測控技術論文精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的測控技術論文主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：測控技術論文范文

裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術及其產業(yè)、生物技術及其產業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產業(yè)）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(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)控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術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)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。

1數(shù)控技術的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術的應用不但給傳統(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)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，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、高精加工技術及裝備的新趨勢

效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。

在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(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”的方法來制造機翼、機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)結方式拼裝，使構件的強度、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，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達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線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，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12*!000r/mm和1g。

在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由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入納米級(0.01μm)。

在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到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、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。

1.25軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(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行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進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)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。

當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，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。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。

在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，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)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、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、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、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)控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，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，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術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品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結構規(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)工具等是當前研究的核心。

網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產線、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)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“ITplaza”（信息技術廣場，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)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。

1.4重視新技術標準、規(guī)范的建立

1.4.1關于數(shù)控系統(tǒng)設計開發(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、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數(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)濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。

1.4.2關于數(shù)控標準

數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質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)標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統(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)領域產品信息的標準化。

STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術領域的一次革命，對于數(shù)控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。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上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術開放式、網(wǎng)絡化發(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、廠商和學術機構。美國的STEPTools公司是全球范圍內制造業(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)控機床加工信息交換的超級模型(SuperModel)，其目標是用統(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)的原型樣機上進行了驗證。

2對我國數(shù)控技術及其產業(yè)發(fā)展的基本估計

我國數(shù)控技術起步于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，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數(shù)控技術的發(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，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。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)控技術的研究、開發(fā)以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數(shù)控裝備的產業(yè)化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數(shù)控機床的國內市場占有率達50％，配國產數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10％。

縱觀我國數(shù)控技術近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。

a.奠定了數(shù)控技術發(fā)展的基礎，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，部分技術已商品化、產業(yè)化。

b.初步形成了數(shù)控產業(yè)基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產能力的數(shù)控系統(tǒng)生產廠。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數(shù)控產業(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)控技術的研究開發(fā)以及產業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數(shù)控技術的研究開發(fā)，尤其是在產業(yè)化方面的技術水平現(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)控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術水平和產業(yè)化水平估計大致如下。

a.技術水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術方面則更大。

b.產業(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；功能部件專業(yè)化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。

c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規(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.認識方面。對國產數(shù)控產業(yè)進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；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)控技術應用水平及能力分析不夠。

b.體系方面。從技術的角度關注數(shù)控產業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系。

c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創(chuàng)新、產品創(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.技術方面。企業(yè)在技術方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標準研究不夠。

3對我國數(shù)控技術和產業(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，在世界產業(yè)轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業(yè)結構調整中，我國制造業(yè)將進一步“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)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。

我們應站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術和產業(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)達國家把高精尖數(shù)控產品都列為國家的戰(zhàn)略物質，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)濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關鍵技術以及支持產業(yè)化發(fā)展的支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)的內容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。

強調市場需求為導向，即以數(shù)控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關鍵設備等）帶動數(shù)控產業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，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，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。

在競爭前數(shù)控技術方面，強調創(chuàng)新，強調研究開發(fā)具有自主知識產權的技術和產品，為我國數(shù)控產業(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。

參考文獻：

［1］中國機床工具工業(yè)協(xié)會行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.

［2］梁訓王宣,周延佑.機床技術發(fā)展的新動向［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：21-28.

第2篇：測控技術論文范文

摘要：簡要介紹了當今世界數(shù)控技術及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術發(fā)展和產業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎上討論了在我國加入WTO和對外開放進一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術及裝備、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)控技術及裝備的幾點看法。裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術及其產業(yè)、生物技術及其產業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產業(yè)）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(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)控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑

數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。1數(shù)控技術的發(fā)展趨勢數(shù)控技術的應用不但給傳統(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)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，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、高精加工技術及裝備的新趨勢

效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。

在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(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”的方法來制造機翼、機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)結方式拼裝，使構件的強度、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，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達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線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，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12*!000r/mm和1g。

在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由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入納米級(0.01μm)。

在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到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、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。

1.25軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(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行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進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)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。

當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，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。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。

在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，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)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、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、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、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)控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，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，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術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品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結構規(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)工具等是當前研究的核心。

網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產線、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)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“ITplaza”（信息技術廣場，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)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。1.4重視新技術標準、規(guī)范的建立1.4.1關于數(shù)控系統(tǒng)設計開發(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、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數(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)濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定1.4.2關于數(shù)控標準

數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質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)標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統(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)領域產品信息的標準化。

STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術領域的一次革命，對于數(shù)控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。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上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術開放式、網(wǎng)絡化發(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、廠商和學術機構。美國的STEPTools公司是全球范圍內制造業(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)控機床加工信息交換的超級模型(SuperModel)，其目標是用統(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)的原型樣機上進行了驗證。2對我國數(shù)控技術及其產業(yè)發(fā)展的基本估計我國數(shù)控技術起步于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，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數(shù)控技術的發(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，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。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)控技術的研究、開發(fā)以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數(shù)控裝備的產業(yè)化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數(shù)控機床的國內市場占有率達50％，配國產數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10％。

縱觀我國數(shù)控技術近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。

a.奠定了數(shù)控技術發(fā)展的基礎，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，部分技術已商品化、產業(yè)化。

b.初步形成了數(shù)控產業(yè)基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產能力的數(shù)控系統(tǒng)生產廠。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數(shù)控產業(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)控技術的研究開發(fā)以及產業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數(shù)控技術的研究開發(fā)，尤其是在產業(yè)化方面的技術水平現(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)控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術水平和產業(yè)化水平估計大致如下。

a.技術水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術方面則更大。

b.產業(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；功能部件專業(yè)化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。

c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規(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.認識方面。對國產數(shù)控產業(yè)進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；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)控技術應用水平及能力分析不夠。

b.體系方面。從技術的角度關注數(shù)控產業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系。

c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創(chuàng)新、產品創(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.技術方面。企業(yè)在技術方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標準研究不夠。

3對我國數(shù)控技術和產業(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，在世界產業(yè)轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業(yè)結構調整中，我國制造業(yè)將進一步“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)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。

我們應站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術和產業(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)達國家把高精尖數(shù)控產品都列為國家的戰(zhàn)略物質，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)濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關鍵技術以及支持產業(yè)化發(fā)展的支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)的內容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展

強調市場需求為導向，即以數(shù)控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關鍵設備等）帶動數(shù)控產業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，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，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。

在競爭前數(shù)控技術方面，強調創(chuàng)新，強調研究開發(fā)具有自主知識產權的技術和產品，為我國數(shù)控產業(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。

參考文獻：

［1］中國機床工具工業(yè)協(xié)會行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.

［2］梁訓王宣,周延佑.機床技術發(fā)展的新動向［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：21-28.

第3篇：測控技術論文范文

測控專業(yè)主要課程 精密機械與儀器設計、精密機械制造工程、模擬電子技術基礎、數(shù)字電子技術基礎，微型計算機原理與應用、控制工程基礎、信號分析與處理、精密測控與系統(tǒng)等。

測控專業(yè)主干學科：光學工程、儀器科學與技術。

測控專業(yè)主要實踐性環(huán)節(jié)：包括軍訓、金工、電工、電子實習，認識實習，生產實習，社會實踐，課程設計，畢業(yè)設計(論文)等。

測控專業(yè)就業(yè)方向 本專業(yè)畢業(yè)具備精密儀器設計制造以及測量與控制方面的基礎知識與應用能力，能在國民經(jīng)濟各部門從事測量與控制領域內有關技術、儀器與系統(tǒng)的設計制造、科技開發(fā)、應用研究、運行管理。該專業(yè)既可以進入生產工程自動化企業(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行儀器儀表的開發(fā)和設計，同時還可以在工程檢測領域、計算機應用領域找到適合本專業(yè)個人發(fā)展的空間。

測控專業(yè)培養(yǎng)要求 畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力：

1. 具有較扎實的自然科學基礎，較好的人文、藝術和社會科學基礎及正確運用本國語言、文字的表達能力;

2. 較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領域寬廣的技術理論基礎知識，主要包括機械學、電工電子學、光學、傳感器技術、測量與控制、市場經(jīng)濟及企業(yè)管理等基礎知識;

3. 掌握光、機、電、計算機相結合的當代測控技術和實驗研究能力，具有現(xiàn)代測控系統(tǒng)與儀器的設計、開發(fā)能力;

4. 具有較強的外語應用能力;

第4篇：測控技術論文范文

論文關鍵詞：IEEE1588,時間同步,測控系統(tǒng)

隨著信息網(wǎng)絡通信技術的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡化已經(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。將時鐘同步技術運用與測控結點，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，進而對該信息進行合理的解釋；（2）使測控系統(tǒng)的各項設備能夠更好的協(xié)調配合工作。

1 網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)時間同步協(xié)議的選擇

目前，我國采用的時鐘同步技術主要有三種，分別是網(wǎng)絡時間同步協(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的主要特點，以供因材選擇需要使用的技術。

1.1 NTP技術，從名稱即可知其與網(wǎng)絡有關，它的主要特點在于不僅成本低，而且可靠性強，但是不足之處在于精確度不高，僅能達到1-50ms（因特網(wǎng)）、0.1ms（局域網(wǎng)）毫秒級的精確度。

1.2 GPS技術在國家發(fā)展建設的各個領域都發(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，而且能夠實現(xiàn)集測量距離、定位空間、定位時間三功能于一體的高標準技術。另外，GPS具有高精度的技術，其精確度可達到10～100ns的納秒級別。這種高精度的技術，也對外在適用條件即衛(wèi)星能見度方面作出了高標準的要求，硬件設施方面還需要安裝接受衛(wèi)星信號的各種設備，因此其適用場合有限。

1.3 IEEE1588精確時間同步協(xié)議PTP技術具有計算量相對較小，能夠快速定位時間，相關配置維護工作也相對簡單，低成本等特點。該技術與NTP都是與網(wǎng)絡有關的時鐘同步協(xié)議，但這種技術比NTP的精確度更高，可以與GPS相媲美，而且不需要連接與衛(wèi)星相關的設備。該項技術支持邊界時鐘和透明時鐘，支持這兩種時鐘可以使PTP技術避免由與網(wǎng)絡相關的設備限制網(wǎng)絡覆蓋面問題的發(fā)生。

綜上所示，IEEE1588協(xié)議技術在時間同步方面較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)需求設定）同步信息，并且在的同時記錄時間。如圖1所示，假設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?shù)氐臅r鐘調整成語設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)是按照一定的結構網(wǎng)絡分布的，該系統(tǒng)中的邏輯單位是域，主從時間的同步在域設備中進行。設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，達到高精度時間同步的目標。

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，在外置模塊的主導下，系統(tǒng)時鐘與主機達到時頻同步的節(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結束語

信息網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，帶動著測控系統(tǒng)的更新與變革，網(wǎng)絡化已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。時間同步是各測控設備的關鍵技術。只有使網(wǎng)絡測控設備提供的時間同步，才能夠使設備的測控結果精確，為測控結果的正確性提供有力的保障。本文通過比較各種同步技術的特點，最終鎖定，IEEE1588協(xié)議，關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。該技術在網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)中的應用，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)絡信息化發(fā)展具有劃時代的意義。

參考文獻

[1] 李聰，IEEE1588時鐘同步技術在分布式系統(tǒng)中的應用[D].西安：西安工業(yè)大學，2010.

[2] 黃健，劉鵬，楊瑞民，IEEE1588精確時鐘同步協(xié)議從時鐘設計[J].測控技術與儀器儀表，2010.

第5篇：測控技術論文范文

關鍵詞：變電站，綜合自動化，結構模式，發(fā)展趨勢

 

變電站綜合自動化系統(tǒng)是一種以計算機為主，將變電站的一、二次設備（包括測量、信號、控制、保護、自動、遠動等）經(jīng)過功能組合形成的標準化、模塊化、網(wǎng)絡化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。變電站綜合自動化，是將變電站的二次設備經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、自動化技術和通信技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。

1變電站綜合自動化的結構模式

1.1 集中式結構

集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。論文參考。集中式結構也并非指只由一臺計算機完成保護、監(jiān)控等全部功能。多數(shù)集中式結構的微機保護、微機監(jiān)控和與調度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。

1.2 分布式結構

該系統(tǒng)結構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來完成。分布式模式一般按功能設計，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)絡技術或串行方式實現(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。分布式結構方便系統(tǒng)擴展和維護，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)結構，較多地使用于中、低壓變電站。

1.3 分布分散（層）式結構

分布分散式結構系統(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，斷路器間隔進行設計。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，方便維護和擴展，大量現(xiàn)場工作可一次性地在設備制造廠家完成。

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：面向功能設計的集中式RTU加常規(guī)保護模式

80年代及以前，是以RTU為基礎的遠動裝置及當?shù)乇O(jiān)控為代表。該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護及二次接線的基礎上增設RTU裝置，功能主要為與遠方調度通信實現(xiàn)“二遙”或“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調）；與繼電保護及安全自動裝置的聯(lián)結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：面向功能設計的分布式測控裝置加微機保護模式。單元式微機保護及按功能設計的分散式微機測控裝置得以廣泛應用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠將各自信息送到后臺或調度端計算機。特點是繼電保護（包括安全自動裝置）按功能劃分的測控裝置獨立運行，應用了現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡技術，通過數(shù)據(jù)通信進行信息交換。此系統(tǒng)電纜互聯(lián)仍較多，擴展性功能不強。

第三階段：面向間隔、面向對象（Object-Oriented）設計的分層分布式結構模式。隨著計算機技術、網(wǎng)絡及通信技術的飛速發(fā)展，采用按間隔為對象設計保護測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結構，形成真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。目前國內外主流廠家均采用了此類結構模式。110kV以下電壓等級變電站，保護測控裝置要求一體化、110kV幾以上電壓等級保護測控大多按間隔分別設計，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，甚至要求保護和監(jiān)控網(wǎng)絡獨立組網(wǎng)，由于采用了先進的網(wǎng)絡通信技術和面向對象設計，系統(tǒng)配置靈活、擴展方便。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三側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)定的進行信息采集以及對設備狀態(tài)進行控制，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都將迫使一次設備的停役?？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和監(jiān)控分離設置的原因之一。隨著技術的發(fā)展，冗余性、在線維護性設計的出現(xiàn)，將使保護監(jiān)控一體化成為必然。

3.2 人機操作界面接口統(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)視一次設備邊進行操作控制，所有相關的量化數(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，電動操作設備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結合于監(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都是通過幾次擴建才達到終期規(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，其嚴謹性是建立在監(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)絡協(xié)議標準化

強大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設計（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備通過網(wǎng)絡組成一個統(tǒng)一的、互相協(xié)調工作的整體。

3.5 數(shù)據(jù)采集和一次設備一體化

除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關狀態(tài)等信息采集外，對一些設備的在線狀態(tài)檢測量化值，如主變的油位、開關的氣體壓力等等，都將緊密結合一次設備的傳感器，直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中。高技術的智能化開關、光電式電流電壓互感器的應用，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，是變配電系統(tǒng)的一次革命。隨著中國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，社會對電力的需求與日俱增，各行各業(yè)對電力質量的要求越來越高，各種智能技術的普遍應用，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，實施以微機監(jiān)控為主的綜合自動化系統(tǒng)建設，是新時期開創(chuàng)我國電力系統(tǒng)優(yōu)質、安全、經(jīng)濟運行和全面提升電力自動化水平重大的舉措，對鞏固和加強電能在中國能源結構中的主導和戰(zhàn)略地位，都具有十分迫切和深遠意義。

【參考文獻】

[1]張惠剛.變電站綜合自動化原理與系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]江智偉.變電站自動化新技術[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]林栩栩、陸繼明.變電站綜合自動化技術的發(fā)展[J].大眾用電，2004

第6篇：測控技術論文范文

關鍵詞：單片機；智能家居；環(huán)境監(jiān)測控制；傳感器

中圖分類號：TP332.3 文獻標識號：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)寫作教育教學論文和畢業(yè)論文以及服務，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推動作用?；诖耍疚募瘁槍σ惶字悄芗揖迎h(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)設計而展開了如下研究。具體來說，該系統(tǒng)可對室內溫濕度、光照度進行數(shù)據(jù)采集；還可將通過傳感器采集的數(shù)據(jù)和預設置的參數(shù)進行比較，再利用單片機進行編程控制，從而實現(xiàn)智能家居的合理功能配設，并最終獲得理想滿意實踐效果。

1 系統(tǒng)方案設計

系統(tǒng)以STC12C5A60S2型單片機為中央控制器，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)定性及利于維護維修，系統(tǒng)采用模塊化設計方式。該系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)與預設定的參數(shù)值進行比較，進而通過單片機系統(tǒng)程序來控制相關模塊的運行和停止。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溫濕度、光照度數(shù)據(jù)超過預設定值時來進行閃爍報警指示[ ]。

2 系統(tǒng)硬件設計

由于STC12C5A60S2集成度較高，只需要一塊單片機加上一些必要的外圍電路就可以完成硬件設計。

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STC12C5A60S2。其中復位電路、單片機STC12C5A60S2構成最小控制系統(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、超低功耗、并可支持SPI在線編程的單片機，其內部自帶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)獲得廣泛認可和大量應用。

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是一款內含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，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)收集的光線強度數(shù)據(jù)來調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度變化。設計電路如圖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，內部含有國標一級、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，即可構成全中文人機交互圖形界面；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，不論硬件電路結構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 風扇及照明模擬電路

風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工作狀態(tài)。具體地，當監(jiān)測智能家居環(huán)境溫濕度數(shù)值和預設置數(shù)值對比不一樣時，單片機將輸出PWM1信號控制風扇（本文用馬達）進行智能調節(jié)；當監(jiān)測室內光照度比較暗時，單片機將輸出PWM2信號控制室內照明，相應地進行室燈照明度的智能調節(jié)。反之亦然?；倦娐啡鐖D5所示。

圖5 風扇及模擬照明電路

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)組合構建而成。鍵盤功能設定：按鍵S1第一次按下修改預設值，而后再按下S2鍵、S3鍵或S4鍵進行參數(shù)設置，設置完成后，再按下S1鍵，參數(shù)設置成功。S2鍵按下就是對任一參數(shù)進行設置；S3鍵和S4鍵按下則進行相應的加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)進行，數(shù)據(jù)顯示也不會發(fā)生改變。

2.7電源電路

單片機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，單片機將集中處理這些信號并作出回應，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置并加強了一定的隔離措施。

3系統(tǒng)軟件設計

采用8052內核，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[ ]進行開發(fā)。軟件采用模塊化設計，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)調試結果   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學論文和畢業(yè)論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT

STC12C5A60S2單片機能監(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。當監(jiān)測智能家居環(huán)境溫濕度數(shù)值和預設置數(shù)值對比不一樣時，單片機將輸出PWM1信號控制風扇（本文用馬達）進行智能調節(jié)；當監(jiān)測室內光照度比較暗時，單片機將輸出PWM2信號控制室內照明，也就是智能調節(jié)室燈的照明度。反之亦然。

5 結束語

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)的精準測量。結果表明，該系統(tǒng)測量結果準確，符合智能家居環(huán)境的監(jiān)測控制要求。

第7篇：測控技術論文范文

關鍵詞：萬能工具顯微鏡 光柵位移傳感器 DSP 誤差分析與補償

萬能工具顯微鏡、分度頭、光學測角儀是用傳統(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、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儀器，萬工顯功能特別強大。它可以通過多種方法并結合附件在直角坐標及極坐標下進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，要求光學測量儀器達到高精度、高效率、智能化。

設計應用光柵數(shù)顯技術，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行改造，提高了讀數(shù)精度和自動化程度，其在精密測量領域具有廣泛的應用和實際的意義。

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，需自行設計機械安裝方案；為避免錯位松動影響系統(tǒng)穩(wěn)定，需嚴格遵守安裝說明。

1.基于DSP技術的信號細分及數(shù)據(jù)采集電路模塊設計

原有儀器測量精度較高，穩(wěn)定性好。改造升級后要達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技術對信號細分和數(shù)據(jù)采集。

2.功能軟件的設計與開發(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，從復雜到簡單。自行設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、圖形構造、圖形預置、公制/英制轉換、坐標擺正、直角坐標/極坐標轉換、參數(shù)設置、用戶提示等先進的儀表功能的實現(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。標尺光柵一般固定在機床活動部件上，光柵讀數(shù)頭裝在機床固定部件上。目前計量光柵的位置檢測技術發(fā)展已相當成熟，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。采用光柵信號細分技術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，若再配合電子細分則可以達到很高的分辨率，并且隨著電子技術的飛速發(fā)展，細分實現(xiàn)越來越簡單、可靠。根據(jù)本課題實用型升級改造的要求，光柵信號細分技術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：設計、編程和編譯、調試、分析。

2.系統(tǒng)軟件總體設計

良好的設計方案可以減少軟件的代碼量，提高軟件的通用性、擴展性和可讀性。本系統(tǒng)的設計方案和步驟如下：

（1）根據(jù)系統(tǒng)設計要求的功能需求，逐級劃分模塊；

（2）明確各模塊之間的數(shù)據(jù)流傳遞關系，力求數(shù)據(jù)傳遞少，以增強各模塊的獨立性便于軟件編制和調試；

（3）確定軟件開發(fā)環(huán)境，選擇設計語言，完成模塊功能設計，并分別調試通過；

（4）按照開發(fā)式軟件設計結構，將各模塊有機的結合起來，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.光柵尺的細分誤差

依據(jù)光柵尺結構的原理，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)內插細分來完成。實驗中用精度為0.1um的電感測微儀，以1um距離為間隔反復檢測光柵尺的細分誤差，可以得出其誤差都小于±0.5um的結論。

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確性。首先要選擇檢定標準，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準與光柵尺進行比對。萬工顯原附有的示值誤差表，還可以依此進行修正，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償系統(tǒng)進行補償。

5.總結與展望

本課題研究并設計基于光柵數(shù)顯技術和DSP測控技術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。自行設計編程萬能工具顯微鏡測控軟件，擴展萬工顯的測量功能，使一些量的檢測由復雜到簡單，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)的改進設計上可以考慮開發(fā)自動讀數(shù)和自動驅停模塊，從而提高萬能工具顯微鏡的智能化程度?！?/p>

參考文獻

[1] 陳智君.便攜式萬工顯自動讀數(shù)系統(tǒng)的設計研究[D]：[碩士學位論文]. 天津大學，2005

[2] 屠恒海.嵌入式光柵數(shù)顯測量系統(tǒng)的研究[D]：[碩士學位論文]. 哈爾濱理工大學，2008

第8篇：測控技術論文范文

【論文摘要】通過結合國內牽引供電綜合自動化現(xiàn)場教學需求，根據(jù)實際工程項目提出并設計了一種適合供電段操作和運行維護人員的教學培訓系統(tǒng)，該方案軟硬件結合，具有投資低，便于學員快速入門上崗，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，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模式難以直觀對學員進行系統(tǒng)培訓，同時由于現(xiàn)場設備都在投運狀態(tài)，無法滿足學員的操控需求。借鑒國內國際經(jīng)驗，采用全仿真模擬教學軟件進行教學已經(jīng)在飛行員、機車司機等職業(yè)培訓領域得到推廣，但該類系統(tǒng)投資巨大，對學員文化和專業(yè)基礎要求高，難于適應基層站段人員的應用需求。

因此，有必要采用全新的綜合自動化教學培訓方式對學員進行仿真培訓。設計的教學培訓系統(tǒng)首先要直觀，便于學員操作，盡量與現(xiàn)場應用模式保持一致，這樣通過教學培訓可快速滿足崗位上崗要求，能很快適應現(xiàn)場的工作，安到廁利地完成操作維護任務。同時也要利用計算機網(wǎng)絡和流行的多媒體教學的手段，加速學員的知識培養(yǎng)和動手操作，從設備內部熟悉系統(tǒng)的工作原理和掌握故障排查方法。

2設計原則

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，充分利用軟硬件資源，按典型牽引變電所進行設備配置，一次設備全部采用模擬方式，主變和電容等一次設備可在現(xiàn)場進行知識講解，斷路器和隔離開關為保證操作的直觀性，需要配備模擬機構。由于電站設備的備用設計，可按半個牽引變電站進行硬件系統(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行培訓教學。考慮到需要進行保護模擬和測量模擬，需要外配電壓電流源，通過其調節(jié)可直觀進行保護試驗和測量觀察。

系統(tǒng)構筑一臺服務器，通過服務器對保護測控設備進行操作，通過服務器建立基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)，配置一定數(shù)量的學員機，使資源得到共享，每臺學員機都可通過服務器搶占控制權，對保護測控設備進行操作，當不操作設備時，每臺學員機可進入仿真環(huán)境進行仿真模擬培訓。

模擬培訓軟件采用先進實用的計算機應用軟件，對電氣化鐵路綜合自動化系統(tǒng)的牽引供電原理、保護原理、所內實際操作演練、故障模擬、工程應用等進行教學，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，可對學習效果進行基本評估，以確認學員的學習能力和檢驗學員的知識掌握程度，為保證現(xiàn)場設備運行安全提供人力資源保證。

牽引供電培訓系統(tǒng)由保護測控盤、機構及故障模擬盤、電壓電流源、控制臺、聯(lián)網(wǎng)微機和服務器組成。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，具有先進的多媒體教學功能。硬件系統(tǒng)的配置將保證系統(tǒng)有足夠的冗余度，云博機的內存、CPU時間和硬盤空間均應保證有40%以上的余量。

3牽引供電綜合自動化教學仿真系統(tǒng)組網(wǎng)方案

教學培訓系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖如下:

4培訓系統(tǒng)主要功能

4.1教學部分

采用組網(wǎng)微機進行系統(tǒng)模擬操作和仿真培訓。系統(tǒng)正常工作時只有一臺主機可對保護測控盤進行操作，當該機操作時，其他計算機無法登陸進行保護側控盤操作，只能進行仿真模擬操作，當無主機對保護側控盤操作時，每臺計算機都可搶占主機地位，對保護測控盤進行操作。系統(tǒng)(TE`I’S)采用多媒體計算機系統(tǒng)，應用視頻處理技術，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)的構成，并通過藝術處理，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)控軟件及保護測控盤的控制操作、保護裝置的原理及操作，資料查詢等內容。利用多媒體豐富的圖形、圖象及數(shù)字化處理技術，提供友好的人機界面，使學習者身臨其境地進行實習操作，創(chuàng)造最佳的教學環(huán)境。教學部分內容主要包括牽引供電系統(tǒng)原理，保護原理，綜合自動化系統(tǒng)裝置原理，圖紙說明系統(tǒng)和工程應用部分。

4.2仿真模擬部分

主要針對以下部分進行仿真:綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控后臺軟件，備自投，保護測控盤的柜體，電鐵饋線保護裝置，電鐵變壓器差動保護裝置，電鐵變壓器后備保護裝置，電鐵變壓器本體保護，電鐵并補保護測控裝置。由于需要培訓的操作主要是針對后合監(jiān)控系統(tǒng)可遙控的開關和刀閘的操作，以及各保護裝置的操作。因此仿真培訓系統(tǒng)采用仿真的設計。包括供電系統(tǒng)的正常手動/遙控控分、控合，遠方/當?shù)赝度胪顺?，操作方法按照實際系統(tǒng)的操作規(guī)程進行。以及事故處理，如開關狀態(tài)故障，變壓器:差動保護、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進線失壓，饋線過流、距離保護I段Ⅱ段、電流速斷、電流增量保護等，電容器速斷、過流、諧波過流、差壓、差流、過壓、低壓等。

第9篇：測控技術論文范文

本文就是利用單片機控制制冷機從而達到溫度控制的目的。在本設計中利用溫度傳感器AD590可實現(xiàn)溫度采集。經(jīng)A/D轉換器ADC0809實現(xiàn)模擬-數(shù)字轉換。送單片機來實現(xiàn)整個設計的要求，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，并且具有很強的抗干擾能力和自動循環(huán)及自動診斷能力。

關鍵詞：制冷機，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 壓縮機的分類和工作原理……………………………………………………………4

1.2.1空氣壓縮機的分類…………………………………………………………4

1.2.2空壓機的組成及工作原理 ………………………………………………5

1.3 制冷機溫度控制要求 ………………………………………………………………6

第二章 方案論證 …………………………………………………………………………8

第三 章 單片機 …………………………………………………‥………‥…………10

3.1 AT89C51單片機簡介 ………………………………‥… ……‥…………………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 硬件電路設計………………………………………‥……‥‥……‥………14

4.1溫度測量環(huán)節(jié)的設計 ………………………………………………‥‥…………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轉換器 ADC0809…………………………………………‥‥………17

4.2 可編程并行接口8255設計………………………………‥………………………20

4.2.1 并行通信與接口 …………………………………………………………20

4.2.2 8255A的編程結構……………………………………‥…………………20

4.2.3 8255A的引腳功能…………………………………………………………22

4.2.4 8255A的工作方式…………………………………………………………23

4．3顯示電路設計 ………………………………………‥‥…………………………25

4.3.1 鍵盤部分設計 ……………………………………………………………25

4.3.2 顯示環(huán)節(jié)設計 ……………………………………………………………25

4．4 復位及看門狗電路設計…………………………………………‥‥‥…………26

4.4.1 DS1232的結構及特點 ……………………………………………………26

4.4.2. DS1232的功能 …………………………………………………… ……27

4.4.3 使用注意事項……………………………………………………………28

4.5 時鐘電路設計 ………………………………………………………………………28

4.5.1 DS1307實時時鐘簡介………………………………………………………29

4.6電源系統(tǒng)設計 ………………………………………………………………………32

4.7驅動器的選用 ………………………………………………………………………34

4.8光電隔離 ……………………………………………………‥……………………35

4．9控制電路的分析與設計……………………………………………………………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 章程序設計…………………………………………………………………………39

5.1主程序：主要實現(xiàn)制冷機的溫度控制工藝 ………………………………………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

第六章軟件設計部分 ………………………………………………‥…………………51

結束語 ………………………………………………………‥‥‥‥‥………………63

致謝 …………………………………………………………………‥…………………64

參考文獻 …………………………………………………………………………………65

第一章 緒論

1.1 選題背景

本設計是利用單片機控制制冷機來達到控制溫度的目的.

制冷機是我國目前各行業(yè)技術改造和進行設備引進所急需的配套設備，也是提高產品質量，企業(yè)升級的重要設備。廣泛的應用與汽車，機械，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

壓縮式制冷機：該種制冷機由電動機提供機械能，通過壓縮機對制冷系統(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％的制冷機屬于這一類。

一般制冷機的絕大多數(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壓縮后導入冷凝器中，在這里氣體再被冷凝器成為液體制冷劑。壓縮機中電動機的旋轉運動轉換為往復運動，氣缸中的制冷劑被往復運動所壓縮。也就是說壓縮機相當于人體的心臟，起到了循環(huán)血液的作用如下圖就是一個封閉式壓縮機。

圖1.1 封閉式壓縮機

封閉型壓縮機的電動機是直接和壓縮部分相連接的。壓縮機全體成為一個整體裝起來，另外為了避免產生熱量，以致溫度上升，電動機用制冷機油和制冷氣體進行冷卻。

國外溴化鋰制冷機的發(fā)展過程

美國是溴化鋰制冷機的創(chuàng)始國，目前日本、前蘇聯(lián)等國的溴冷機也都有較大的發(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，開創(chuàng)了利用溴化鋰水溶液為工質對做為吸收劑的吸收式制冷新領域。美國不僅創(chuàng)造了單效溴冷機，而且在世界上又率先研制出了雙效溴冷機?，F(xiàn)已研制出了直燃型、熱水型和太陽能型等新型溴冷機。同時還研制了冷溫水機組和吸收式熱泵等新機組。

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，1962年茬原制造所又研制出雙效溴冷機。日本溴冷機無論在生產數(shù)量、性能指標、應用范圍和新技術、新產品研制等方面，均超過了美國，成為世界上溴冷機研究與生產領先的國家。特別是燃氣兩效溫水機組的產量很大，約占世界上溴冷機生產總臺數(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。目前溴冷機的應用范圍已從化纖廠擴展到其它紡織廠、橡膠廠釀酒廠、化工廠、冶金廠和核電站。

中國溴化鋰制冷機的發(fā)展過程

我國研制溴冷機起步于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（原六機部704所）、一機部通用機械研究所與高等院校以及設備制造廠通力合作，試制了兩臺樣機。1966年上海第一冷凍機廠試制出了制冷量1160KW（100×104kcal/h）全鋼結構的單效溴冷機，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，這一研制工作持續(xù)到了70年代初期。

單效機生產應用階段 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生產的需要，各自設計與制造了單效溴冷機。繼而更多地區(qū)也都自行設計制造單效溴冷機，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）大型溴冷機七臺，總制冷能力達到24360KW（2100×104kcal/h）。單效溴冷機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，如嚴重的腐蝕、冷量的衰減和機器的壽命等，限制了溴冷機的進一步發(fā)展。

雙效機生產應用階段 80年代初期開始研制雙效溴冷機，并于1982年由開封通用機械廠生產出1744KW（150×104kcal/h）雙效溴冷機組。雙效機組的熱力系數(shù)可提高到1.1以上，而單效機組一般為0.6～0.7，雙效機組的蒸汽單耗比單效機減少約1/2，冷卻水量減少約1/3，是值得提倡的節(jié)能型制冷機組。86年我廠研制出省內首臺雙效溴冷機1160KW（100×104kcal/h）并首家通過省級鑒定。

多種新型機研制應用階段 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；1991年我國在世界禁用氟里昂（CFC）生產與使用的“蒙特利爾議定書”上簽了字，這對進一步發(fā)展溴冷機創(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，一方面在加緊改進與提高雙效溴冷機的加工技術和性能水平，另一方面也竟相研制新型的多種溴冷機。現(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中，水作為制冷劑用來產生冷效應，溴化鋰溶液作為吸收劑，用來吸收產生冷效應后的冷劑蒸汽。因此，水和溴化鋰溶液組成制冷機中的工質對。

溴化鋰水溶液是由固體的溴化鋰溶質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℃。供制冷機應用的溴化鋰，一般以水溶液的形式供應。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和溶劑的特性的關，還于溫度有關，一般隨溫度升高而增大，當溫度降低時，溶解度減小，溶液中會有溴化鋰的晶體析出而形成結晶現(xiàn)象。這一點在溴冷機中是非常重要，運行中必須注意結晶現(xiàn)象，否則常會由此影響制冷機的正常運行。

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荷，產生制冷效應。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對，完成制冷循環(huán)的。

在溴化鋰吸收式制冷機內循環(huán)的二元工質中，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，提高生產效率，必須對傳統(tǒng)的測控方法加以改進。

自單片機問世以來，與其相關的測控儀器也應運而生，尤其是數(shù)字測控技術單片機的結合。單片機技術的發(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)生產過程的模擬測試手段。與傳統(tǒng)的測控技術相比，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）具有很強的抗干擾能力。

（4）可高速采集數(shù)據(jù)，具有實時性。