時間：2023-05-30 09:59:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路改造，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：機床 PLC 解決方法
一、引 言
在我國現有的機床中，大部分仍采用的是傳統的繼電器-接觸器控制方式，由于控制線路觸點多、線路復雜。使用多年后，故障多、維修量大、維護不便及可靠性差，影響了正常的生產。還有部分機床雖然還能正常工作，但其精度、效率以及自動化程度已不能滿足當前生產工藝要求。對這些機床進行改造勢在必行，改造既是企業資源的再利用，走持續化發展的需要，也是滿足企業新生產工藝，提高經濟效益的需要。
二、解 決 方 法
用PLC改造機床控制系統時，因為原有的機床控制系統是經過長期使用和考驗，已經被證明能完成系統要求的控制功能，而機床電路圖與PLC梯形圖在表示方法上和分析方法上有很多相似之處，因此可以將機床電路圖“轉換”為具有相同功能的PLC的外部硬件接線圖和梯形圖。但它們也有很大的本質區別，機床電路是由硬件元件組成的，各繼電器可同時動作。梯形圖是PLC的程序，是一種軟件，其CPU是串行工作的，即CPU同時只能處理1條指令，所以用PLC改造機床控制系統時有很多需要注意的地方。一般不需要改動控制面板，保持了系統原有的外部特性，操作人員不用改變長期形成的操作習慣，分析PLC控制系統的功能時，將它想象成機床控制系統的控制箱，外部接線圖描述了這個控制箱的外接線，梯形圖是這個控制箱的內部“線路圖”，梯形圖的輸入、輸出繼電器是這個控制箱與外部世界聯系的“接口繼電器”，分析PLC控制系統時，可以將梯形圖中輸入繼電器的觸點想象成對應的外部輸入器件的觸點或電路，將梯形圖中輸出繼電器的線圈想象成對應的外部負載的線圈。外部負載的線圈除了受梯形圖的控制外，還可能受外部觸點的控制。
三、改造機床控制系統的一般步驟及實例說明
以搖臂鉆床的電氣控制原理圖（圖1）為例，將機床電路圖轉換成功能相同的外部接線圖和梯形圖，選擇西門子S7-226的PLC硬件。具體步驟如下：
（1） 深入了解原有機床的工作過程，分析整理其控制的基本方式、完成的動作時序和條件關系，以及相關的保護和聯鎖控制。盡可能地與實際操作人員充分交流，了解是否需要對現有機床的控制操作加以改進，提高精度、可操作性和安全性等。如有需要，在后續的設計中予以實現。這樣才能在設計和調試控制系統時做到心中有數。鉆床的主軸電機由接觸器KM1控制，搖臂的升降電機由KM2和KM3控制，立柱的松開和夾緊電機用KM4和KM5控制。
（2）根據分析整理的結果，確定PLC的輸入信號和輸出負載，在保證完成工藝要求的前提下，最大限度的使用原有機床的輸入/輸出設備，機床電路圖中的接觸器和電磁閥等執行機構用PLC中輸出繼電器來控制。它們的線圈接在PLC的輸出端。按鈕、控制開關、限位開關、接近開關等用來給PLC提供控制命令和反饋信號，它們的觸點接在PLC的輸入端，機床電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內部的輔助繼電器和定時器來完成，它們與PLC的輸入繼電器和輸出繼電器無關。輸入輸出元件號分配如表1所示。
根據PLC的輸入信號和輸出負載，以及它們對應的梯形圖中的輸入繼電器和輸出繼電器的元件，畫出PLC的外部接線圖（圖2所示）。
（3）確定與機床電路圖中的中間繼電器、時間繼電器對應的梯形圖中的輔助繼電器和定時器的元件號，建立機床電路圖和梯形圖中的元件一一對應的關系。
（4） 根據上述對應關系按梯形圖語言中的語法規則畫出梯形圖（圖3）
四、改造時的特別注意事項
（1） 常閉觸點輸入信號的處理
盡量使用常開觸點，如果只能使用常閉觸點，梯形圖中對應的觸點的常開/常閉類型應與機床電路中相反（外閉內開）。如SQ1在機床電路中是常閉觸點，將它接到PLC輸入端I0.4，則在梯形圖中對應的觸點I0.4應是常開的。
（2 ）分離交織在一起的電路。
可將各線圈的控制電路分離開來設計， 以線圈為單位分別考慮繼電器的每個線圈受到哪些觸點和電路的控制，畫出相應的等效梯形圖電路。
（3）梯形圖電路的優化設計
在串聯電路中，單個觸點應放在電路塊的右邊，在并聯電路中，單個觸點應放在電路塊的下面。
（4） 斷電延時的時間繼電器的處理
圖1機床電路圖中的KT屬于線圈斷電后開始延時的時間繼電器。為了方便理解，可用線圈通電后延時的定時器來實現斷電延時功能（見圖3）。
（5）盡量減少PLC的輸入信號和輸出信號
PLC的價格與I/O電數有關，控制主控電機的交流接觸器KM1的電路簡單，應仍然用繼電器控制。一般同一器件只須一組常閉或常開提供PLC輸入信號，在梯圖中可以多次使用同一輸入繼電器的常開和常閉觸點。
五、結束語
采用PLC改造的機床電路時，需要注意的問題比較多，應特別細致，周到、反復進行調試，得到的梯形圖常常需要進一步簡化和優化。實踐證明，利用PLC對舊機床進行改造是一種行之有效的手段.不僅利用了原有的設備，節約資源，而且還滿足新生產工藝的需求，提高效率，創造更大的經濟效益和社會效益，因此應用越來越廣泛。
參考文獻
[1]丁煒.可編程序控制器在工業控制中的應用[M].北京：化學工業出版社，2004版
關鍵詞 ：PLC；改造；工作原理；掃描；周期；問題分析
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）03-0118-03
PLC（Programmable Logic Controller）是可編程控制器的英文縮寫，是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動化技術與繼電器邏輯控制概念而開發的一代新型工業控制器。PLC將計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣等優點與繼電接觸器控制系統控制簡單、使用方便、價格便宜等優點結合起來，其本身又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強、適應性強、維護方便、改造容易等優點，而傳統的繼電接觸器控制電路存在可靠性差、維修困難、改造復雜、工期長、費用高等缺點。因此，在工礦企業的各種機械設備和生產過程的自動控制系統中PLC得到廣泛應用，PLC控制系統已成為當代工業自動化的主要控制裝置。
PLC改造繼電接觸器控制電路的準備
主電路的確定 PLC改造繼電接觸器控制電路中，主電路是提供電動機電源的，仍由接觸器主觸頭控制，因此主電路基本保持不變。
輸入輸出（I/O）的確定 PLC輸入是用來接受生產過程的各種參數信號，一般用主令電器、速度繼電器等觸點作為輸入信號，電路如圖1a所示。當SB閉合時，X1有信號輸入，內部繼電器動作。如果輸入觸點改為常閉觸點，如圖1b所示，則PLC通入電源時，X1就有信號輸入，PLC內部繼電器就工作了。因此盡可能用常開觸點與PLC輸入端相連，否則PLC只要接入電源輸入部分就處于工作狀態。PLC的輸出是用來送出可編程控制器運算后得出的控制信息，從控制電路的對象來說主要是接觸器等，如圖1c所示。繪制輸入輸出（I/O）分配表，明確元件代號、作用、輸入輸出繼電器的編號等，如表1所示。
外部接線圖的確定 外部接線圖是把PLC的輸入、輸出、供電及控制元器件的接線關系畫清楚，是根據I/O分配表中的元件代號、作用、輸入輸出的編號來繪制的。
PLC改造繼電接觸器控制電路的程序設計
分析工作原理 詳細分析繼電接觸器控制的工作原理是用PLC程序設計的前提。如果對繼電接觸器控制電路的工作原理分析不全，功能不能完全地表達出來，用PLC改造成的控制程序就可能運行不正常，甚至不能運行。因此，首先要對控制線路的工作原理進行詳細分析。
確定控制要求 設計任何一個PLC控制系統，如同設計任何一種電氣控制系統一樣，其目的都是通過控制被控對象來實現工藝要求，提高生產效率和產品質量，最大限度地滿足工藝要求；在滿足工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統簡單、經濟、實用及維修方便；保證控制系統的安全、可靠。
梯形圖設計 根據I/O分配表將繼電接觸器控制電路轉換成對應的梯形圖并進行優化。繪制梯形圖時應做到：（1）梯形圖的各種符號要以左母線為終點從左向右分行繪出。（2）觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。（3）不包含觸點的分支應放在垂直方向，不可水平方向設置，以便于識別和對輸出線圈的路徑控制。（4）如果有幾個電路塊并聯時，應將觸點的支路塊放在最上面。（5）遇到不可編程的梯形圖時，可根據信號流向對原梯形圖重新編排，以便于正確進行編程。
PLC改造繼電接觸器控制電路的實例
具體以PLC改造正反轉串電阻降壓啟動控制電路為例來說明。電氣原理圖如圖2所示。
分析工作原理 （1）能實現正反轉串電阻降壓啟動，并具有雙重聯鎖保護。按下正轉啟動按鈕SB1，接觸器KM1得電動作，電動機串電阻R降壓正轉啟動，同時KT線圈得電開始定時；當定時時間到，接觸器KM3得電動作，電阻R被短接，電動機M進入正常正轉運行。當按下反轉啟動按鈕SB2時，SB2常閉觸頭先斷開，接觸器KM1先失電，接觸器KM3也失電；SB2常開觸頭后閉合，接觸器KM2得電動作，電動機串電阻R降壓反轉啟動，同時KT線圈得電開始定時；當定時時間到，接觸器KM3得電動作，電阻R被短接，電動機M進入正常反轉運行。（2）按下停止按鈕SB3，接觸器線圈均失電，主電路電動機M停止。（3）若電動機過載時，KH常閉觸點分斷，接觸器線圈、時間繼電器線圈均失電，電動機M停止，起到保護作用。
輸入輸出（I/O）分配表 根據控制要求確定輸入輸出（I/O），輸入信號有4個，輸出信號有3個，如表2所示。
外部接線圖 在繼電接觸器控制電路中，停止按鈕SB3是常閉觸點、熱繼電器用常閉觸點，與PLC輸入端相連時停止按鈕應用常開觸點、熱繼電器KH觸點應用常開觸點，這樣當PLC主機通電后輸入端就不會直接有輸入信號，如圖3所示。
梯形圖設計 根據繼電接觸器控制電路圖2轉換對應的梯形圖如下頁圖4所示。
問題分析 （1）外部接線圖中停止按鈕SB3、熱繼電器過載保護觸點KH用常開觸點，相對應的X3、X4在梯形圖中應用常閉觸點，保證程序正常運行。（2）由于繼電接觸器系統是并行工作方式，即繼電器的所有觸點的動作是和其線圈通電或斷電同時發生的，而PLC是串行工作方式，即指令的分時掃描執行，同一個器件的線圈工作和它的各個觸點的動作并不同時發生，存在輸入輸出滯后，即工作過程分輸入處理階段、程序執行階段、輸出處理階段三個階段進行循環掃描。如圖5所示，輸入信號在第一個掃描周期的輸入處理階段之后出現，所以在第一個掃描周期內各數據鎖存器均為“0”狀態；在第二個掃描周期的輸入處理階段，輸入繼電器X0的輸入鎖存器變為“1”狀態，在程序執行階段Y1、Y2依次接通，輸出鎖存器都變為“1”狀態；在第三個掃描周期的程序執行階段，由于Y1的接通使Y0接通，Y0的輸出鎖存器驅動負載接通，響應延時最長可達兩個多掃描周期。實驗證明，圖4中當X1接收輸入信號時Y1接通同時T0得電計時，5s后Y3接通；當X2接收輸入信號時Y1失電Y2得電而Y3不能失電T0始終得電，不能實現串電阻啟動控制。整理優化后的梯形圖如圖6所示。
用PLC改造繼電接觸器控制電路可以解決控制電路接線復雜、觸點多、故障率高的問題，還可以實現集中控制，減少二次接線和投資費用，改造簡單。
參考文獻：
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[3]王國海.可編程序控制器及其應用（第2版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.
[4]李敬梅.電力拖動控制線路與技能訓練（第4版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.
關鍵詞:信號系統;信號機點燈電路;雙熔絲自動轉換裝置
Abstract: This paper describes the Nanjing Metro Line main line signal lighting circuit dual fuse transformation process, increase the lighting circuit dual fuse automatically installed for the device by way of redundancy to improve the signal device reliability. Mainly from the equipment principle, a description of the problem and affected by the failure, cause analysis, corrective measure, the working principle, costing six aspects are described.Keywords: Signal system; the signal lighting circuit; dual fuse automatic conversion device
中圖分類號：U231+.91文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）
1設備原理介紹
南京地鐵一號線的信號機系統是由德國西門子信號控制系統（室內）與國產信號機（室外）共同組成。采用行車值班員在LOW上操作排列進路命令或相應信號機打開了自排（或追蹤）功能，經過聯鎖計算機判斷該信號機是否可以開放信號，把開放信號命令通過光纖發給現場接口柜（DSTT）內對應的STEKOP板，在STEKOP板內通過光模轉換，把SICAS的光信號轉為模擬信號傳給信號機驅動模塊（DESIMO），進行相應的燈位轉換，室內的220V電源通過信號機熔絲（250毫安）送到DESIMO后，傳到信號機內的點燈單元驅動燈位轉換，并點亮室外信號機燈泡。如下圖所示
2故障描述及故障影響
一號線全線有信號機65架，共有165個點燈燈位，目前在線使用了330個信號機的點燈熔絲。由于該類型的電燈電路的熔絲只是在送電回路的正負極中串入保險，當電路中出現電流瞬間變化，超出熔絲容量時，電路中某一個熔絲就會正常熔斷，停止給室外電燈單元的電源輸出，造成室外信號機燈泡滅燈，促使后續列車在該架信號機前方的列車立即停車，列車只能以低速、目測駕駛方式闖信號通過，擾亂了正常的運營秩序，降低了地鐵運營安全。
據統計，南京地鐵一號線自2005年開通運營以來，到2011年截止，因為信號機點燈熔絲斷絲造成信號機滅燈故障每年不少于十次，尤其是隨著設備使用年限的增加，該故障呈逐年上升之勢。
3原因分析
通過示波器比較測試波形，我們發現信號機點燈電路中使用的多功能點燈單元裝置，在上電瞬間向電網產生的浪涌現象和正常工作期間對交流電源產生的諧波信號比較，對波形產生的畸變進行研究與測試，產生的畸形波形的最大峰值是正常值得11倍左右，這是造成熔絲斷絲的根本原因。
4改造措施
優化信號機點燈電路中的熔絲電路結構，在目前電路使用的熔絲兩端并聯一個付熔絲，并且串入一個雙熔絲自動轉換裝置。在電路工作時，當主熔絲斷絲時，通過雙熔絲裝換裝置快速將副熔絲接入到電路中去，保證信號點燈電路的不間斷工作，同時雙熔絲轉換裝置會給出點燈報警，提醒信號維修人員進行熔絲更換。該雙熔絲裝換裝置由通號中心和南鐵院信號技術研究所共同研究開發。
該裝置目前已經在小行站X0407信號機上的進行了一個多月的實驗。從實驗的結果滿足解決問題的需要。
5工作原理
5.1雙熔絲自動裝換裝置的工作原理圖
5.2雙熔絲自動裝換裝置使用元器件：
電阻100K0.5W250V2個
發光氖泡（LED）2個
繼電器（磁保持）1個
5.3雙熔絲自動裝換裝置工作原理說明：
主熔絲正常工作時，利用主熔絲短路副熔絲與繼電器線圈組成的串聯電路，使繼電器線圈無電，繼電器落下狀態；
主熔絲斷絲時，繼電器線圈得電，勵磁吸起，同時副熔絲短路了電阻R1和副熔絲氖泡，該氖泡滅燈，繼電器勵磁后，接點11與12接通，該組接點短路了繼電器線圈，副熔絲仍然通電。繼電器吸起后，利用其21與22接點接通主熔絲氖泡電源，使其點亮，顯示主熔絲斷絲報警；由于繼電器是磁保持繼電器，在繼電器得電勵磁吸起后，通過副熔絲和其11\12接點短路了繼電器線圈，使繼電器不會在信號機點燈電路中產生分壓，但其依然會保持在勵磁吸起狀態。
6改造成本核算
具體成本如下：
電阻100K0.5W250V2個 0.3*2= 0.6元
發光氖泡（LED）2個0.4*2=0.8
繼電器（磁保持）1個85.5元
電路板裸板（軍工級）3塊3元
設備外殼1個15元
關鍵詞 單片機；方位控制；電路模塊
中圖分類號TP368 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）71-0185-02
隨著科學技術的不斷進步和自動化程度的日益提高，單片機憑借其成本相對較低，可開發性強，功能多樣化，在電力電子和實時對象控制中得到了廣泛的應用。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，計算機的網絡通訊與數據傳輸，錄像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具等等，這些都離不開單片機。我館的展品正是利用單片機這一特點開發出來的。
1 展品概述
1.1 展品展示效果描述
展項由操作臺、潛水艇模型和盛水容器構成，觀眾可以通過操作臺上的上浮、下潛和前進、后退以及左右轉向操作桿來控制潛水艇模型在水中以三維方向航行。潛水艇模型的動力由模型內部的鋰電電池組供給，控制采用聲納遙控技術和無線電技術來實現。展品主要展示密度變化引起沉浮的現象。潛水艇通過先進的聲納遙控裝置來控制潛水艇在水中下沉、上浮、前進、后退、左轉和右轉，使展品對潛水艇的展示更完整，更具有科技性和參與性。
1.2 展品控制系統介紹
潛水艇展項由充電系統、聲納遙控裝置、控制系統、執行機構等構成。
充電系統用于給展項的鋰電組充電，保證潛水艇的能源供給。
聲納遙控裝置用于控制潛水艇的水中航行，或上浮或下沉，聲納遙控裝置發出調制后的控制數據，而位于潛水艇中的數據接收器解調出所含的控制信息，再通過控制系統對數據進行處理，從而控制執行機構動作其中包括提供模型動力的直流電機，給排水泵以及氣囊等。
控制系統由單片機控制實現，此展項分兩部分，操作臺控制系統和潛水艇控制系統兩部分。分別處理各自的運行指令。潛水艇具有防滲透，防銹能力。
2 現狀
我館的展品 “潛水艇”是深受游客歡迎的互動展品之一，經過三年多的運行，發現原有的控制系統對電池的保護和信號控制等方面存在很多不足，且缺乏模塊化的設計，在出現故障時，排查線路和檢測元件的工作量相當大，不易復原。再加上“潛水艇”外表已經老化，漏水嚴重，造成艇內大部分元器件損壞，無法控制。
3 故障分析與改造方案
在供應商無法對其做出改造或提供改造方案的前提下，我們通過仔細研究分析該展品的故障原因，為更好地與游客互動，經過可行性分析，決定有針對性地對其進行改造，即在除了原模型的外型和結構不變下，重新設計電子電路，對“潛水艇”的核心系統做出全面的改造，讓“潛水艇”能再次“服役”。
全新的“潛水艇”還是采用單片機電路作為主要控制電路，從實際情況出發，應用模塊化電路的設計理念，加入了遙控發射接收電路，充放電保護電路，二級保護電路和電源不足指示電路等模塊，各模塊既獨立又統一，使系統運行更加可靠、穩定，且便于以后對故障部分的排查與維修。
主要故障原因及其解決方法如下：
1）操作臺控制系統CPU損壞
全新控制系統的主要電路應用了AT89C52作為主要處理芯片，利用其I/O口與其他設計的電路模塊進行拼接，使得電路清晰，且便于排查故障和維修。部分代碼如圖1：
圖1
2）無線收發模塊故障
全新的遙控發射電路安裝在展品的控制臺，應用較為常見而且相對穩定的PT2262作為發射電路的主要組成，由于“潛水艇”的前進和后退是同一電機的正反轉，為消除人為誤操作和電路故障引致的短路現象，電路用繼電器實現互鎖。如圖2所示：
圖2 控制臺遙控發射電路
圖3 電池充放電保護電路
3）電池損壞無法充電
為了避免鋰電池的過充電和過放電的不安全問題，并防止鋰電池特性劣化，應對鋰電池的充放電作適當的處理，故在主電路加入電池充放電保護電路，如圖3所示。
4）電池電壓過低
為方便展教員在電源不足時及時充電，以及避免反復對鋰電池充電，延長鋰電池的使用壽命，故加入電壓不足指示電路，如圖4：
圖4 電壓不足指示電路
根據公式：Uout=R1*UI/(R1+R2) 對電池電壓進行檢測，當電池電壓小于Uout時（本設計Uout取12.8V，即R1和R2的比例滿足25:38即可），IC的2腳輸出低電平，接在潛水艇的頭部的紅色指示燈亮，提示充電。
4 改造后運行情況
自2010年下半年對“潛水艇”展品的控制部分重新設計改造后，展品存在的故障和不可靠因素得到排除，展品的可靠性和可操控性都得到了很大的提高，運行至今未出現電氣故障，運行狀態良好，提升了展品的展示效果。
關鍵詞 電纜控制；軌道電路；信號燈；點燈方案
中圖分類號U21 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2013）101-0194-02
0 引言
包蘭線鐵路是我國鐵路運輸的重要運輸段，為了使其更好的完成國內交通運輸任務，鐵路部門對包蘭鐵路蘭州局管段內，線路總長度為99.3㎞，跨越8個站的惠農至銀川路段進行了信號自動閉塞改造施工工程。值得一提的是該路段正是寧夏回族自治區內包蘭鐵路干線提速工作的關鍵路段，因此對該路段進行信號自動閉塞改造工作勢在必行。該工程改造的主要內容是對該路段區間內的64D半自動閉塞改造為自動閉塞系統，改造主要方法為ZPW-2000A無絕緣軌道電路以及車站電碼化。由于該路段站點間距過長，所以該路段的施工任務具有一定的施工難度。
1項目路段問題提出
包蘭線是我國鐵路交通主要線路之一，其對于我國西北運輸起到了至關重要的作用。站點間距距離長是包蘭線的特點之一，其站點平均距離超過14.3㎞，其中個別站點間的距離甚至長達20㎞“惠農～銀川”。當站點間距過長時就會出現軌道電路與信號機之間距離過大的情況，這種情況的出現使得控制電纜必須要加長，控制電纜一旦加長不僅會給項目工程施工帶來問題，還容易出現使用安全問題。筆者在本文中僅針對兩個問題進行探討：問題之一缺少ZPW-2000A型號的無絕緣軌道電路調整表來對超過15㎞以上的軌道電纜進行控制；問題之二站點距離過長必然會導致電纜線路壓降增大，進而使電纜內電壓無法滿足線路遠端信號機點燈基本電壓的需求，為信號機的正常點燈工作帶來困難。包蘭線在我國鐵路運輸的地位非常重要，為了保障該線路的正常通行和使用，解決“惠農～銀川”路段長區間電纜控制軌道電路及信號機點燈問題的工作刻不容緩。
2路段現場調查分析
想要對該路段“惠農～銀川”的電纜控制軌道電路及信號機點燈進行改建施工，就必須要先對該路段的現場施工情況有一個詳盡的了解，為此對該路段的情況進行了系統的調查。經過調查發現該路段道渣情況較好，橋梁也都為鋼筋混凝土材質，為軌道電路的傳輸提供了客觀條件。與此同時也發現了該路段共存在的問題，問題之一：該路段部分有軌線路的控制電路的長度長達18㎞，（注：ZPW-2000A型號軌道電路控制電纜規定長度分為10㎞、12.5㎞、15㎞三個線路規格），18km的電路長度超出了ZPW-2000A型號控制電纜規定長度的最大規格。問題之二：電纜線路過長的情況下，會使電纜線路電壓達不到信號機點燈要求，從而為線路行駛帶來問題。
3項目路段解決方案
3.1 電纜控制軌道電路過長的解決方案
想要不采用增加中繼站的辦法來解決“惠農～銀川”路段電纜控制線路過長的問題，為了保證軌道電路和信號機能夠正常工作，可以對ZPW-2000A型號軌道電路采用電氣絕緣法。ZPW-2000A型號無絕緣軌道電路由主軌道電路以及調諧區小軌道電路兩部分組成，其中調諧區小軌道電路部分的主要工作任務是為主軌道電路進行延續，該電路部分不僅有抗干擾性能高的優點，還具有傳輸性能好的優點。電氣絕緣法對該路段的使用有效的將該軌道電路與其他軌道的電路區分開來，從而消除了機械絕緣而導致的火車車輪對軌道的沖擊影響。為了實現對“惠農～銀川”路段控制電纜過長情況的控制與處理（最長長度為18㎞），根據對ZPW-2000A型號軌道電路系統技術性的分析，設計出了對長度為15㎞～18㎞電纜控制的軌道電路調整表。其規格要求為當控制電纜長度為18㎞時，軌道電路的長度必須要低于700m。
3.2信號機點燈問題的解決方案
根據對該路段實際情況的調查與分析，得出可以采用提高室內點燈電源電壓的方法，來解決信號機點燈電壓不足的問題。雖然電流的增大會導致控制電纜壓降增大，但在其壓降增大的同時室外點燈的電壓會隨著壓降增大的幅度出現電壓增高的情況，進而滿足信號機燈端點燈的電壓需求，因此采用提高室內點燈電源電壓的方法來解決信號機控制電纜過長而導致點燈電壓不足的問題是具有可行性的。
想要使用提高室內點燈電源電壓的方法來解決信號機控制電纜過長而導致點燈電壓不足的問題，需要經過非常繁瑣、復雜的計算。首先要對室內電源電壓提高的參數進行精密的計算，并選擇出與室外點燈設備匹配效果最好的室內點燈變壓器，經過計算得出可以采用BGT型號隔離變壓器作為室內點燈電源電壓的提升設備工具，通過將其與室內點燈設備的并聯，來增加電纜欣羨從而達到提高信號機點燈電壓的目標。由于該路段最長站間距為18㎞，所以該問題必須要考慮這一距離，所以設計人員又將18㎞設置為電纜線路長度來進行電路電壓的計算，經過計算得出信號機點燈電壓為176V；電纜芯線的壓降為129.6V；遠端信號機點燈電壓為305.6V。由計算可以發現18㎞電纜線路的信號機點燈電壓的實際要求為305.6V，那么將室內點燈變壓器的輸出電壓調整為320V，即可滿足遠端信號機的點燈電壓要求。
4 結論
經過對包蘭線蘭州局管內惠農至銀川線路工程施工段的改造，有效的將包蘭線該路段長區間的軌道電路進行了恰當的調整，并對該路段信號機點燈的問題成功解決。另外，該路段施工還克服了該路段站點間距過長的困難，可以不需要在過長的站點間距當中設置設備中繼站，在保證該路段正常工作的同時，大大降低了工程造價。目前該路段已經完成施工投入使用，該項目施工的成功經驗不僅為鐵路工程設計研究提供了新的思路，還為我國其他線路的自動閉塞改造工程設計提供了經驗。
參考文獻
[1]姬翠玲.長區間軌道電路及信號機點燈方案的探討[J].鐵道通信信號，2007，01：14-15.
[2]郝麗靜.電纜控制軌道電路及信號機點燈方案的應用[J].中國電子商務，2013，01：83.
【關鍵詞】DRM改造分析；具體改造方法；實驗與結論
現有中波廣播發射機能否滿足DRM改造要求，決定于承擔單獨DRM載波的能力，及在固定分配的帶寬內承載數字碼流的能力。實現DRM廣播，被改造的發射機要滿足條件包括噪聲、群時延和帶寬，和能適應帶寬要求的匹配網絡。
為實現DRM數字化調幅廣播的技術改造，傳統模擬AM廣播發射系統需要對音頻前端進行數字化改造即增加DRM編碼/調制器，和對發射機設備結構改造。DRM編碼調制器產生的DRM基帶信號為I/Q分量信號，以及通過I/Q分量信號計算得到的包絡信號。其幅度變化分量送到現有模擬AM發射機的調制通道；I/Q分量信號通過RF頻率合成器并變換為RF相位分量（Φ），送到現有AM發射機激勵通道。I/Q信號為數字信號，在頻率合成器中進行相位計算，并對直接數字頻率合成器（DDS）產生的射頻載波信號進行相位調制，相位調制的射頻載波饋入發射機、代替發射機激勵器產生的等幅載波，包絡信號饋入發射機音頻輸入端口，利用發射機的調幅功能實現對調相載波的幅度調制。然后將放大后的包絡信號和相位信號送到混頻電路中進行棍頻，實現DRM信號的功率放大與調制。這種方式充分利用了AM發射機的現有電路和設備。
一、DRM改造分析
模擬調幅AM廣播發射機處理音頻信號采用模擬技術或部分實現了數字技術。實現DRM數字化廣播技術要求傳輸數字信號需要對設備進行針對性的改造。傳統AM調幅廣播在功率放大部分之前音頻通道和RF通道相互獨立，功率放大合成后輸出調幅波。DRM廣播需要通過DRM編碼器對模擬音頻信號轉換為數字信號，同時對設備進行硬件改造，加裝軟件。圖1為數字調幅廣播（DRM）發射系統改造流程圖。
DRM編碼調制器包括音頻編碼電路、復用器、接口電路、信道編碼電路和OFDM模塊等部分電路。發射機硬件改造模塊包括數字RF激勵器、音頻通道數字處理電路和調整音頻與相位的延時系統電路。
要實現在模擬AM發射機上傳輸DRM信號，就要將由信道編碼器產生的數字基帶信號調制到發射機工作頻率上，實現這個功能需要使用數字RF激勵器代替傳統的載波發生器。模擬AM發射系統音頻信號的處理為模擬方法，處理的音頻信號不能滿足DRM廣播系統的技術要求，需要對音頻處理系統進行專門數字化改造。由于音頻通道和相位通道處理的信號路徑與過程不同（包絡信息和數字信息），最后由混頻器進行信號合成時將產生時延，這將導致DRM數字廣播信號不能正常發射，解決音頻通道信號和相位通道信號的延時控制問題需要將由信道編碼器輸出的數字基帶信號分別送至音頻通道和相位通道，即滿足相位信息和包絡信息輸入不同的通道。
通過分析可知，要實現模擬AM發射機的數字化改造，需要克服的技術難點可以通過增加數字RF激勵器、在音頻通道上加裝數字信號處理系統，增加音頻通道和相位通道的延時調整系統來解決。
二、具體改造方法
我們采用DX10KW中波發射機作為改造對象。DX系列發射機有固有的寬帶設計、群延時小、出色的信噪比和出色的寬帶輸出等幾個方面的優勢。采用DX發射機可以快速、方便，使用小的投入來實現中波高質量DRM的過渡。
由前面的分析可知，模擬AM廣播發射系統的DRM數字化的改造需要對發射機音頻系統進行數字化處理和支路延時系統改造、增加數字RF激勵器、編碼調制器。結合對DX10KW發射機的工作原理分析，數字化改造需要對硬件改造部分包括激勵器電路和模擬輸入電路，及模/數轉換電路，和更換RF數字激勵器。對控制部分的軟件進行改造升級，設置調制參數等?，F在確定調幅模擬發射機的數字化改造方案見圖2。通過對DX發射機的原理分析，我們確定的改造方法按如下步驟進行。
1）對需要改造的DX發射機進行系統調試并對技術指標進行測試，將改造前發射機的失真度、頻率響應度和信噪比三大指標優化，使發射機處于最佳的穩定工作狀態。
2）改造原發射機的模擬輸入電路，將貝塞爾濾波器電路旁路。DRM數字化廣播要求的頻帶較寬，貝塞爾濾波器限制了帶寬展寬，因此該通路必須被旁路以提供直流通道。模擬輸入板上用于直流電平控制和平滑濾波的輸入濾波器需要改成直流耦合輸入。調整直流電平滿足DRM調制器要求，控制載波功率輸出的直流輸入由數字激勵器提供，來自模擬輸入電路的直流輸出電平需要減小，可以通過調整模擬輸入板上的分壓電位器和電阻實現輸出直流電壓降低。為了滿足頻譜要求，需要去除72K三角波振蕩器，在模擬廣播下，少量的72K三角波信號可以起到平滑調制信號的作用，在DRM數字廣播下，這個信號需要被去除。
3）去掉原發射機的激勵器、模數轉換器和音頻處理器電路，由發射機的數字化改造模塊電路替代，完成RF載波信號產生，音頻信號的數字處理等?？梢酝ㄟ^兩個辦法實現更換RF激勵器和音頻處理電路，來提供數字音頻信號和RF信號到發射機的方法：通過外置DRM 數字編碼/調制器來輸出RF信號替代原發射機提供的載波信號；在原發射機上加裝DRM 數字編碼/調制器，原發射機的激勵器電路改為DRM 數字編碼/調制器，作為DRM發射機的RF源來提供OFDM調制的DRM信號。使用數字編碼/調制器自帶系統軟件來進行系統的環路自檢，設置DRM發射系統的各種傳輸參數。數字編碼/調制器的另一個重要作用是能夠調整發射機的包絡信號和相位信號的延時。DRM系統的傳輸方式、業務選擇、功能設置、參數設置都是通過設置數字編碼/調制器來實現。
4）改造原發射機的控制系統，對發射機的軟件和硬件進行部分升級。實現控制系統對DRM數字編碼/調制器的通訊與監控。對數據采集系統進行升級，擴展存儲空間，增加在DRM工作模式下的各種命令和控制流程。增加新增數字設備的檢測功能，升級自檢系統。
5）按照改造方案框圖（圖2）進行各功能單元的電纜連接，然后對發射機系統進行自檢，確保發射試驗可以順利開展。
完成以上步驟后，DX發射機的DRM改造可以進行最后的調試，發射DRM信號，進行DRM廣播的測試。
三、實驗與結論
在實驗前需要準備DRM專業接收機、網絡分析儀、頻譜分析儀、場強測試儀、誤碼率分析儀和示波器等實驗儀器。將改造的原發射機的技術數據備份整理共改造后分析使用，將該發射機近兩年收測的場強數值整理出來，標示出各收測點的位置和名稱。
使用網絡分析儀和頻譜分析儀測試發射機輸出端的帶寬和反射損耗等技術參數，對實驗發射臺周圍進行場強測試，收測位置和改造前收測位置一致。為了滿足帶寬要求，反復調整天調網絡，滿足載波頻率點駐波比
經過反復調整，發射機的數字輸出最大可達4.8KW，成功輸出DRM數字音頻信號。將發射機的輸出功率分別設置為3KW、3.5KW、4KW、4.5KW和4.8KW，輸出帶寬設置為10KHz，設置DRM工作參數為16QAM、編碼率為0.5、長交織、QPSK、A模式和AAC單聲道條件下測試。測試過程如下：
1）測試整機效率。整機效率是發射機的輸出功率與輸入功率比值。其中輸入功率包括所有供電設備消耗的總功率，輸出功率為發射機負載天線接收到的功率。測量要求整機效率要求≥75%。
2）測試信噪比。通過音頻測試儀測試信噪比，給發射機輸入1kHz單音頻信號，并進行100%調制，然后段開音頻信號，即100%調制時發射機輸出信號電平與純載波輸出信號噪音電平有效值之比，單位是dB，測量值要求≤-60dB。
3）頻譜在帶通濾波器之后取樣測量，發射系統輸出頻譜帶肩要求≥40dB。
4）測試調制誤碼率MER。調制誤碼率（MER）是反映數字信號質量的非常重要的指標，是調制后的符號位置與理想位置的比值。MER精確表明數字信號在調制和傳輸過程中所受到的損傷。調制誤碼率在發射機功率合成器后取樣測量，MER要求≥30dB。
通過以上指標可以總結出信噪比和整機效率指標隨著功率的降低而下降，頻譜帶肩和調制誤碼率指標則隨著功率的降低而上升。
關鍵詞：實訓設備;發動機電路;設備改造 前言
職業學校的教學理念就是要求學校盡可能接近企業的生產模式，要求學校教的技能與知識盡可能從企業中來，最后又回到企業中去為企業服務[1]。職業學校是培養高技能型人材的學校，要求盡可能貼近行業、貼近實際教學，所以，這就要求學校的實訓設備盡可能接近實際生產要求?，F有的實訓設備有的不能滿足要求，設備制造廠做的設備往往與實際不是很相符，再新進設備又將受到時間、場地和資金的影響，可能還達不到預期的效果，如果對設備進行改造將是可行的辦法，并且具有一定的推廣度。本文就對GA4D28TC型博世共軌柴油發動機實訓設備改進與完善進行詳細說明。
1.GA4D28TC型博世共軌柴油發動機實訓設備介紹
GA4D28TC型博世共軌柴油發動機實訓設備由發動機總成、發動機控制單元、原車線束、儀表總成、冷卻液溫度傳感器、油軌壓力傳感器、曲軸位置傳感器、空氣流量計、冷卻液溫度傳感器、噴油器、點火開關、整套散熱機構、柴油箱和油泵總成、蓄電池、儀表、壓力表、帶有完整彩色電路原理圖面板、外接式檢測端子、智能故障設置盒總成、可移動臺架等組成。
該設備在面板上有與電腦端子相連的孔位端子，各傳感器、執行器的端子也連到了面板，電路圖也在面析上，且電路圖的各端子與分別與電腦子和各傳感器、執行器的端子按電路的要求一樣連在一起，在不使用智能故障設置盒總成時，各電路都是相通的，電路圖與實物相連很直觀，接上智能故障設置盒總成時，可以利用智能故障設置盒總成對各電路進行斷路或短路的設置，這時，在面板上測量電腦端子與各傳感器端子或面板傳感器二端子的電阻就不通或電阻為零，很直觀形象，但實樣教出來的學生到實車上將無法動手。如果要在實物上進行檢測，每次都要將與電腦相連的端子進行插拔，與傳感器相連的端子進行插拔，由于我們是針對學生教學，插拔的次數將會比較多，導致插頭接觸不良或損壞，給設備運行帶來隱患，使設備使用壽命降低，為此對設備進行重新改造。
2.GA4D28TC型博世共軌柴油發動機實訓設備電路重新改造
2.1電路設計思路
在原電腦線束接頭中再并聯接上一個線束插頭，在相應的傳感器或執行器線束接頭上重新接上一個線束接頭，這樣在教學實施過程中進行檢測時就不用拔插頭，并在具有原有的功能情況下，又在不插拔插頭的情況下來檢測電路，使學生所學的操作方法與實車一樣，與企業的實施操作一樣，由于沒有進行插拔，延長了設備的使用壽命。
2.2實施過程
（1）購買發動機線束：查詢發動機線束編號及車型、發動機型號，找到相應的4S店，購買與臺架一樣的發動機線束。
（2）準備或購買相應的工量具及材料：萬用表、電絡鐵、焊絲、松香、熱收縮管、烤槍、尖嘴鉗、扒線鉗、剪刀、小刀、膠帶、插板、大頭針等。
（3）改裝過程：看懂電路圖，了解發動機線束每一端子的含義，查找每個傳感器和執行器與發動線束所對應的端子，然后將新買的線束與原線束一一對應（針腳和顏色），剖開新買的線束，為保證準確，我們每剪接一個傳感器線頭就焊上一個接頭，另一頭與發動機電腦端子相連的端子（必須找對線）進行焊接，焊接必須可靠。
（4）檢測過程：全部焊接好后再檢測一遍，確保無誤以后再啟動發動機，用解碼器讀取故障碼，清除故障碼，再讀取故障碼，無故障碼，說明電路及各傳感器、執器沒有問題，再用智能故障設置盒總成對設備進行設置故障，設備能按要求進行設置故障，改造成功。
3.效果評估
經過老師及學生對該設備的使用，都覺的利用這樣改造后的設備學的技能更實用，與企業實際排故及故障診斷一樣。
4.結束語
實踐證明，對實訓設備的改造完善不但具有周期短、投入資金少的優點，而且節省了大量人力、物力。經改進后的設備，不僅滿足了正常教學的需要，延長了設備的使用壽命，同時也解決了學校教與企業操作不一致的問題，使學生學到的技能與企業零連接。
參考文獻：
1、老房子是可以裝修的。
2、但是在裝修時一定要按照以下步驟進行：前期設計主體拆改結構優化隱蔽工程水路優化電路優化墻面、地面優化。此外，在老房改造時水電、墻面、門窗一定要重新設計、改造，這樣房屋才會更加實用、美觀。
3、一般老房結構設計都不是很合理，所以在改造時要重新進行結構優化，比如：可以將廚房做成開放式廚房，但是在改造時，不可拆承重墻，以免留下安全隱患。
老房子都存在電路老化等問題，已經滿足不了現代家庭用電需求了，所以在房屋改造時，電路是非改造不可的項目之一。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：西門子802S數控系統；控制電路
1 802S數控系統的基本功能與方案配置
德國西門子公司生產的802S數控系統是一種專門針對中國市場開發的經濟型機床數控系統。它采用32位的微處理器（AM486DE2）、集成PLC，分離式小尺寸操作面板、液晶顯示器和機床控制面板。802S可以控制2～3個步進電機驅動的進給軸和一個主軸。802S數控系統的基本功能如下：線性插補軸最多3軸（開環）；一個變頻器驅動的主軸，具有主軸編碼器反饋接口；PLC模塊具有16個輸入點和16個輸出點，經擴展可以達到64個輸入點和64個輸出點；支持中/英文轉換；螺距補償和間隙補償；具有RS232C串行接口，可以與計算機通信；具有故障報警信息顯示和診斷數據顯示；支持車削循環和銑削循環；刀具補償功能；螺旋插補功能；用戶程序存儲器256K；可以擴展兩個電子手輪；通過特定的參數設置可以獲得示教功能。
本文C616改造方案中的配置為：選用802S NC系統，含顯示和操作面板；根據X軸的進給功率要求，通過計算，選擇9Nm的步進電機；根據z軸的進給功率要求，通過計算，選擇12Nm的步進電機；X軸和Z軸驅動器，選用SETPD VEC型驅動器；主軸變頻器采用ATV-28HU90N4變頻器；主軸編碼器采用1024線變頻器；采用lOOVA的系統電源隔離變壓器；系統電源采用24V/4.5A電源；主電機仍采用原來舊機床的電機。
2 控制電路設計
2.1 主軸電路
（1）802S 數控系統的主軸速度模擬量控制電壓
西門子802S數控系統的主軸速度模擬量控制電壓為：DC-10V～+10V。其中0～+10V為主軸正轉速度控制（執行M3指令），0～-10V為主軸反轉速度控制（執行M4指令）。而變頻器的速度控制電壓為0～+10V，其正/反轉由變頻器的I/O端口輸入的狀態控制。如果直接把數控系統的速度控制模擬電壓輸出端直接與變頻器連接，將導致變頻器不能識別反轉控制電壓而不能實現反轉。電路KAl、KA2用于控制變頻器的正反轉，KA3用于對速度控制電壓的極性進行轉換，保證變頻器的速度控制電壓在反轉時也為0-+10V。
（2）變頻器故障報警輸出
變頻器的故障報警輸出作為系統的報警輸入，如果主軸出現過流、短路、過熱等故障時均可及時停止系統的運行，并發出報警信號。
2.2 軸限位與參考點返回電路
（1）軸的限位輸入端設置為負邏輯
采用負邏輯控制：使用限位行程開關的常閉觸點，當限位開關沒有壓下時I/O點與24V接通，當限位開關被壓下I/O點與24V斷開，機床限位。這種接法消除因線路開路而產生限位失靈現象，提高了限位電路的可靠性。限位輸入端采用負邏輯需對系統的相關參數進行修改。采用負邏輯輸入的方法，這樣有利于提高數控機床的可靠性和安全性。本次數控改造使用的數控系統為西門子802S數控系統，實現負邏輯輸入要軟件、硬件兩方面配合才能實現。
圖2.1所示的是負邏輯輸入的連接方法，信號輸入使用行程開關的常閉觸點。在正常情況下SQl是閉合的，該輸入點的邏輯值為“1”，當SQl被壓下斷開時輸入點邏輯值為“0”。這時要求通過數控系統的參數設置或修改PLC程序把該點邏輯值“1”設定為無效狀態，而邏輯值“0”設定為有效狀態。如果從+24V端子到PLC的輸入點之問的線路出現開路或接觸不良時，該點被認為有效，機床會立即報警，必須在電路連接良好的情況下機床才能正常運行。這種方法排除了因限位電路開路而造成故障的可能性，機床的安全性得到提高。
b.軟件設置
負邏輯需要把邏輯“1”改為無效狀態而邏輯“0”為有效狀態，是通過在西門子SINUMERIK 802S數控系統中改變參數實現的。
（2）參考點返回采用關方式
用行程開關做參考點返回減速開關，用接近開關作為參考點檢測開關。在各軸返回參考點時，先高速運動到參考點返回減速開關，將其壓下后反向慢速逼近參考點，到參考點檢測開關后完成參考點返回。由于這種方法使各軸在達到參考點前速度較低（可通過參數設定改變），所以精度較高并且可以消除絲杠的反向間隙。
2.3 電動刀架控制電路
電動刀架的刀位檢測霍爾元件為輸出電路為集電極開路輸出方式，不能與數控系統直接相連，需要在各刀位檢測電路輸出端添加集電極上拉電阻。如圖2.2所示。
2.4 驅動器與步進電機的連接線路
驅動器與步進電機的連接電纜采用數控系統配置的專用動力電纜。為保證步進電機的相序準確，必須按照系統說明書的要求連接，否則步進電機不能正常運轉。
2.5 系統接地電路
接地包括系統電源接地和步進電機驅動系統接地。分別如圖2.3、2.4所示。
良好合理的接地是系統可靠工作的重要保證。為提高系統抗干擾能力各須接地的設備均通過10mm2的接地線直接與接地排相連，地線排再通過16mm2的接地線與電源系統的地線相連接。這種接地方法可以抑制各設備間的共態干擾。
2.6 機床參數設置及控制元件
機床參數的設置應根據設計電路情況、802S系統的操作說明書以及C616機床的基本參數進行設置。針對C616普通車床的改造共用到如下元件：802S數控系統含有主機 操作面板驅動單元、步進電機（X軸9Nm，Z軸12Nm）；航空插件；繼電器；空氣開關；接觸器；起停按鈕；急停開關；小按鈕；三相吸收器；變壓器（用于步進驅動器電源和照明）；導線；電纜；風扇（用于強電柜散熱/操作柜散熱）；熱縮管；線號管；電源指示燈；蜂鳴器；線槽和卡軌。
結論
本文對C616普通車床進行基于西門子802S數控系統的數控化改造，設計了其中主軸電路、刀架控制電路等部分。對完成改造后的機床進行安裝、調試，其性能滿足用戶使用要求。
參考文獻
在歐美等發達國家，理論與實踐教學的學時比一般為1：2或1：3，遠高于國內大部分理工科高校。長期以來，國內理工類高校實驗占教學之比重較低，普遍存在重理論輕實踐的傾向，這樣不利于人才的培養。教育部和財政部等單位于2012年2月了《關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》，[1]文中針對加強實踐教學提出了明確的要求和具體的措施。其中第5條指出：深化實踐教學方法改革，加強實踐教學方法是專業建設的重要內容。因此，需要從學生能力培養著手，對過去單一的實驗教學模式包括實驗內容、方法和形式等方面做進一步的探討和改革。
一、實驗教學內容的調整
“電路”課程高等工科院校是電子信息類專業的一門非常重要的專業基礎課。我校電子信息工程學院12版教學大綱規定，電氣類專業的“電路”理論課程在大一的下學期開設，教學共計劃84學時，其中理論課時占64個，實驗課時占12個，共安排6次。實驗涉及到的課程主要內容有：電路的基本概念與基本定律、電阻元件的VCR，電源的等效變換、線性電路的基本分析方法、基本定理、含有理想運放的電路分析、一階電路的時域分析、二階電路的時域分析、正弦穩態電路的分析等。
針對新形勢下對人才培養的要求，“電路”課程的實踐教學改革應該采取對不同教學對象因材施教、人盡其才的分層次教學方法，實踐環節的內容和形式應多樣化。作為民族院校，生源的差異性較大，對基礎較差的學生要求完成必做的驗證性實驗；對基礎較好的學生除完成基本要求之外，還要完成綜合性實驗；對動手能力強和創新意識強的學生，可分成興趣小組，完成設計性和自定項目的實驗。分層次的實驗教學可以充分調動不同層次學生學習的積極性，充分發揮其主觀能動性，為社會的發展培養和提供各種急需的復合型人才。[2]
在“電路”實驗內容的調整上，將原來只要求做驗證性實驗改為計算機仿真實驗和硬件實驗兩大部分，其中硬件實驗又劃分為驗證性、綜合提高性和設計性三個層次。
將計算機仿真技術引入“電路”實驗，[3-4]采用EWB計算機軟件進行仿真實驗，可以實現驗證性、測試性、設計性、糾錯性和創新性等不同形式的針對性訓練，有效地培養學生運用計算機提高分析、應用和創新能力。而且，對復雜的實驗過程在計算機仿真過程中會更便捷高效，可保證一些高壓強電實驗的安全性。安排的相關實驗內容包括電路的直流分析、一階RC電路的瞬時響應、二階RLC串聯電路的瞬時響應、電路的交流分析等。計算機仿真實驗安排兩次實驗，實驗內容在以上指定實驗中選做。
實驗硬件化三個層次的教學內容安排如下：
1.驗證性實驗
驗證性實驗也是基本實驗，教學計劃改革后保留少量的2-3個驗證性的實驗，要求所有的學生一人一組獨立完成。驗證性實驗的部分實驗電路已模塊化，在電路板上連接好；另外的一部分實驗電路要求學生根據實驗要求，自己用給定的元器件在面包板上搭建實驗電路。鑒于學生剛接觸電路實驗，驗證性實驗要求學生在完成指定實驗內容的同時，熟悉各種常規電子儀器儀表的使用，掌握對電路中關鍵物理量的測量方法，掌握常用元器件的識別方法，以及掌握搭建電路的基本技能，學會對實驗數據的分析和處理方法，旨在培養學生實事求是的良好的工作態度和腳踏實地的科學作風。
實驗內容包括：電阻元件伏安關系的測試、受控源特性的測試、疊加定理的驗證、直流電路中戴維寧等效和諾頓等效、交流等效參數的測量等。
2.綜合提高性實驗
綜合提高性實驗的目的是一方面要求學生能合理地選擇和使用元器件，另一方面培養學生扎實的基本功和嚴謹的工作作風，提高分析問題和解決問題的能力，以及撰寫小論文的能力，使一部分學生能夠脫穎而出。學生按照老師提出實驗任務和設計要求，設計好實驗電路、寫出實驗步驟、并估算各元件參數。實驗可讓不同層次的學生進行組合，不再局限于一人一組，安排1-2個實驗內容。內容包括：電阻網絡分壓電路設計、動態調諧電路的設計、運算放大器與有源器件、最大功率傳輸和匹配網絡的設計等。
3.設計性實驗
設計性實驗主要著重培養學生的靈活運用理論知識的想象力和創新能力，為社會的發展輸送高素質的專業人才。設計性實驗對學生提出了更高的要求，不再要求所有學生參加，將有選擇性地挑選有基礎扎實、能力強、有潛力和精力的學生參加，將他們分成興趣小組，由指導教師專門指導其完成設計性和自定項目實驗。通過設計性實驗可以進一步挑選，讓其中能力強的學生進入學院創新團隊，重點培養他們參加全國各類電子設計制作競賽，以獲得更多的成長機會。設計性實驗的內容包括：非正弦周期信號與選頻濾波電路的研究、波形產生和波形變換器的設計、直流穩壓源和恒流源的設計等。
在時間上，實驗室在一定條件下對學生開放；在內容上，除必做實驗外，還安排有選作實驗和采用現場指導、網絡答疑等多種指導方式；充分利用視頻、實物模型和演示等內容豐富、形式多樣的教學手段。對不同程度學生實行因材施教。
二、硬件實驗平臺的改造
我?！半娐贰痹囼灲虒W改造前主要是依托計算與試驗中心的電工實驗室來完成的。該實驗室使用的KHDG-1電工試驗平臺由于存在使用年限長，設備老化嚴重，維護維修不方便，實驗電路已模塊化固定，只能完成驗證性實驗，無法進行綜合設計型的試驗，根本不能滿足新形勢下我院“電路”課程教學改革和實踐教學的要求，以及由此課程展開的培養學生實踐技能和創新活動能力的需要。由此進行了實驗平臺的改造，自制了試驗箱，改造后的實驗平臺的功能主要表現在：
針對驗證性實驗，將實驗中的驗證性實驗電路模塊化；針對綜合提高性和設計性實驗，可以在實驗平臺上自由搭建實驗電路。
引入該電路實驗平臺后，使得“電路”實踐教學具有以下幾個特點：
新的實踐教學平臺的設計制作和實驗內容的調整，以及配套實驗教材的編寫。給任課老師一個提高理論教學與實踐能力的機會，尤其是對年輕教師，由此得到了鍛煉，從而促進了教學改革，使教學質量真正得到了提高。
新的實驗平臺的實施與使用，使學生盡快接觸到實際的電路元器件，熟練掌握元器件的識別與合理選擇及其正確使用，以及熟練掌握搭建電路的技能，在教學上可以靈活設置實驗教學內容。
通過實驗教學改革，提高了實驗平臺的實用性。靈活多樣的實驗內容，真正的使學生通過本課程和實踐環節的訓練后，具備從事電路設計的基本技能和實踐能力。
為創新性活動提供了一個良好的條件。實驗不再局限于課本上的理論知識的驗證，綜合性實驗和設計性實驗培養了學生靈活運用理論知識的應用能力，為學生提早進入各種課外科技活動、各類電子設計競賽等活動提供了良好的條件。
實現了資源共享和優化。新的實踐教學平臺的研制及使用，不僅降低了試驗教學的成本，而且改造后的實驗平臺也適用于其他專業相關學院如生醫學院、計算機學院等同類課程的試驗。
三、實驗教學改革后的效果
改造后的實驗平臺經過兩年多的實踐，表現出良好的教學效果，主要體現在以下方面：
1.規范和完善了教學體系和教材建設
根據新的教學大綱重新編寫了實驗教材， 增加了提高性、綜合設計性的實驗內容，符合了不同層次的教學對象，給學生個性的發展提供了空間和自由，調動了學生的積極性和主動性。
2.獨立性、自信心和學習積極性得到了鍛煉和提高
改造后的實驗平臺性價比高，可操作性強，可實現一人一組，真正使每個學生主動參與到實驗中去，切切實實的通過實驗達到提高，學生普遍反映效果好。基本實驗的完成效果非常好，大部分學生的自信心得到了很大的提升，所有學生的積極性都有明顯的改變。
3.提高了理論知識的靈活應用能力
由改造后的實驗平臺來實行分層次教學，最大限度提高了對理論知識的掌握和實踐的能力，使學生能真正透徹理解電路的基本概念并牢固記憶，切實掌握實驗的基本技能和基本方法，并將課本知識靈活的運用到實際問題中，提高了分析問題和解決問題的能力。
4.創新能力提高
綜合提高性實驗和設計性實驗教學的實施，充分發展學生學習興趣和個人專長，提高了靈活掌握和運用理論知識的能力，培養和提高了學生的創新意識和能力。
5.利用計算機仿真技術提高設計能力
將 EWB計算機仿真技術引入電路實驗，學生在仿真時可以放心大膽地連接電路，大大地激發了學生的創新意識和能力，教師著重引導學生對一個實驗嘗試多種電路，比較優缺點，選擇合適的方案，比較仿真軟件的分析方法、測量方法與硬件電路的異同以及測量結果的差異，引導學生去發現問題。
Abstract: Since there is no protective equipment in the stabilized soil mixing plant, accidents always happen threaten the safety of the persons. PLC is used to reform the WCD-500 to strengthen the control circuit because it has the advantage of low cost and effective. At the same time, PLC is used to start Y-Δ, saving intermediate relay, simplifying the control circuit to reduce the failure rate.
關鍵詞:PLC控制;WCD-500型穩定土拌和站;Y-Δ啟動;程序設計
Key words: PLC control; WCD-500-type stabilized soil mixing station; Y-Δ start; programming
中圖分類號:TU64 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)04-0233-01
0引言
WCD-500型穩定土拌和站攪拌鍋沒有防護設施,工人在清理拌和站攪拌鍋的時候,時常發生人員生命安全事故,通常,這些事故危害大,影響惡劣,給施工工作帶來阻礙,給家庭帶來破壞,給公司帶來經濟損失。而且,WCD-500型穩定土拌和站自動化程度低,人員操作復雜,一旦進入大干,操作人員往往加班加點,時間一長,思想疲勞,人員疲憊,操作不及時時常發生,操作錯誤也屢見不鮮,為了人身安全,生產安全,減輕人員操作強度,結合我公司WCD-500型穩定土拌和站的實際情況,采用PLC對WCD-500型穩定土拌和站進行改造,取得了良好的效果。此舉措不僅可以大大地降低操作人員的勞動強度,方便操作,節省大量的精力,而且在電氣系統運行可靠性有了顯著提高,清理拌和站攪拌鍋的工人的人身安全有了保障,工程的順利進展有了可靠保障。同時降低了穩定土拌和站的故障率,提高了穩定土拌和站的利用率,提高了公司的經濟效益。
1 WCD-500型穩定土拌和站PLC電氣控制系統設計
1.1 電氣系統的改造設計思路
為了人身、生產安全,我們在對WCD-500型穩定土拌和站改造中著重增強安全防護方面的設計,同時,對WCD-500型穩定土拌和站大功率電機的控制電路進行改造,將PLC應用到控制電路中,將消除繼電器斷線不能正常啟動、啟動時形成的弧光短路等故障。在具體設計思想上維持原繼電器、接觸器控制系統的邏輯順序和控制原理,在應用中取得良好的效果。
1.2 PLC的I/O點數選定
在控制電路中,輸入PLC的控制信號為32點,包括操作指令信號(如操作控制、按鈕開關等元件的觸點信號)和拌和站狀態信號(如卸料倉門狀態信號、存料倉門狀態信號、空壓機氣壓狀態信號、拌合站拌合鍋門狀態信號和拌合鍋電機運轉狀態信號等)。PLC輸出的控制信號點數為32點,包括動作執行元件(各接觸器線圈的控制信號)。
1.3 硬件組成
1.3.1 PLC系統
這是整個系統的核心部分,采用的是日本三菱公司的FX2-80MR-D型PLC。該機型為整體式PLC機,結構緊湊、體積小、重量輕,具有很強的抗干擾能力和負載能力,非常適合在料場的工作環境。而且FX2系列PLC機的最大的特點是在小型機上實現大型機的功能,可與計算機自由聯接。該機型有40個輸入點和40個輸出點。不帶擴展模塊,完全滿足系統的要求。
1.3.2 輸出驅動部分
因為輸出部分控制的負載多為感性負載,為此選用固態繼電器進行功率放大。但在電路中未加設二極管保護和過壓吸收電路;僅在發電機回路中加裝了過壓吸收保護電路。
1.4 PLC控制系統的程序設計
該控制系統的程序大多根據WCD-500型穩定土拌和站原電氣原理圖的控制方式編寫。在程序設計時取消了原電路中所有的中間繼電器、時間繼電器和大部分中間起聯鎖作用的接觸器的輔助觸點。這些裝置的功能完全由程序控制來實現,使電路得到了簡化且功能進一步增強。拌和站的電路分兩路,一路作為拌和站和工作現場的照明使用,另一路作為拌和站控制和運行供電,兩路分離,互不干擾,以供拌和站一旦出現事故時,拌和站正常照明,方便事故處理。
在拌和站拌合鍋的門上安裝行程開關,拌和站在啟動時,如果拌合鍋的鍋蓋沒有蓋好,各個電機都不工作;僅僅電鈴持續不斷的響動,提醒操作人員拌合站鍋門沒關,或有人工作,不要誤操作;提醒工作人員注意,拌和站將要運轉,注意安全,及時躲避。防止工人在清理拌和站拌合鍋時,被運轉的攪拌軸,攪拌至死,發生人身安全事故。
拌和站正常開動時,旋轉開關,電路接通,PLC按照設定程序自動運行,首先PLC定時器計時,電鈴持續響動3分鐘,定時器動作,控制空氣空壓機的繼電器動作,空壓機運轉,當空壓機的氣壓值達到要求時,空壓機停止運轉,當氣壓值低于要求時,空壓機自動運轉。當空壓機的氣壓值達到要求后,控制卸料門的PLC輸出繼電器動作,卸料門開啟,檢驗卸料門完好與否。然后,控制出料皮帶的電機的繼電器動作,帶動出料皮帶的電機運轉,出料電機運行30秒后,控制拌和站拌合鍋的PLC輸出繼電器動作,電路接通,電機運轉,帶動攪拌軸運轉,30秒過后,控制上料皮帶的PLC輸出繼電器閉合,電機運轉,上料皮帶運行。這次改造改變了拌和站原有的出料皮帶電機、攪拌鍋電機、上料皮帶電機的繼電器同時動作,電機同時啟動,避免用電電壓瞬時減小,保護了電機。而且,有效避免人員在清理拌合鍋時,電機運轉,攪拌軸旋轉,將工作人員攪拌這種事故的發生。設置了急停按鈕,在拌和站運轉的時候,遇到特殊情況,按下此按鈕,可斷開拌和站的供電,有效保護人身、設備的安全。
2用PLC實現電機的Y-Δ啟動
PLC實現拌合鍋攪拌電機Y-Δ啟動的電路控制原理,與拌合鍋攪拌電機用接觸器,繼電器控制啟動的原理一致。拌和站拌合鍋攪拌電機電路中所需要的輸入輸出點比較少,本電路中輸入信號有:啟動信號、停止信號、熱繼電器動作信號,和拌合鍋攪拌電機運轉狀態信號。輸出信號多一些,因為PLC輸出點的限制,需要利用小型繼電器在PLC和接觸器之間進行轉換,輸出信號有:電機Y型啟動的繼電器、電機啟動的主繼電器、電機Δ型啟動的繼電器、熱繼電器動作報警、電機Y型啟動指示、電機Δ型轉換指示等信號。用PLC實現電機的Y-Δ啟動,消除繼電器斷線不能正常啟動、啟動時形成的弧光短路等故障,PLC以弱電控制強電,省去控制繼電器,節省線路減少了故障率,運行成本低。PLC的輸入、輸出部分和固態繼電器均有發光二極管顯示,方便了檢修人員查找電氣故障,提高了檢修效率,進而提高了拌和站的利用率。由于PLC在設計制造時充分考慮到控制現場的環境問題,并采取了多層次、多種有效措施來提高工作可靠性,因此,采用PLC實現電機控制,特別適合工作環境條件較惡劣的料場。
3結束語
采用了PLC改造拌和站電氣控制系統,改變了以往因攪拌鍋沒有防護措施,發生人身安全事故的狀況,有效保護人身、生產的安全,提高了公司的經濟及社會效益。PLC的輸入、輸出部分和固態繼電器均有發光二極管顯示,方便了檢修人員查找電氣故障,提高了檢修效率,進而提高了拌和站的利用率。
參考文獻:
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【關鍵詞】單片機 自動化 設備自動化 改造應用
單片機的誕生為設備自動化改造創造了途徑，提供了技術支持，有效彌補了傳統機械設備不足，實現和機型設備自動化。自動化機械設備的應用，徹底改變了傳統生產模式，有效解決了以往生產中機械設備危險性高，操作難度大等一系列問題，提高了設備操作安全性，降低了操作難度，提高了生產效率，縮短了生產周期，減少了生產活動中人力物力的投入。毫無疑問，自動化機械設備當前已成為主流生產設備。因此，我國在機械設備改造中應加強對單片機的應用，利用單片機提升機械設備智能化、自動化水平。
1 單片機功能和特點
單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術，把具有數據信息處理能力的：中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口以及中斷系統等集成到一塊硅片上，構成一種小而完善的微型計算機系統。單片機在工業控制領域被廣泛應用，如：實時控制、智能儀表、電力工業等等。單片機具有邏輯控制能力和數字控制能力，結構緊湊，體積小，質量輕，功耗低，而且擴展性好，能根據預先設定的程序，完成一系列的生產操作。根據使用功能的不同分為多種類型，主要類型有：通用型、工控型、專用型等。單片機控制系統結構由：控制系統、傳感系統、軟件系統、進給機構系統等幾大部分組成。單片機最早出現于一九七一年，早期應用于工業控制領域，九十年代應用到電子領域，處理能力得到大幅度提升，主頻也已經超過300MHz。而當代單片機智能化、自動化、集成化程度越來越高，且體積越來越小，更融入了納米技術，甚至已達到14 nm，不論是性能，還是功能都非常強大，基本實現模塊化，為設備自動化改造提供了技術支持。
2 單片機在設備自動化改造中的應用
通過設備自動化改造，便能實現設備自動化，使設備能在不借助人類外力輔助下，自動完成一系列生產作業步驟，代替人工勞動，能有效降低生產勞動強度，提高生產力，推動經濟發展，促進產業升級。因此，設備改造中應加強對單片機的應用，利用單片機進行設備自動化改造。下面通過幾點來分析單片機在設備自動化改造中的應用：
2.1 軟件設計
單片機功能的實現需要以軟件系統為依托，自動化系統需要以軟件基礎為平臺運行，所以設備自動化改造中軟件系統設計占據重要位置，是整個設備自動化改造設計的核心。在軟件設計中要考慮設備對系統的需求，考慮功能實現以及各子系統間的協調。基本設計思路是將輸入的變量進行處理和邏輯運算后，經由輸出口輸出，發送指令，完成操作。具體設計應采取模塊化設計思路，基于各功能模塊的協調來進行程序的修改與調試，降低設計難度和設計任務量。而且模塊設計容易擴充升級，能為設備升級預留空間。
2.2 控制總電路的設計
控制總電路設計影響系統控制靈敏性和控制性能，是使各子系統協調工作的關鍵所在，若控制中電路設計方面存在問題，可能會導致控制系統失靈或誤動現象發生。單片機結構緊湊，指令系統功能強，而且系統資源占用小，控制總電路設計中要考慮到控制的及時性、穩定性、安全性，如有特殊功能需求這需要考慮特殊功能擴展需求和中繼系統擴展。另一方面，輸入和輸出電路設計方面，要對尋址方式進行合理設計，確保選址方式的合理性，避免地址和數據的沖突，造成時延等問題的發生，對影響系統靈敏性產生負面影響，所以應采用線選法和譯碼法進行尋址功能設計。而在輸出顯示中要根據單片機時序分析，有效處理地址信號，以便于及時應對輸入變化，鎖存輸入狀態，確保輸出的準確性和有效性。
2.3 驅動電路設計
單片機軟件系統與硬件系統的協調需要依靠驅動來實現，若驅動電路設計存在問題，將導致軟件系統與系統無法協調工作，直接影響系統功能。驅動電路設計方面要考慮輸入輸出信號處理，自動化控制過程的協調，端口驅動連接方式，確保單片機與控制器件相連。開關信號驅動的執行元件有可控硅，繼電器等，執行元件根據執行信號進行相應工作。
2.4 軟硬件抗干擾設計
工業生產用單片機工作環境特殊，所以設備自動化改造中應對工作環境進行考慮，強化系統的抗干擾能力。發生干擾現象不僅會影響系統穩定性和可靠性，發生誤動現象，而且可能導致癱瘓，甚至設備損壞。例如，諧波干擾、信號干擾等等。抗干擾設計方面，要從硬件抗干擾和軟件抗干擾兩方面來考慮。如，通過加裝續流二極管消除反電勢干擾。在軟件抗干擾方面，必須考慮到軟件安全和穩定問題，確保軟件的兼容性和穩定性。若軟件方面存在BUG或崩潰現象，必然會影響系統穩定性，導致系統發生一系列錯誤問題，直接影響系統正常，導致自動化功能無法正常實現，甚至威脅生產安全，所以必須做好設計。
3 結束語
新時代背景下，社會生產中機械化、自動化程度越來越高，設備自動化發展已成為必然趨勢。而單片機的出現為設備自動化改造提供了可能，突破了傳統技術限制，解決了機械設備自動化操作與控制問題，全面提升了生產效率和水平，同時有效降低了生產成本，為企業獲得了更多利潤。但具體改造中，必須做好系統設計工作，確保設計合理性。
參考文獻
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