間（主/從）的通訊。自由編址的網(wǎng)絡變量可用于過程數(shù)據(jù)以及參數(shù)、診斷、編程和各種遠程控制服務，滿足廣泛的應用需求。主站/從站與主站/主站之間的數(shù)據(jù)通訊接口也相同。從站到從站的通訊則有兩種機制以供選擇。一種機制是，上游設備和下游設備可以在同一周期內實現(xiàn)通訊，速度非常快。由于這種方法與拓撲結構相關，因此適用于由設備架構設計所決定的從站到從站的通訊，如打印或包裝應用等。而對于自由配置的從站到從站的通訊，則可以采用第二種機制—數(shù)據(jù)通過主站進行中繼。這種機制需要兩個周期才能完成，但由于EtherCAT的性能非常卓越，因此該過程耗時仍然快于采用其他方法所耗費的時間。EtherCAT僅使用標準的以太網(wǎng)幀，無任何壓縮。因此，EtherCAT以太網(wǎng)幀可以通過任何以太網(wǎng)MAC發(fā)送，并可以使用標準工具。
3.2主站軟件設計
EtherCAT可以在單個以太網(wǎng)幀中最多實現(xiàn)1486字節(jié)的分布式過程數(shù)據(jù)通訊。其它解決方案一般是，主站設備需要在每個網(wǎng)絡周期中為各個節(jié)點處理、發(fā)送和接收幀。而EtherCAT系統(tǒng)與此不同之處在于，每周期僅需要一個或兩個幀即可完成所有節(jié)點全部通訊，因此，EtherCAT主站不需要專用的通訊處理器。主站功能幾乎不會給主機CPU帶來任何負擔，處理任務的同時，還可處理應用程序，因此EtherCAT無需使用昂貴的專用有源插接卡，只需使用無源的NIC卡或主板集成的以太網(wǎng)MAC設備即可。EtherCAT主站容易實現(xiàn)，尤其適用于中小規(guī)模的控制系統(tǒng)和有明確規(guī)定的應用場合。EtherCAT映射不是在主站產生，而是在從站產生，此時過程映像已經(jīng)完成排序。該特性進一步減輕了主機CPU的負擔。可以看到，EtherCAT主站完全在主機CPU中采用軟件方式實現(xiàn)，相比之下，傳統(tǒng)的慢速現(xiàn)場總線系統(tǒng)通過有源插接卡方可實現(xiàn)主站的方式則要占用更多的資源，甚至服務于DPRAM的有源卡本身也將占用可觀的主機資源。
3.3從站軟件設計
子站模塊劃分為A/D采樣模塊、頻率量模塊、LVDT及振動信號處理模塊、熱電阻信號處理模塊、熱電偶信號處理模塊、壓力信號處理模塊、電流電壓信號處理模塊、開關量輸入模塊、開關量輸入1模塊、開關量輸入2模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸出模塊1、模擬量輸出模塊2，備份槽。主程序通過不同的功能要求調用軟件塊。軟件模塊設計的基本原則是數(shù)據(jù)隱藏，即各模塊內部數(shù)據(jù)私有，并提供外部接口訪問這些私有數(shù)據(jù)，各模塊之間相互獨立，從而降低各模塊之間的耦合程度。整個框架提供諸多配置接口，具有一定的通用性。子站模塊實現(xiàn)的功能為DSP外設初始化；獲取通道信息；獲取開關量輸入、擬量輸入、頻率量輸入信號；輸出開關量、PWM信號；FLASH存儲器操作；定時器的啟停、看門作等。
4.結束語
在國內航空發(fā)動機電子控制系統(tǒng)研制的技術積累基礎上，開展基于網(wǎng)絡通訊技術的燃機模塊式電子器研究工作，研制具有自主知識產權的、具有國際先進水平的燃機模塊式電子控制系統(tǒng)，不僅可以創(chuàng)造經(jīng)濟效益，而且能夠打破燃機電子控制系統(tǒng)被國外公司壟斷的局面，極大提高燃機市場的核心競爭力。
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關鍵詞：鐵路行車 安全
中圖分類號：F53 文獻標識碼： A 文章編號：
1 鐵路行車安全定義
鐵路行車安全是指在運輸過程中，維護鐵路正常運行秩序、保證旅客和鐵路員工生命財產安全、保障運輸設備和貨物的完整性的全部生產活動的集合體。
鐵路行車工作是涉及多部門、多環(huán)節(jié)、多因素的綜合性很強的工作。行車過程受到路內、路外以及各種環(huán)境條件的影響，所處情況十分復雜，任何一個環(huán)節(jié)出了問題都可能威脅行車工作的安全。
2. 影響鐵路行車安全的因素
2.1 人員素質因素分析
人是安全的中心，而人的可靠性，首先取決于人的自身素質的高低。人的素質包括以下幾個方面：
（1）生理素質 ：年齡、性別、記憶力、體力、耐力、血型、視力、視覺、聽覺、動作反應時間、疲勞和飲酒等；
（2）心理素質 ：氣質和性格、能力、情緒、需要和動機、態(tài)度、愛好、興趣、意志等；
（3）業(yè)務素質：文化修養(yǎng)、業(yè)務水平、法律和安全知識、安全技能和處理各種非正常情況的作業(yè)能力等；
（4）思想素質：事業(yè)心、責任感、職業(yè)道德、勞動紀律、安全意識等；
（5）群體素質：群體目標、群體人際關系、群體凝聚力、群體信息溝通等。
2.2 設備質量因素分析
近年來，鐵路運輸能力越來越緊張，任務負荷越來越重。設備長期失修帶病運轉，潛伏著不安全因素。此外，目前還存在線路維修養(yǎng)護不好，車輛廠修或檢修質量差，漏檢漏修等現(xiàn)象。從對過去發(fā)生的事故分析中可以看出，各種運輸設備的不安全因素主要表現(xiàn)在：
（1）線路：鋼軌或魚尾板折斷，軌道幾何尺寸（軌距、水平）超限，脹軌跑道，道岔病害，路基損毀等；
（2）車輛：斷軸，制動梁或下拉桿脫落，制動裝置失靈等；
（3）機車：制動系統(tǒng)故障，自動停車裝置失靈，蒸汽機車搖連桿裂損、燒漏易熔塞，內燃機車柴油機、傳動裝置、電機、電器破損，電力機車主變壓器絕緣被擊穿，電器設備短路著火，電氣化鐵路供電系統(tǒng)故障等；
（4）信號及通信設備、機械部分故障，電氣接點接觸不良，信號燈熄滅，電線短路、斷路、混線、虛接等。
2.3 環(huán)境影響因素分析
（1）自然環(huán)境
高溫和高寒都會對行車安全造成影響。高溫使人容易疲勞，高寒情況下人要多穿衣服使得行動遲緩。溫和高寒同時會對人的心理造成影響。高溫時人會變得煩躁，高寒時人會變得懶惰。嘈雜的噪聲使人難以發(fā)現(xiàn)異常聲響和報警信號；照明不夠和大霧天氣使人不易識別物體；有害氣體和粉塵損害人的身體健康等。
（2）社會環(huán)境
家庭矛盾、人際關系、社會風氣和崗位工作安排會對工作人員的心理造成影響。一些不法之徒也對行車安全構成危害。
3.保障鐵路行車安全的建議
3.1 提高人員素質的建議
（1）在任用人員時，應該對其進行職工適應性測試，以便于為工作挑選最合適的人，減少潛在的不安全隱患。
（2）根據(jù)本單位的實際情況以及運輸?shù)尽⑼镜淖兓?，及時調整不同工作崗位的人數(shù)，工作量大時，應該增加人員；反之，應該精簡人員。
（3）對工作人員尤其是調度員等重要崗位的人員進行定期的考核，包括理論知識和實踐能力的考核，提高工作人員的工作水平。
3.2 設備因素的改善辦法
防止和排除人為錯誤的設備：如機車信號、自動停車裝置、列車無線調度電話、車站辦理進路的監(jiān)督設備、列車運行速度的測錄設備等。
對各種固定和移動設備的技術狀態(tài)進行監(jiān)測診斷的設備：如熱軸探測和報警設備、電磁探傷設備、超限界報警裝置、各種自然災害的報警設備等。兼有擴能和安全作用的設備 如自動閉塞、電氣集中、調度集中、列車自動控制設備等。
3.3環(huán)境因素的解決措施
（1）社會環(huán)境因素安全保障措施
鐵路運輸系統(tǒng)各次管理部門要落實鐵路企業(yè)安全目標、安全責任制和獎罰激勵制度；加大安全技術設備的投入，依靠科技加強安全監(jiān)控及通過深入細致的思想工作，提高職工思想和業(yè)務素質；關心職工生活，解決后顧之憂；增強內部團結，建立融洽的人際關系；
（2）自然環(huán)境因素安全保障措施
鐵路選線，應做好地質、水文和氣象等勘察工作；做好自然災害的預、確報工作及設備技術狀態(tài)的監(jiān)測診斷工作。
（3）作業(yè)環(huán)境因素安全保障措施
在改善作業(yè)環(huán)境過程中，應嚴格按照國家規(guī)定標準實施，有效防止人員疾病、中毒現(xiàn)象發(fā)生，避免過早疲勞和不舒適感、使作業(yè)人員在繁忙的工作中，仍能保持良好的心態(tài)和充沛的精力，把行車安全建立在良好的作業(yè)環(huán)境條件基礎上。
參考文獻：
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關鍵詞 平臺；諧波；仿真分析
中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）20-0131-03
隨著海上平臺規(guī)模的不斷擴大，交流變頻驅動中變頻器的廣泛應用給海洋石油工程帶來了巨大的收益，同時，也帶來了嚴重的諧波污染[1]。諧波使發(fā)電機產生附加諧波損耗；產生電磁干擾；降低了電網(wǎng)中的電能品質，進而嚴重影響船舶電力推進系統(tǒng)乃至各種日用負載的用電質量，因此這種影響需要重視。海上平臺電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，使得應用強大的電力系統(tǒng)分析軟件協(xié)助進行電力系統(tǒng)分析成為必然趨勢[2]。
本文首先對諧波的危害進行了概述，隨后介紹了諧波分析的必要性，最后通過某平臺不同工況的仿真分析，確定平臺電力系統(tǒng)諧波仿真分析數(shù)值及影響因素。
1 諧波的危害
諧波是指電網(wǎng)中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電量。當電網(wǎng)中的電壓或電流波形非理想的正弦波時，即說明其中含有頻率高于50Hz的電壓或電流成分，將頻率高于50Hz的電流或電壓成分稱之為諧波。
諧波主要產生以下幾種危害。
1）使電網(wǎng)中的元件產生諧波損耗，降低了電網(wǎng)的效率[3]。
2）使電機發(fā)熱、振動，產生過電壓。影響電機壽命。
3）使電纜增加附加損耗，并引起尖峰電壓，破壞電纜絕緣層，縮短電纜使用壽命。
4）船舶上的變頻設備將產生大量諧波影響電網(wǎng)，同時，電網(wǎng)上的諧波噪聲又會引起變頻器控制系統(tǒng)電流、電壓變化率增大，損壞功率元件。
5）干擾通訊系統(tǒng)，損壞精密元件[4]。
2 仿真分析的必要性
海工裝備中，變頻器是最大的諧波發(fā)生源，諧波產生的途徑主要有以下兩個方面：整流裝置中的開關元件；逆變單元反饋到直流母線上。計算逆變產生的諧波幅值與頻率涉及到電機的特性，函數(shù)又及其復雜。隨著計算機精度的提高，需要參與諧波計算的條件也隨之增加[6，7]。軟件分析能夠縮短設計周期，提高設計質量，電氣設計人員已逐步成熟應用此分析手段[5]。
3 仿真分析
3.1 模型建立
本文針對遼河一號風電安裝平臺項目，通過軟件進行諧波分析及仿真研究。該平臺電力系統(tǒng)主要由6臺2125kVA，690V/50Hz發(fā)電機（1臺備用），690V變頻負載由推進變壓器、800T起重機等構成，電力系統(tǒng)單線圖如圖1所示。
圖1 電力系統(tǒng)單線圖
3.2 仿真分析基本數(shù)據(jù)
仿真分析數(shù)據(jù)基于電力系統(tǒng)單線圖中各設備參數(shù)進行。
3.2.1 發(fā)電機參數(shù)
本平臺采用瓦錫蘭齊耀柴油機有限公司提供的型號為TFJ6638-6SA93發(fā)電機。
3.2.2 電機/整流器
變頻器采用西門子BlueDrive系列，該系列變頻器是電力推進特殊設計的一款交流驅動系統(tǒng)。電動機側的逆變器將采用脈寬調制的方式為電動機提供輸出電壓，輸出正弦波電流。西門子公司對脈寬調制的方式進行優(yōu)化，將諧波畸變量降到最低范圍，提供給電動機的電流波形為正弦波，電動機的轉矩在低轉速下也能保持平穩(wěn)。每臺變頻器的整流器由兩套三相全波整流二極管橋式電路所組成，在圖1主電網(wǎng)上反饋12脈沖。整流器單元為水冷。逆變器單元將通過半導體保險絲與變頻器直流母排相連接。假設電機的效率為0.85。
表1 電機/整流器參數(shù)
進出港工況 航行工況 吊裝工況
LF LOAD LF LOAD LF LOAD
發(fā)電機最大負荷（kW） 5 8500 5 8500 3 5100
推進功率（kW） 1.3 4225 1.8 5850 0
800T起重機功率（kW） 0 0 0.8 624
3.2.3 主推進變壓器
主推進變壓器采用瑞士Transfor公司變壓器，額定容量3738KVA，Uk=8%。800T起重機為上海振華重工（集團）股份有限公司設計生產，其中變壓器型號為CSCFD-1000，0.69 kV/0.44x2kV（副邊兩組），Uk=6%。
3.3 整流器端模擬
變頻器因為其驅動電動機系統(tǒng)節(jié)能明顯、調節(jié)方便等特點在海洋平臺電力系統(tǒng)中得以廣泛的應用，但同時，因為非線性的方式產生的諧波對海洋平臺電網(wǎng)造成了一定的影響，是不容忽視的。本平臺變頻負載為推進電機、800T起重機。對應使用工況分別為進出港工況、航行工況、吊裝工況。因此，仿真選用三種工況作為典型工況分析，能夠代表本平臺的諧波特性分析。運用軟件仿真分析了平臺進出港工況、航行工況和吊裝三種運行工況。
3.3.1 進出港工況
仿真分析數(shù)據(jù)基于本平臺電力負荷計算書，進出港工況使用了推進電機，此仿真分析基于24脈沖的運行工況。
3.3.2 航行工況
本次仿真分析基于24脈沖的運行工況，仿真分析結果如圖3所示。
圖2 進出港工況諧波仿真分析曲線
圖3 航行工況諧波仿真分析曲線
3.3.3 吊裝工況
本次仿真分析基于12脈沖的運行工況，仿真分析結果如圖4所示。
圖4 吊裝工況諧波仿真分析曲線
3.4 仿真分析對比
三種運行工況，諧波仿真分析對比結果，如表2所示。
表2 不同工況諧波仿真分析結果對比
工況 進出港工況 航行工況 吊裝工況
發(fā)電機臺數(shù) 5 5 3
發(fā)電機最大負荷（kW） 10625 10625 6375
推進功率（kW） 4225 5850 0
800T起重機功率（kW） 0 0 624
其余負荷（kW） 6400 4775 5751
690V配電板諧波 1.90% 2.00% 1.40%
三種運行工況仿真分析中沒有包含電動機等的其余負載。電動機或電阻類負載可以抑制諧波。忽略了這些負載模擬的諧波值，比預期中的更為悲觀。
電容性電阻（功率因數(shù)補償）會影響諧波電流的正常路徑。電力系統(tǒng)是感性的，但是當感性電路中含有電容負載時，將會反映出來。這些頻率如果很接近特征諧波頻率，將會導致系統(tǒng)故障。
由于主電力推進產生的諧波阻抗流向電網(wǎng)而導致電壓畸變，可通過降低阻抗的方式來減少諧波分量。在平臺電網(wǎng)中，發(fā)電機是影響諧波阻抗的關鍵設備，因此，通過降低發(fā)電機瞬態(tài)電抗值成為降低諧波分量的重要手段。另外，連接電網(wǎng)的發(fā)電機數(shù)目也將減少THD值。
4 結論
隨著海洋平臺的大量運用，諧波分析已成為海洋石油裝備電力系統(tǒng)分析必須攻克的問題，文章介紹了仿真分析的必要性，著重分析了遼河一號風電安裝平臺電力系統(tǒng)的諧波曲線，并且通過降低阻抗、降低發(fā)電機瞬態(tài)電抗等多種方法能夠降低電網(wǎng)THD值。
參考文獻
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作者介紹
薛?。?973-），男，工程師，研究方向：海工裝備電氣
設計。
王艷杰（1979-），女，碩士研究生，研究方向：海工裝備電氣設計。
張陽（1983-），男，工程師，研究方向：海工裝備電氣
關鍵詞：主蒸汽隔離閥；合同談判；經(jīng)驗反饋
1 主蒸汽隔離閥的功能
主蒸汽隔離閥（Main Steam Isolation Valve，簡稱MSIV）是核電站的重要閥門，用于核電站二回路主蒸汽系統(tǒng)，布置在核安全有關廠房和電氣廠房頂部。
主蒸汽隔離閥的功能包括：在主蒸汽管道或主給水管道破裂后防止失控的蒸汽噴放量超過一臺蒸汽發(fā)生器的儲水量，以維持反應堆冷卻和安全殼壓力升高值在可接受的范圍內；在任何位置的蒸汽管線或給水管線破裂后，該閥門都必須能夠迅速截斷任一方向的蒸汽流；當反應堆處于熱停堆狀態(tài)時，該閥還用來將汽輪機側的部分主蒸汽管道與核蒸汽供應系統(tǒng)隔離開，以進行下游設備的檢修。
2 主蒸汽隔離閥的特性
為實現(xiàn)以上功能，主蒸汽隔離閥在設計方面必須具備下列特性：
（1）無論其上游或下游管線發(fā)生破裂，閥門能在主蒸汽管線發(fā)生破裂時接到隔離信號后5秒內自動快速安全關閉；
（2）控制系統(tǒng)設備應設計成冗余的；
（3）能夠進行在線功能試驗，并且能在全關位置、全開位置和90%開度位置進行遠距離位置指示；
（4）能夠進行定期泄漏試驗；
（5）設計壓力和設計溫度不超過相應蒸汽發(fā)生器的參數(shù)；
（6）能夠滿足核蒸汽供應系統(tǒng)設計瞬態(tài)的溫度、壓力和流量的系統(tǒng)瞬態(tài)；
（7）具有在設計工況條件下的3000次循環(huán)壽命；
（8）通過正常工況和主蒸汽管道破裂工況條件下環(huán)境鑒定；
（9）閥座密封性能滿足從0MPa到設計壓力的靜壓差和任何溫度到設計溫度的條件；
（10）閥門懸臂或外伸結構的自然頻率不小于33Hz；
（11）在正常、異常、危急和事故工況下閥門應能保證其結構完整和可操作。
主蒸汽隔離閥在檢驗內容上主要包括以下要求：
（1）主蒸汽隔離閥的密封性能：測定閥門的主閥座、倒密封和填料的泄漏率是否滿足設計要求：①主閥座：正向：0.12cm3/h-每毫米閥座直徑（試驗介質為水）；反向：0.1%設計蒸汽流量。②倒密封和填料：0.04cm3/h-每毫米閥桿直徑（試驗介質為水）；
（2）主蒸汽隔離閥的冷、熱循環(huán)可操作性：驗證閥門在鑒定溫度在室溫（38℃）及超過室溫（38℃）時，在閥門驅動力同系統(tǒng)壓力不利的綜合下開啟和關閉的能力，并測定閥門的正常啟閉時間和快速關閉時間；
（3）在最大管端反作用載荷下主蒸汽隔離閥的可操作性：驗證閥門在承受接管反作用力端部加載荷之后的閥門運行能力；
（4）在最大地震事件的載荷作用期間及以后主蒸汽隔離閥的可操作性：驗證閥門在承受最大地震載荷作用下的閥門可運行性，并測定閥門的快速關閉時間；
（5）在振動擾動期間及以后主蒸汽隔離閥的可操作性：驗證閥門振動環(huán)境對閥門可運行性的影響，并測定閥門的正常啟閉時間和快速關閉時間；
（6）主蒸汽隔離閥的流體阻斷能力：驗證閥門切斷實際流量的能力，并測定閥門的快速關閉時間；
（7）主蒸汽隔離閥的結構材料與使用環(huán)境和老化影響的相容性：閥門部件采用金屬材料保證防止環(huán)境及老化效應，因而在輻照、環(huán)境溫升及事故工況環(huán)境條件的沖刷下閥門不喪失其可操作性。閥門上使用的非金屬材料，如墊片、填料、油漆等按IEEE382的規(guī)定進行輻照和熱老化、以及事故工況環(huán)境條件下的鑒定試驗。
從設備采購角度來講，主蒸汽隔離閥有很多不同于常規(guī)閥門設備的特點：
（1）主蒸汽隔離閥合同供貨范圍數(shù)量少，一般為4-6臺，且均為同一型號，閥門口徑大，是核島系統(tǒng)口徑最大的閥門；
（2）主蒸汽隔離閥控制系統(tǒng)復雜，鑒于閥門口徑較大，且要求安全關閉時間小于5s，多數(shù)供應商采取氣-液聯(lián)動的驅動方式，電儀接口復雜；
（3）主蒸汽隔離閥有縮徑，喉徑處一般為460-600mm，提高了對閥門振動噪音及總體尺寸的要求；
（4）主蒸汽隔離閥雖然為核2級設備，但是在進行閥體壁厚計算和應力分析時，應該按核1級設備的要求進行。
3 合同談判注意事項
由于該設備重要性及特殊性，根據(jù)閥門設計、制造及以往電站應用過程出現(xiàn)問題，提出以下若干注意事項。
3.1 振動噪音。主蒸汽隔離閥由于公稱直徑較大，采用縮徑，減小過流面積，減小閘板，從而減小執(zhí)行機構，在成本控制、解決布置問題可靠性方面有不可替代的優(yōu)勢。因此，各廠家均采用縮徑的方式。但是由于閥門存在縮徑，通過閥門的高速蒸汽容易產生振動、噪音。根據(jù)規(guī)格書要求，建議閥門喉徑應為公稱直徑的80%。閥門喉徑提高，可有效避免振動及噪音問題，但同時會增加閥門的高度和整體重量，提高閥門的布置難度。在合同談判過程中，應好充分考慮全部關于振動機噪音的要素。
3.2 承壓部件。主蒸汽隔離閥直徑為DN800，閥體長度約1600mm，高度約為1400-1600mm，材料為20MN5M，整體鑄造或鍛造。鑄（鍛）件較大，且用量較小，分包商的經(jīng)驗一般來自相同閥門，故在合同談判期間，一定確認閥體分包商是否有鑒定文件，以及之前是否擁有生產并檢驗合格原型件，若無，應要求供應商在限定期限完成鑒定文件及產品原型件。原型件生產是影響閥門供貨周期的重要因素。對于原型件生產過程，采購方及業(yè)主方有權利控制生產及檢驗過程。閥體分包商是否已取得國家核安全局HAF604的認證，這也是分包商選擇的重要因素。
3.3 控制系統(tǒng)。主蒸汽隔離閥由于閥門口徑較大、閘板重，且需快關，閥門供應商使用了不同的方式達到目的。一般為氣液聯(lián)動，控制系統(tǒng)復雜，需通過單獨的執(zhí)行邏輯實現(xiàn)。目前國內在建項目均采用DCS主控系統(tǒng)，閥門通過DCS中的邏輯控制安全性、布置方面等各方面更有優(yōu)勢。除執(zhí)行機構本體外，為實現(xiàn)控制功能，供應商還為執(zhí)行機構配備了液動裝置所需的整套液壓系統(tǒng)，以及氣動裝置需要電器附件，如電磁閥、限位開關及電纜等。根據(jù)已有條件，在合同談判期間選擇更合理的電氣附件分包商。
3.4 易燃物。主蒸汽隔離閥為整體組裝到貨，安裝時應為開啟狀態(tài)，故在設備合同中的供貨范圍包括初次驅動閥門所用的液壓油。由于液壓油屬于易燃易爆品，應交由其分包商的國內負責液壓油的運輸和清關工作，并直接運至現(xiàn)場。同時，在合同談判階段，還需考慮此部分合同金額的支付問題。
4 結語
主蒸汽隔離閥設備由于其設備功能重要性，設備本身設計、制造工藝復雜性，在合同談判過程中需注意的問題很多，文章根據(jù)合同管理經(jīng)驗及其他電廠反饋，提出了若干需要重點關注的問題，能夠對主蒸汽隔離閥的合同談判起到一定的指導作用。
關鍵詞：單片機；串行通信；總線；計算機；接口
隨著自動化技術、計算機技術和網(wǎng)絡通信技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，論文工業(yè)過程的智能化、自動化監(jiān)測與控制系統(tǒng)的應用日益廣泛．單片機系統(tǒng)由于其抗干擾性能較好被大量應用到工業(yè)過程控制的各個領域。因為工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較惡劣，單片機系統(tǒng)在使用過程中通常會出現(xiàn)一些設計時想不到的新情況、新問題，這就需要進一步修改和完善．因此，有必要設計一套單片機綜合實驗系統(tǒng)，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場反饋的各種問題，隨時對系統(tǒng)中的功能模塊進行實驗研究和分析，解決工程實際問題．本文設計的這套單片機綜合實驗系統(tǒng)具有自動采集多路模擬量、對采集的數(shù)據(jù)進行處理和顯示、根據(jù)設定的參數(shù)自動調節(jié)和控制輸出、與計算機進行遠距離數(shù)據(jù)通信等功能．
1系統(tǒng)組成及工作原理
綜合實驗系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：89C51單片機及其仿真系統(tǒng)，溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路，A／D轉換模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，按鍵控制模塊，日歷時鐘模塊，看門狗電路模塊，F(xiàn)P—GA模塊，液晶顯示模塊，通信模塊及上位計算機，其組成框圖如圖1所示．系統(tǒng)采用89C51單片機作為主控芯片，A／D轉換模塊將多路模擬信號轉換為數(shù)字信號；外部數(shù)據(jù)存儲模塊為該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)提供存儲空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來設置和調節(jié)系統(tǒng)參數(shù)；日歷時鐘芯片不僅可以給系統(tǒng)提供準確的時間，而且為系統(tǒng)提供掉電保護功能；看門狗電路模塊為系統(tǒng)提供了精確復位和低電壓監(jiān)控功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛，它就可以在超時周期之后使CPU復位，提高系統(tǒng)的整體可靠性和抗干擾能力．FPGA模塊是現(xiàn)場可編程邏輯門陣列，通過編程可將它作為多種數(shù)字邏輯器件使用；LCD液晶顯示模塊可以同時顯示多行字符及自造圖形，主要用來顯示采集到的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間等；兼容RS485和RS232兩種協(xié)議的全雙工串行通信接口，可以與上位計算機進行遠(約1200m)近(約15m)距離的數(shù)據(jù)通信[1]；上位計算機將接收的數(shù)據(jù)進行存儲、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數(shù)據(jù)文件，按照用戶的具體要求作進一步的數(shù)據(jù)分析和處理，同時發(fā)送控制參數(shù)，對被測對象的溫度、壓力等進行控制和調節(jié)．
2系統(tǒng)硬件設計
2．1單片機仿真系統(tǒng)
單片機仿真系統(tǒng)可以模擬CPU在仿真機上運行用戶程序(程序和數(shù)據(jù)存儲器借用仿真機的)，也可以連接外部電路來實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測與控制功能．仿真機一般都具有單片機的基本功能部件，如CPU、RAM、用戶程序存儲區(qū)、鍵盤等；具有單步、設置斷點(以便隨時觀察內部各RAM、特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)變化)、連續(xù)運行用戶程序的功能[2]．
監(jiān)控程序放置在仿真機內，要仿真的CPU器件位于仿真機外仿真線的端頭，畢業(yè)論文更換不同的仿真頭和CPU，該機可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機，該機的調試軟件可以直接編輯匯編源程序．通過仿真機進行編程和調試減少了對芯片的頻繁寫人、擦除和修改操作，只有當程序調試順利通過才將程序寫入芯片，編程方便且節(jié)省時間．
2．2傳感器的選擇及信號變送電路的設計
傳感器作為系統(tǒng)的感知器件，直接影響著系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性．本實驗系統(tǒng)中，溫度傳感器選用精度高，線性度好，使用方便的LM335傳感器；壓力傳感器選用標準應變式壓力傳感器，它具有精度高、響應速度快、分辨率高等特點．傳感器接El電路的設計采用了模塊化設計方法，設計了溫度、壓力等專門接口電路，直接與上述各種傳感器相連．由于從傳感器輸出的模擬電信號非常微弱，需對這些模擬信號進行放大，同時為了確保信號不失真，選用了線性度好、抗干擾能力強的高精度運放OP07，其特點是輸入失調電壓較高、溫漂較小、開環(huán)電壓增益較高、共模抑制比較大，它輸出的模擬信號經(jīng)10位A／D轉換器TLC1543轉換成數(shù)字信號后，送人89C51進行處理．
2．3通信模塊的設計
計算機(PC)串行通信端口是RS232負邏輯電平，該實驗系統(tǒng)上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通過RS232總線進行點對點通信，也可以通過RS485總線進行多機通信_3]，RS485總線上最多可掛接32個綜合實驗系統(tǒng)，總體布局如圖2所示．所以實現(xiàn)計算機和該實驗系統(tǒng)之間的近距離通信，通過RS232接口即可；若要實現(xiàn)計算機和該實驗系統(tǒng)之間的遠距離通信，則必須將RS232電平轉換為RS485電平后，才可將實驗系統(tǒng)掛接在RS485總線上．RS232-RS485電平轉換原理如圖3所示，通過MAX485的差動輸入(A、B)與RS485總線相連進行信號的收／發(fā)，由于RS485總線上只能進行半雙工通信，所以MAX232和MAX485之間除了接收和發(fā)送線外，還有一個信號線來控制MAX485的接收使能(RE)和發(fā)送使能(DE)，在PC與RS232相連的這一側，通過PC的請求發(fā)送(RTS)來控制．
2．4串行總線I*2C
I*2C總線是PHILIPS公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制串行總線[4]．它只需兩根線(串行時鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)就能完成掛接在總線上的若干個IC器件與微處理器之問的數(shù)據(jù)交換．該實驗系統(tǒng)采用具有IC總線接口的看門狗芯片CATll61和可編程實時時鐘芯片PCF8563，由于單片機89C51自身沒有IC總線接口，所以采用軟件合成IC總線與它們相接．
IC串行總線與并行總線的最大區(qū)別在于：并行總線有地址總線，CPU通過地址總線訪問從器件；而IC總線利用數(shù)據(jù)傳送中的前幾個字節(jié)傳送地址信息，所以占用CPU的口線大大減少[5]．隨著智能化測控儀器日趨小型化和集成化，IC串行總線正在逐步取代傳統(tǒng)的并行總線．．5抗干擾設計
工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場工作環(huán)境一般較差，干擾較嚴重，為了保證系統(tǒng)可靠工作，必須解決抗干擾問題．針對工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場可能產生的干擾、干擾來源、傳播途徑等，采用了軟硬件方法對系統(tǒng)進行抗干擾設計．硬件抗干擾設計主要包括：對電源噪聲進行濾波、大功率驅動電路接口進行光電隔離、集成電路芯片的VCC與地之間并連電容、優(yōu)化電路板的布線、看門狗監(jiān)控等；軟件抗干擾設計主要包括：軟件陷阱、軟件自恢復、數(shù)字濾波、求平均值等．
對于數(shù)據(jù)輸入通道的干擾，采用軟硬件結合的方法進行濾波．當存在隨機干擾而使被測信號中混入了無用成分時，碩士論文首先經(jīng)過一個時間連續(xù)的RC濾波電路，再經(jīng)A／D變換成二進制數(shù)字量后，進行數(shù)字濾波．因為硬件濾波能很好地抑制高頻干擾，而對低頻干擾的濾波效果卻較差；而軟件數(shù)字濾波算法對低頻干擾具有較好的抑制能力．
在控制強電設備的開關量輸出通道中，為防止現(xiàn)場強電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到監(jiān)控系統(tǒng)，采用了光電隔離技術．因為光信號的傳輸不受電場、磁場的干擾，可有效地防止干擾信號因耦合而進入系統(tǒng)，達到電氣隔離的效果．
3系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件包括單片機軟件和PC機軟件．單片機軟件采用模塊化結構，利用MCS一51匯編語言編寫．根據(jù)要實現(xiàn)的功能，該軟件由主程序以及數(shù)據(jù)采集、A／D轉換、數(shù)據(jù)通信、日歷時鐘編程、鍵盤中斷調控、液晶顯示、D／A轉換、數(shù)碼管顯示等程序模塊組成．下面以加熱爐的爐溫控制為例，給出系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示．
PC機軟件的主要功能是對單片機系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行存儲、處理、動態(tài)模擬顯示、報表繪制、打印輸出等．PC機軟件采用VisualBasic6．0編寫，醫(yī)學論文PC機與單片機之間的實時通信程序主要是通過計算機的串行通訊口進行數(shù)據(jù)的實時采集和雙向通信，此外，PC機程序還將單片機采集過來的數(shù)據(jù)按照用戶的具體要求進行動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、生成報表和數(shù)據(jù)文件等，并對不同情況下得到的數(shù)據(jù)進行對比分析，總結出變化規(guī)律．
4實驗結果與分析
為了測試該系統(tǒng)的實時性，將5臺綜合實驗系統(tǒng)與工業(yè)計算機組成分布式多機通信系統(tǒng)，單片機串口工作方式1(傳送一幀信息10位)，波特率2400bps，一幀數(shù)據(jù)采用5個字節(jié)(其中數(shù)據(jù)占2個字節(jié)是因為A／D轉換結果是10位)的格式，如表1所示．5臺實驗系統(tǒng)各采集一次數(shù)據(jù)給PC機傳送時，理論上連續(xù)發(fā)送速率為2400／(10*5*5)===9．6次／s．經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，計算機在120ms后收到了5臺綜合實驗系統(tǒng)發(fā)送的共250位數(shù)據(jù)，實際發(fā)送速率約為8次／s，這是因為有狀態(tài)轉換和等待時間；為了測試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，將調試好的程序寫入單片機芯片，使系統(tǒng)連續(xù)運行，120h后觀察系統(tǒng)仍然在按設定的流程工作，沒有出現(xiàn)死機現(xiàn)象．該系統(tǒng)經(jīng)過多次改進和實驗驗證后，據(jù)此設計了工業(yè)加熱爐爐溫控制系統(tǒng)并在工業(yè)現(xiàn)場安裝使用，結果系統(tǒng)能連續(xù)正常工作(工業(yè)計算機故障除外)，測量隨機誤差為±0．01℃，控制結果滿
足了實際要求．
5結論
該綜合實驗系統(tǒng)不僅能為以單片機為核心的系統(tǒng)前期探索研究提供一種方便的實驗裝置，而且能在遠離工業(yè)現(xiàn)場的實驗室解決工業(yè)應用中的實際問題．實驗結果表明該系統(tǒng)可以將許多分散的實驗項目整合在一起進行研究和分析，節(jié)約資源，降低成本；實驗數(shù)據(jù)正確率高，通信實時性強，系統(tǒng)工作可靠；單片機串行網(wǎng)絡構成的分布式通訊系統(tǒng)靈活性強，易于擴充，其基本原理適用于工業(yè)現(xiàn)場的分布式數(shù)據(jù)采集、檢測及控制系統(tǒng)，具有很大的實用價值．
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