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2.1电气工程及其自动化技术在变电站的应用
电力设备运行的平稳、安全以及可靠是电气工程及其自动化技术的基本保障，所以对电力设备进行在线监控、系统保护以及调动控制等措施是必不可少的，但是由于社会经济的不断发展，科学技术的不断进步，变电站的电力设备也逐渐增多，并且电力设备之间的联通方式也越来越复杂，为了确保电网的安全运行，电业部门，投入了大量的人力物力和资金，将电气工程自动化技术引入到了变电站的设备控制之中，应用全微机化设备代替了原有的常规电磁式设备，应用计算机光缆或者电缆作为了电力信号电缆，使得变电站控制中心对变电站设备的控制变得快速而又安全。所以电气工程及其自动化也成为了变电站建设过程中的重要组成部分，进而保证了变电站的自动化调控模式的高效率，所以对变电站实施自动化改造是必不可少的。
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机械设计制造以及实现工业生产的自动化需要做很多的准备工作，其中包括要拥有良好的产品设计模块、保证产品的加工具有系统性、对于产品的销售要具有规划和策略，同时对现有机械制造体系进行整体的改造和完善，保证行业能够具有一定的竞争力，在国际竞争市场中可以站稳脚步。机械设计制造以及自动化的实现离不开先进技术的支持，对于发达国家而言该技术已经较为成熟，但我国目前能处于发展阶段，相应的技术体系还需要进一步完善。针对我国目前机械制造及自动化工业发展的实际情况而言，我国一直都在加强对其的研究力度，具体的来说，CIMS技术在我国的应用越来越为广泛，我国目前建有很多关于该技术的实验室，并且通过一定的实际操作对该技术体系不断进行改良和完善，我国先后开展了很多关于CIMS技术的研究项目，对CIMS工程软件不断进行更新，优化。机械设计制造行业与IMS软件有着很大的联系，可以说二者相互影响，相互制约，因为会涉及到企业产品设计自动化的实现，工艺设计自动化的实现。加强对制造业质量技术的改善，建立良好的信息数据库，可以为我国机械制造行业经济的发展增加源源不断的动力。目前我国仍有许多机械制造企业的管理信息系统存在很多缺陷，导致先进的CAD技术不能与企业的机械制造相融合，最总导致企业的自动化生产水平不高，数控机床技术的广泛应用，制造行业的技术和设备也需要进行一场巨大的更新。二十一世纪是信息时代，也是机械制造领域需要大跨步的时代，一方面给我国国名经济的发展带来了巨大的机遇，另一方面也对我国机械制造行业的发展带来了巨大的冲击，因为我国机械制造领域的自动化水平与西方发达国家相比较仍有一定的差距，如果不能够改变成产技术落后，制备工艺落后的现状，则会对我国工业的国际市场竞争力带来极其不良的影响。可以说实现全球化、科学化、自动化等模式是我国机械设计制造领域发展的必然趋势。
3关于机械设计制造及其自动化技术应用环节的多元化分析
3.1机械设计制造及其自动化技术的应用趋势
为了保证我国机械制造企业的长期发展，落实好基础环节的自动化模块是非常必要的，从而进行机械加工体系的健全，进行可编程控制器、工业机器人的有效应用，立足于我国经济的发展情况，进行制造业基础工作体系的健全，实现其内部各个环节的协调，以应对机械设计及其制造的国际化潮流。在当今国际科技应用背景下，进行先进性的制造技术的应用是必要的，这涉及到机械制造自动化技术、信息技术、传感技术等的应用，保证现代系统管理体系的健全，积极做好相关的生产组织管理工作，进行高新技术的普及，让制造及其自动化技术真正实现其系统性、整体性，从而保证我国制造业国际竞争力的提升。这对于机械制造成本提出了更高的要求，其产品开发模块、工艺设计模块、加工制造模块等面临着巨大的挑战。如何做好机械制造体系的整体性应用工作，这是当下制造业发展所必须要解决的问题。机械制造业的市场竞争核心，就是生产率的提升，保证其市场全球化的拓展，进行劳动生产率提升，进行生产成本的控制，保证其制造成本、制造质量等的优化，这离不开对先进机械制造及其自动化技术的更新。
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2.1能耗大。虽然电气工程自动化技术的出现为人类的发展进步做出了巨大贡献，但是我们不能因此就看不到其本身存在的弊端，其中，摆在当前最为棘手的问题就是对于能源的消耗过大。在电气工程自动的发展系统本身带有复杂性，被应用的范围逐步扩大，对于能源的需求量也与日俱增。电气自动化是以消耗电能为主，作为当下最为先进的技术之一，对其本身最为基础的要求就是要做到在运作过程中保证误差小，并且准确有效，所以，就需要大批量的电气设备共同运作，如此，对于电能的消耗可谓是不计其数，与我们国家提出的走绿色节能的可持续发展道路存在差距。2.2质量水平较低。就现阶段的发展而言，电气工程自动化技术已经得到的飞速的提升，但纵观整体发展情况而言，其质量水平还处在发展低端。尤其是最近几年，人们对于生活追求的品质不断攀升，相应地也加大了对电气自动化水平的要求，但是我国对这一领域研究的时间还不是很长，对于相应的管理流程和先进的发展模式还不能很好的予以把控，特别是在自动化工厂的生产环节，相关人员只关心结果而忽略过程中的质量问题。但是，众所周知的是，如果电气的生产质量得不到有效的保证，就会发生一系列的用电事故，严重的会造成爆炸、火灾等重大安全事故出现，需要引起人们的深思。2.3集成化程度低。 顾名思义，集成化的主要运作原理就是把所有需要的东西做还集合工作，上文已经提到过，虽然电气工程自动化近年来的发展势头迅猛，但由于起步过晚， 虽然在努力的向集成化方面靠拢，确切的来说，现在还处于自动化阶段，技术水平发展有限，集成化技术还不成熟，各个体系和功能之间还无法做到有效的集成连接。所以，还达不到及时实现资源的有效共享，在一定程度上影响了电气自动化功能的发挥，使电气自动化工程技术滞后。
3对电气自动化工程中节能设计技术
3.1减少线路传输产生的耗损。由于无法对线路上的电流做出改变，所以也只能通过减少电阻来有效降低电能在传输中产生的耗损。所以，可以从这几方面做起，减少导线电阻：（1）使用功率较小导线；（2）使用相对较短的导线。这样做可以避免在布线过程中少走弯路，减少人员的工作量，有效减少电能耗损，同时在安装变压器时候与负荷中心保持较短的距离，也是减少供电的距离；（3）使用截面积大较大的导线，如果条件允许，可以选用较大截面积的导线，有效减少电阻产生的耗损。3.2无功补偿。电力系统在运行的过程中，配电设备中的无功功率占有较大的容量，所以存在较为严重的电能耗损的情况，不仅影响到电压，还对整个电能的质量造成不良的影响。对使用者来说，无功功率主要表现在功率低，尤其是当功率过低的时候，用户需要向相关部门缴纳一定的罚款，因此如果说能够使用合适的无功补偿设备，就可以保证功率的平衡，有效提高供电质量。工作人员在操作中要尽量减少对电能不必要的耗损，从而确保电气工程的安全运行。如果导线受到电阻的影响，那么由电机产生的电能就不能被变压器更好的吸收，同时没被吸收的那些电能在电流传输的过程中会被释放出来。同时由于无功功率产生了一定的作用，因此可以让电容器和无功功率进行抵消。利用电气相关设备在进行无功补偿时候，有几处要格外注意：（1）利用电容器在进行无功补偿的时候，一定要根据电压容量，电压负荷，自然功率，目标功率等参数来确定电容器的容量，同时如果在无功补偿的环节中发现产生了谐波，需要通过串联定量电抗器来消除谐波；（2）以参数的物理量来确定无功的电流，功率的参数，从而有效避免投切振荡现象。
4结束语
综上所述，电气自动化对于节能设计的要求是为了响应绿色生产的理念，也是为了响应可持续发展的需求，同时也是时展的必然趋势。虽然我国现阶段在电气自动化的节能设计中取得了显著的进步，但是随着社会的发展，电气自动化节能技术仍然需要进行不断完善和发展，不断优化配电设计，在科学利用电力资源的同时，还需要不断提高电力系统的运行效率，并最终达到节能的目的。
作者:吴尚坤 单位:山东钢铁集团日照有限公司
参考文献
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1．广告三维动画设计三维动画设计最主要的一种类型就是广告三维动画设计，以商业化广告为目的，利用多媒体技术，丰富广告内涵，提高广告的表现力，从而吸引消费者，引导购物。广告三维动画设计具有很强的目的性，时间短，但是所要展示的内容却要有针对性，能够吸引人、感染人，实现商业化广告效果。所以在广告三维动画设计中一般为了将广告内容更加的形象化、生动化、具体化，往往采用多种特效技术，如:粒子效果、滤镜效果等，将广告动画美化，提高广告动画的表现力和吸引力，达到引导消费者消费的目的。
2．影视三维动画设计影视三维动画设计主要是与影视相结合，将影视作品殊的镜头和画面通过三维动画设计合并成影片需要的特效。随着影视制作技术和设备不断提高和完善，人们对影视动画的要求也越来越高。在影视作品中为了能够有效的提高特殊镜头的感染力，给人以更大的视觉冲击和巨大的视觉震撼，提高影视作品的艺术性。在影视作品制作中采用三维动画设计，结合多种多媒体软件，使影片发挥最大的表现力，以达到特殊的影视效果。利用三维动画设计，影视动画的展现将更加的真实，更能够促动观众的情感，为影视作品提供更多的展示平台，实现影视作品的真实化，给人以更广阔的视觉享受空间。
3．游戏三维动画设计游戏本身就是一个绚烂的，跳跃的，丰富的场景和画面，游戏不同于一般的影视作品，具有真实存在的人，而是一个完全虚拟的平台。三维动画设计在游戏的开发设计中起着关键性的作用。游戏中的场景、人物、活动等都是通过三维设计制作的。利用三维技术，将游戏中的人物、场景生动形象化，利用环境效果，运动效果等特效，构成一个虚拟却真实的世界，从而使游戏更加的吸引人，使游戏者在游戏中感受到乐趣。
4．工业三维动画设计三维设计运用在每一个所需要的行业中都发挥着巨大的作用，在工业设计领域，三维动画仍然起着十分重要的作用。利用三维动画技术将工业的设计以立体的、空间的形式表现出来，能够完整的、真实的模拟工业设计的流程和布局，这样就能更加简单的观察设计中存在的不合理的地方，能够有效的调整方案规划设计，使工业设计流程布局更加的合理化和科学化，这样就有效的减少了工业施工过程中存在的问题，提高了工业的成功率，有效的节约了时间。
5．建筑三维动画设计建筑三维动画设计与上述工业三维动画设计类似，都是利用三维动画技术，将建筑进行全方位的展示，提高建筑设计的效果。三维动画设计技术将想象变为现实，以有限的视觉设计效果展示无限的设计空间。在未来建筑设计要求不断增加的前提下，为了节约建筑成本，减少建筑施工过程中存在的问题，就必须将三维动画设计具体的应用在建筑设计中，以三维动画技术展示建筑设计的空间效果图，使人们能够更加全面的、立体的感受整个建筑的整体效果，提高建筑价值。
6．机械设计中的三维动画机械设计中的三维动画能够有效的将机械的各个部分以及各个零件的运动关系，通过电脑真实的、客观的表现出来，使其能够从整体上把握机械设计，还能较快发现机械在细微之处存在的不足，并加以更正，避免了生产出产品后再进行更正，节省了大量的原料和时间，提高了生产效率。在机械设计中运用的三维动画，要掌握相关的软件，电脑系统配置要高，要满足软件的运行。在机械设计中的三维动画的创造是有步骤，分过程进行的，一般而言主要分为三个部分:第一，动画编导。它是机械设计的一个前期的准备工作。首先，设计人员对产品进行大致的一个三维模拟，将回路中的线路设计成场景，展示产品流程原理。其次，最重要的，单个的装置可以按照准备好的路径运行，在电脑上面放大检测，观察其运行情况。最后，合理的配置相关的配件，掌握好它们之间的工作原理，使整个流程更加的快速、顺畅。动画编导需要掌握相应的知识和技术，能够灵活的运用软件设备，有效的减少机械设计中的错误和偏差，提高机械设计的合理性。第二，资料收集。资料收集的途径有很多种，如:网上查阅、图书馆等。主要收集的都是机械设计相关的内容和设备，如:收集路径、机械设备，基本流程、三维几何尺寸等。提高机械设计的效率。第三，建立模型。一般而言建立模型也分为设计水平不高的产品和设计难度系数大的产品。前者建立模型的方法有很多种，并且都简单易操作。但是对于后者模型的建立就必须贴近原产品，模型建立难度大、时间长。下面主要就设计难度大的产品模型建立提出集中方法:第一种方法:创建实体模型，通过微调相关的比例修改产品尺寸，准确的把握好尺寸大小，抓住关键点建立基础模型。第二种方法:通过函数程序在客户端应用程序中创建对象，然后再分别创建一些子对象，最后通过这些子对象来完成实体的构建和编辑。编辑完成后再保存结果与原模型进行对比。在创建子对象以及对于实体的构建和编辑都可以通过软件内部的宏功能轻松的实现。这种方法相对比较省时省力，适合创建一些结构单一、建模步骤较多的零部件。但是如果所需要创建的模型需要很多宏的时候，就比较容易出现差错。
三、数字艺术设计中三维动画设计过程
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1 实践教学体系建立的目标及基本要求
1.1 目标实践教学体系建立的目标是培养德智体全面发展的，能适应社会主义现代化建设需要，具有电力系统及其自动化、继电保护及自动化、电气技术、计算机应用等方面的基本理论素质、专业基本知识和较高综合素质的复合型高级工程技术人才。毕业生能在电力部门、科研院所、国民经济管理部门、工矿企业等单位从事与电气工程有关的系统运行与维护、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析以及电子与计算机应用等工作一线的应用型高级技术人才。
1.2 要求根据专业培养的目标，本专业学生必须具有以下能力：
1.2.1 具有较扎实的数学、物理等基础知识，具有良好的人文社会和管理科学基础及外语综合能力。
1.2.2 系统地掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论知识，主要包括电工理论、电子技术、信息处理、控制理论、计算机软硬件基本原理与应用等。
1.2.3 获得较好的工程实践训练，具有较熟练的计算机应用能力。
1.2.4 了解本专业学科前沿的发展趋势。
1.2.5 具有较强的工作适应能力，具备一定的科学研究、科技开发和组织管理的实际工作能力。
2 实验、实践教学的安排
通过对电气工程及其自动化专业培养要求的分析，并考虑学院所在地区大量水电站的修建及工业园区的兴建对电气专业人才的需求情况，对西昌学院电气工程及其自动化专业的实践教学环节几经修改，最后的专业实验、实践教学的课程安排如下：大学一年级除了公共实验课以外，专业实践课有大学物理实验、电路原理实验；大学二年级的实验、实践课程有：电路原理实验、计算机辅助设计上机练习、数字电子技术实验、电机实验；大学三年级的实验、实践课程有：PLC实验、PLC设计、微机原理实验、运动技术设计系统、继电保护课程设计、发电厂实习、单片机控制实验、专业英语读写训练、数值计算方法上机实验、项目管理案列分析、自动检测技术设计；大学四年级的实验、实践课程有：变电站（所）实习、生产实习、计算机仿真技术上机练习、电力市场调查毕业实习、毕业（论文）设计。 3 科学合理性的分析
3.1 形成模块化、系统化的教学体系整个教学体系分为三个模块，为公共实践必修课、专业实践必修课、专业实践选修课。这三个模块之间相互联系，应用于某个学科方向或学科方向的分支形成体系和系统，使实践教学的内容从相对独立到学科融合，使学生从单门课程、系列课程到专业方向的实验，由点到线、由线成面、由面建体，逐步的、分层次的、全方位培养实践能力和创新意识[1]。如学生将专业实践必修课中的数电模电与专业实践必修课中的单片机和自动检测技术这几门课程相互联系起来就能向计算机控制技术发展。
3.2 分层次提高学生的实践能力一年级为公共基础实验训练阶段，如外语视听、计算机上机、体育、社会实践等，还有专业实践如普通物理学实验，大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是对学生进行科学实验基本训练的重要基础。二年级为专业基础或专业技术基础实验训练阶段，如模拟电子技术实验，数字电子技术实验，这些实验使学生掌握了基本电路参数测量方法，常用电子仪器使用方法以及中、小规模数字集成电路使用方法。三年级为学科专业主修及专题设计性实践训练阶段，如PLC实验和设计，继电保护课程设计，同时还安排学生到发电厂实习，使学生进一步了解、熟悉专业知识及其在发电厂的应用，培养学生学习专业知识的兴趣，使学生树立专业思想。四年级为专业综合能力，安排学生毕业实习，将前三年学的理论知识和实践相结合，将各门课程相结合最后进行毕业设计。培养了学生的创新精神和创新能力，提高学生的工程设计和综合应用素质。各教学层次均有课程实验教学，实践教学环节从基础到专业、自底向上可形成体系，从单一实验到综合实践环节，分模块、成系统的培养学生的实践能力，使学生从进校开始就接受由易到难、由简到繁、由浅入深的实践训练。
3.3 增加实践教学的比例在教学计划的编制中，落实《西昌学院本科学分制实施办法》中实践教学模块学分不低于三分之一的总体要求，充分体现了应用型人才培养目标，达到培养服务于地方经济和社会发展需要的应用型高级技术人才。
3.4 其他强弱电结合能，强电包括了电机、继电器等，弱电包括了单片机、自动检测技术等，他们的结合能向控制方向发展；电工技术与电子技术结合向电力电子方面发展；软件与硬件结合；元件与系统相结合。专业宽，既具有电气工程方面的专业知识和技能，又有自动化和信息技术方面的基础知识和基本技能，可以使学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练。
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1 概述
MES生产执行层系统（Manufacturing Execution System）的概念由美国先进制造研究协会（AMR）于1990年11月首次正式提出，1997年国际联合会（MESA）了6个关于MES的白皮书，1999年美国国家标准与技术研究所（NIST）将MES有关概念规范化，2000年美国国家标准协会（ANSI）陆续了SP-95系列标准。MES系统在发达国家已实现了产业化，在医疗产品、塑料与化合物、金属制造、电气/电子、汽车、玻璃纤维、通讯等行业均有应用，国内MES市场处于起步阶段，目前MES已在钢铁、石化、汽车、烟草等行业有应用，且开发完成了若干自主产权的MES系统，如上海宝信MES、中国石化MES（S-MES V1.0）等。随着对离散制造MES探索性研究，国内市场上也出现一些针对离散制造业的MES产品，如ICON-MES、OrBit-MES、天为MES等。
MES市场行业特色明显，要求开发团队对行业工艺生产流程有深入和全面理解，对于MES厂商更要把握好产品标准化和客户需求差异化平衡，虽然国内外MES应用取得了一定成效，但是存在着MES产品市场处于一个分散状态，MES的应用价值得不到管理层的充分认知等不足，随着信息技术在制造企业的推广和应用，MES系统的未来被越来越多的人看好。煤制天然气企业是国家示范工程，对MES系统功能设计和实施研究案例对行业信息化建设有重要意义。
2 现代煤制天然气企业生产管理特点
煤制天然气企业以煤为原料，经过加压气化、变换冷却、低温甲醇洗和甲烷化等主工艺生产天然气，通过长输管道输送给用户。作为现代化的煤制天然馄笠担其生产管理特点主要表现为生产管理数字化、精细化，生产决策可视化、智能化，充分利用企业信息化推动企业降低成本、增强效益、不断提升煤制天然气化工产业化水平。
3 MES系统设计
煤制天然气企业MES设计主流技术包括计算机操作系统（主要采用Windows平台、Unix平台和Linux平台）、数据库技术（开发商主要采用SQL Server和Oracle数据库）、MES体系结构（主要采用C/S、Web使能、瘦客户端等体系结构）、开发应用技术（（MES系统的开发主要采用DCOM、COM+，Active-X、XML，DotNET、J2EE，ODBC、OLE、OPC技术）和系统可配置性（通过标准化、组件、库和客户化定制4个指标评价）、集成技术。本文设计思想为强化生产过程自动化与信息化融合，应用集成技术完成MES功能、技术、安全、可靠性等设计，建立国内煤制天然气企业生产执行系统MES。
3.1 功能设计
根据煤制天然气企业生产管理特点，确定MES系统功能包括生产统计、管线监控、物料移动与平衡、罐区管理、能源管理等功能模块，实现生产运营管理、生产统计管理和生产管理功能。MES功能模块设计内容不是固定的，可根据企业特点、需求、管理模式等因素有所增减。图1为MES功能模块设计图：
3.2 技术设计
要实现MES设计功能，必须借助于网络设置、系统开发、数据库建立等措施，其中来自生产的数据是基础，并且这些数据要做到数出一门量出一家，数据单位要统一。技术设计主要包括五个步骤，即数据源（实时数据、质量数据、关系型数据、衡器数据、SCADA系统数据等）数据集成（数据抽取、数据加工与整合等）数据管理（管道运行监控数据、化工装置监测数据、生产执行数据、汽车衡轨道衡数据等）数据应用（实时监控、开发报表、对外集成、生产计划与统计、生产调度等）展示结果（以画面、图表等形式展示）。
3.3 系统集成设计
MES在企业信息化架构设计中处于中间层，是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁，起着承上启下的作用，它一方面接受PCS发出的生产指令；另一方面加工处理PCS的原始数据，为ERP提供及时、准确的生产数据。由此可见，MES系统必须与企业PCS、ERP系统实现集成，为系统之间的数据存取和数据交换提供接口。在集成时，涉及实时数据库、衡器数据库、实验室管理信息系统等接口协议、通信方式、数据传输格式等，这就需要信息化技术人员进行全面考虑，最好在详细设计阶段之前，与DCS、PLC、SIS等厂家开设计协调会，明确接口方式及协议，为MES系统读取数据源打下良好
基础。
3.4 安全设计
MES应用的前提必须保证数据、服务器等具有很高的安全性，若不安全，MES应用不仅起不到良好作用，而且会给企业带来巨大损失，因此安全需求必须作为MES设计的重要部分。MES的不安全对象主要包括业务数据、用户身份、运行服务器和运行系统、数据库和主机。为了保证数据等信息的安全性，安全对策就是保密性，即用户通过统一方式实现用户身份验证，并根据自己的权限在不同的子系统中完成各自授权。
3.5 可靠性设计
为了提高系统高效率和可靠性，主要考虑系统双机热备、数据库备份等方法。对运行服务器避免单点故障，对运行系统的平稳运行建立备份策略。
4 MES系统实施
4.1 结构组织
一个项目的实施，首先应设立组织机构，根据项目特点和技术，设立项目经理，实施组、业务专家组、信息专家组和系统开发组，应分别设立组长，根据岗位职责，完成各自工作。组织机构设置根据项目规模大小、定编定员等情况，可以适当变化。
4.2 关键技术
MES系统实施重点考虑系统集成性和完整性，关键技术主要包括模型搭建、可组态易保护的通用体系架构和分层次核心数据库设计技术等，技术路线如表1
所示：
4.3 预期成果
按照MES系统设计方案，通过系统建模、系统调试、系统上线试运行，做到数出一门量出一家，实现设计全部功能，为调度人员做出作业计划和优化提供平台，该系统应用到企业生产和管理中，运用信息技术指导生产，提高生产水平和能源利用率，增加企业效益。通过设计和实施过程，预计总结出MES系统相关论文5篇，结合煤制天然气企业现状，相关论文对以后MES系统研究打下基础。
5 结语
本文煤制天然气企业MES系统设计与实施研究目的是利用信息化手段提高企业生产自动化水平，促进工业化与信息化融合，帮助企业达到“安稳长满优”目标，进而提高企业市场竞争力。随着信息技术的快速发展，企业信息化建设的重要性已凸现出来，国内煤制天然气企业处于起步阶段，且处于良好势头，这也给信息化建设和工程建设同步建设创造了机会，本文MES系统设计与实施在这样的背景下提出，对正在信息化设计阶段的企业具有指导和示范作用。
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以太网（Ethernet）出现于1975年，1982 年成为IEEE 802.3 标准的第一版本。1990年2月，该标准正式成为ISO/IEC 8802.3国际标准。进入21 世纪以来，以太网技术开始应用于工业自动化控制网络。工业以太网交换机是在商用以太网交换机（IEC 8802.3 标准）的基础上研制而成的，适应不同工业控制系统的功能和性能需求，适应各种恶劣环境的高可靠性数据交换设备。
2007 年12 月，IEC 出版了IEC 61158 现场总线第四版国际标准，包括EPA实时以太网在内的9 种类型的工业以太网进入新版标准。它标志着工业以太网技术成为与现场总线技术并列的工业自动化控制系统网络通信解决方案。由于以太网技术标准开放性好，应用广泛，使用透明、统一的通讯协议，以太网将成为工业控制领域唯一的统一通信标准。工业以太网为机器与机器之间的数据通信提供了统一的网络平台，是未来物联网的重要网络基础。工业以太网与商业以太网都符合OSI 模型，但针对工业控制实时性、高可靠性的要求，工业以太网在链路层、网络层增加了不同的功能模块，在物理层增加了电磁兼容性设计，解决了通信实时性、网络安全性、抗强电磁干扰等技术问题。目前工业以太网已逐步应用于电力、交通、冶金、煤炭、石油化工等工业领域中。
二、工业以太网技术应用在教学中的意义
结合我院实际情况，面向轻工行业中的印刷、包装、纺织、塑料等行业的生产现场自动控制，工业以太网仿真教学系统的研究在我系的多个自动化类专业的实际教学中具有很高的应用价值。并且这一领域的知识具有广阔的应用前景，对于学生将来在行业内部就业具有很强的实用意义。作为新兴产业，全球工业以太网行业目前正处于产业发展的导入期，最近十年的增长速度远高于互联网和现场总线的增长速度。
我们选择工业以太网技术来实现教学仿真系统主要是考虑到工业自动控制系统的网络结构发展越来越分散化，同时系统越来越复杂，内部的连接越来越高速化与紧密化，集中控制系统已经不能满足要求。系统细分成了独立的控制孤岛，因此对驱动器和用户接口的需求越来越多。分布式实时控制的前提及其确定性的概念是一种网络技术，其性能至少要高于现行的现场总线。传统的PLC技术不能满足这一要求。在所有的网络技术中，以太网技术是至今最理想的选择，它具有以下特点：
（1）高传输速率，目前到1000MB/s;
（2）高传输安全性和可靠性，集线器技术的确定性:
（3）几乎不需考虑网络的拓扑结构;
（4）传输物理介质:双绞线、光纤、同轴电缆;
（5）集线器的应用可不需考虑网络的扩展;
（6）建立一种标准:一个新的工控总线标准;
（7）与IT连接，“世界标准”的TCP/IP技术的应用;
（8）在整个网络中的随机网络存取技术;
（9）低成本高性能面向未来的开发;
三、POWERLINK成为中国工业以太网推荐性标准
2012年3月7日，国家工业标准委员会工业二部孙维女士宣布《以太网POWERLINK通信行规规范》获批成为中国国家推荐性标准，标准号GB/T-27960，这意味着POWERLINK这一全球范围广泛使用的实时通信技术得到了中国官方的认同和支持，并在全国范围内推荐使用。
POWERLINK通讯技术于2001年由贝加莱公司研发并推向市场，同年成立EPSG(Ethernet POWERLINK Standardization Group)联盟，如今POWERLINK已经成为国际标准（IEC61158和IEC61784-2），并满足工业安全标准IEC61508。全球已有240个机械制造商正在使用POWERLINK技术。
POWERLINK是一个严格且具有确定性的实时通讯软件协议，它完全建立在以太网硬件基础上，现在可实现波特率为1Gbits/s的安全通讯速率。POWERLINK不仅支持PLC，I/O以及运动控制数据的循环通信，同时也支持实时网络节点间的非同步通信，并且专门为这一目的预留有部分网络带宽。
四、基于POWERLINK的工业以太网仿真教学系统从站功能分析
工业以太网仿真教学系统从站是一种处于控制系统最底层的设备,需要有信息输入模块，如模拟量传感器或者是数字量IO输入，还需要有像继电器和机械开关这样的执行机构。但在本设计中由于只是实现POWERLINK网络的正常连接和通讯，所以没有必要花费更多的物力和人力在执行机构上。
仿真教学系统从站设计上主要需要一个主控芯片完成POWERLINK通讯协议，以及控制执行机构以实现POWERLINK主站下发的指令。在主芯片需要一个SRAM芯片做内存之用，以便处理器在处理网络协议的时候可以缓存网络数据。FLASH芯片用于存储部分掉电不能丢失的数据，如主站给从站下发的参数设置，以及一些系统信息等，以便在某个从站出现问题时能在不停掉整个系统的情况下，对其进行及时的更换。作为工业以太网从站，这里需要一个100M/s PHY芯片做网络通讯。最后还需要8个LED灯，以便学生在使用此仿真教学系统做实验的时候，通过眼睛能观察到从站对主站命令的执行情况。
五、从站硬件系统整体结构
硬件原理图的设计上，主要以满足从站设计要求为主，由于设计初衷是选择在FPGA内部放置一个Nios II内核作为核心CPU，对于Nios II CPU来讲需要外挂一片FLASH和SRAM就能作为最小系统工作起来了。所以，器件的设计上不必配备像DDR2这种高速的且必须用FPGA的专用管脚去连接的芯片。系统整体原理框图如图1所示。
图1 仿真教学系统从站原理框图
六、小结
本论文提出并实现了POWERLINK智能从站的硬件设计方案。本文基于Ethernet POWERLINK技术设计出以FPGA（现场可编程门阵列）为基础的POWERLINK智能从站仿真系统，目的是开发出一套对现有的POWERLINK技术平台进行虚拟化仿真教学的系统，以适应高职教育的特点。在教学中，学生可以通过该系统对POWERLINK技术有更加直观的认识和了解。
截至目前，由于时间与技术等诸多因素的限制，本文对基于POWERLINK的工业以太网仿真教学系统的研究工作还只是处于初级阶段。接下来我们要做的是，从站的器件选型、从站的重要器件原理设计、从站软件设计等方面的工作。
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根据本地区经济与社会发展对高技能专门人才的实际需求，基于电气自动化专业岗位典型工作任务，以能力培养为主线，将中（高）级维修电工、可编程控制系统设计师、机电一体化工等职业资格认证课程内容融入到专业课程体系。构建以电气控制系统的运行维护及技术改造；自动化生产线的组装与调试、维护和维修及电子线路的设计与维修等3大能力培养为主线的课程体系。有专业指导委员会对人才培养目标进行恰当的定位；根据培养目标，设计培养规格；根据培养目标与培养规格制定人才培养方案，人才培养方案拥有科学的理论、实践教学有机整合的模块化课程体系。 根据培养目标、培养规格与培养方案，以校内、校外实习实训基地为载体，采用“任务驱动、实境育人”的人才培养模式，采用“项目引导”、“任务驱动”、“学训交替”等多种工学结合适合职业教育目标的课程组织模式。通过毕业生的社会反馈，毕业生适应本地区社会经济发展的需求。
电气自动化技术课程的设置主要有两种方法，一是在保持原来开设的电气自动化基础课程基础上，将当前通用的电气自动化技术插入到传统技术课程中，如将 PLC技术或变频调速技术穿插到电机控制、接触器/继电器控制等技术中，以解决电气自动化技术课程不足的问题。二是单独开设自动控制原理、传感器、PLC、单片机技术、电力电子技术、变频调速技术、供配电技术、工业网络、组态技术等都课程，由于信息技术和计算机技术在电气自动化领域中的应用日益广泛，要求我们必须改革原有课程体系中陈旧的内容，并根据自动化技术的发展增加新的教学内容。
强调以素质教育为核心的“基础+专业”结构本科人才培养模式，随着教学改革新形势的不断变化而变化。学校制定和修订人才培养计划，要贯彻党的教育方针，遵循高等教育教学基本规律，主动适应社会、经济、文化和科技发展对人才培养的需要。固化学校已经取得的教育教学研究成果，借鉴、吸收外校教学改革的成功经验，体现学校定位和人才培养目标，反映学校办学特色。坚持知识、能力、素质协调发展和综合提高，使学生得到全面发展。坚持整体优化，科学地处理好各教学环节之间的关系；坚持共性与个性的充分结合，因材施教，促进学生个性发展；突出人才培养特色，满足行业发展需求，构建适应未来社会发展以及终身教育需求的知识结构、能力结构及综合素质培养。
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一．引言。
将水能转变为电能的机电设备称水电站动力设备。其在常规水电站和潮汐电站为水轮机和水轮发电机组成的水轮发电机组，及附属的调速器、油压装置、励磁设备等。抽水蓄能电站的动力设备为由水泵水轮机和水轮发电电动机组成的抽水蓄能机组及其附属的电气、机械设备。水电站的电气装置除水轮发电机及其附属设备外，还包括发电机电压配电设备、升压变压器、高压配电装置和监视、控制、测量、信号和保护性电气设备等。如何解决水电站建设施工中设备管理的问题也是当下相关部门必须要解决的问题。
二．水电站设备管理存在的主要问题。
1. 管理方面的问题。
1.1投资的盲目性，导致管理重视程度不够。
一些水电站，尤其是水电站是由一些个体企业及私人老板投资而成，这些群体对水电开发知之甚少，属于盲目跟从型的投资。他们有时为了自身的经济效益，盲目地追求产值最大化，狠抓发电环节，忽视了设备管理。甚至，直至设备出现了严重的问题，影响电站的生产和发展时，才会考虑设备的管理问题。
1.2. 管理不正规，导致管理的混乱性。
电站本身规模就小，投资不是很大。而开发商的目的是效益最大化，有的投资方为了节约投资，工程建设中不按建设工程的管理程序进行。首先是没有认真对电站的前期工作进行落实，实行“三边工程”。其次是没有招投标过程，不管施工队伍有没有资质，也不请监理单位来进行监督管理施工。最后是参建单位无质量监督体系，工程质量低劣，不经验收和安全鉴定就投人运行。没有安全保障体系，安全管理失控，导致安全事故频发。
2. 技术方面的问题。
2.1. 水电站因为其规模小，电站人数也比较少，运行与检修人员没有严格的区分，有的甚至没有检修人员，技术力量严重薄弱，设备检修与维护不成系统。没有正确掌握设备操作技能与维护的技术性规范，特别是对改造后自动化程度比较高的设备，对其检修更是无从下手。
2.2 随着水电站设备的不断更新，各型号设备在技术设计理念的区别，同类设备可能在工作原理、结构性能、自动控制、运行要求上存在差异，但一部分工作人员由于掌握的图纸及其他技术资料不足，导致其对设备状况的了解够细致；对于投入运行的新设备，一些工作人员由于对自身要求不高，对新设备投运前的技术培训、调试运行状况及设备运行数据的了解、分析不够重视,对新设备的技术了解不够全面、细致和严谨，对新设备运行技术容易存在一些错误的习惯性思维。
三.水电站设备管理的措施。
1. 建立规章制度。
据国家的法律、法规和有关规程, 结合本公司的实际制定《安全生产管理奖惩制度》、《生产事故调查实施细则》、《运行生产管理制度》、《厂( 站) 用电及通讯中断事故处理办法》、《反事故措施计划》等，以适应生产经营管理的需要。同时还应建立运行分析制度, 即对运行中通过仪表指示、运行纪录、设备巡检和操作等反映的各种问题和现象进行分析, 及时找出产生各种问题和现象的原因、规律, 并采取相应措施及对策。
2. 加强技术监督与设备评级。
水电站的技术监督是运用各种科学试验方法, 对各种设备进行定期或不定期的检验和检测,了解掌握设备的技术状况及在运用中的变化规律,保证设备有良好的技术状况。水电站的技术监督包括仪表、绝缘、金属、化学等十大监督, 关键是对仪表、绝缘、金属三项的监督。金属监督是监督各种金属部件在运行中的性能变化, 特别是水轮机的气蚀和泥沙对转轮的破坏和磨损, 易磨部位的磨损情况等。设备评级在水电站的技术管理工作中也非常重要,设备评级为三类设备的改造和更新提供了有力的依据。
3. 加强维护检修管理。
电站的维护及检修必须贯彻预防为主的方针,切实做到“应修必修, 修必修好”,切忌“硬拼、硬撑”。在“质量第一、安全第一”的前提下,结合实际进行挖潜, 积极推行技术更新、技术改造工作, 逐步把恢复设备性能转变到改进设备性能上来, 延长检修周期, 缩短检修工期, 保证设备的检修质量。强化设备缺陷管理周汇报制度和缺陷处理制度,制订《设备缺陷管理制度》, 各电站每周汇报缺陷情况, 运行管理部门进行统计汇总后交安生部专责进行审查。
4. 优化调度提高效率。
水电站在运行中应正确处理发电用水与灌溉、防洪等的关系, 实行优化调度。一是及时准确了解上游各水文站的水文预报资料, 并根据上游调节库容下泄流量对来水量进行析, 作好日( 周、旬、月、年) 水情、负荷预测, 确定运行方式。二是合理利用电站有效库容, 尽可能提高上游水位运行。三是利用丰枯、峰谷电价政策, 尽量做到早晚高峰多发电, 提高综合电价水平。四是机组的组合运行方式应按效率高、耗水低优先的原则, 保证机组在高效区运行, 以获得最大的经济效益。五是配合调度部门做好经济运行方案, 并要充分利用水资源, 最大限度地发挥电站发电效益。
5. 新建项目中的水电工程及防雷接地工程，在技术设计之前必须征求水电管理科的意见，施工中必须使用安全节能装置和节能计量仪表，工程竣工后应经水电管理科验收，验收合格并将竣工图纸、资料送交水电管理科备存后，方可接水接电。改、扩建水电工程及防雷（重复）接地工程、水电维修工程由水电管理科负责组织实施。
6. 主供水管上的阀门和消防栓由水电管理科和消防安全科专门管理，任何单位和个人未经批准不得无故开启
生产设备是生产力的重要组成部分和基本要素之一，是企业从事生产经营的重要工具和手段，是企业生存与发展的重要物质财富，也是社会生产力发展水平的物质标志。生产设备无论从企业资产的占有率上，还是从管理工作的内容上，以及企业市场竞争能力的体现上，它都占有相当大的比重和十分重要的位置。管好用好生产设备，提高设备管理水平对促进企业进步与发展有着十分重要的意义。
五．结束语
中国经济已进入新的发展时期，在国民经济持续快速增长、工业现代化进程加快的同时，资源和环境制约趋紧，能源供应出现紧张局面，生态环境压力持续增大。据此，加快西部水力资源开发、实现西电东送，对于解决国民经济发展中的能源短缺问题、改善生态环境、促进区域经济的协调和可持续发展，无疑具有非常重要的意义。另外，大力发展水电事业将有利于缩小城乡差距、改善农村生产生活条件，对于推进地方农业生产、提高农民收入，加快脱贫步伐、促进民族团结、维护社会稳定，具有不可替代的作用。水电开发通过投资拉动、税收增加和相关服务业的发展，将把地方资源优势转变为经济优势、产业优势，以此带动其他产业发展，形成支撑力强的产业集群，有力促进地方经济的全面发展。
参考文献：
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[4]初曰亭 龙滩水电工程施工设备管理 [期刊论文] 《红水河》 2006年4期
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地铁的供电系统为地铁运营提供电能。无论地铁列车还是地铁中的辅助设施都依赖电能。地铁供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。
地铁全面采用变电站自动化设计，由于变电站数量多、设备多，在加上其完善的综合功能，信息交换量大，而且要求信息传输速度快和准确无误。在变电站综合自动化系统中，监控系统至关重要，是确保整个系统可靠运行的关键。
变电站自动化系统，经过几代的发展，已经进入了分散式控制系统时代。遥测、遥信、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过通讯系统送至后台计算机系统。变电站自动化的综合功能均由后台计算机系统承担。
将变电站中的微机保护、微机监控等装置通过计算机网络和现代通信技术集成为一体化的自动化系统。它取消了传统的控制屏台、表计等常规设备，因而节省了控制电缆，缩小了控制室面积。
2地铁变电站自动化系统组成
在本地铁变电站自动化系统设计中，采用分层分布式功能分割方案。系统纵向分三层，即变电站管理层、网络通讯层和间隔设备层。分层式设计有利于系统功能的划分，结构清晰明了。系统采用集中管理、分散布置的模式，各下位监控单元安装于各开关柜内，上位监控单元通过所内通信网络对其进行监视控制。变电站自动化系统需要对35kV交流微机保护测控装置、直流1500kV牵引系统微机保护测控装置、380/220V监测装置、变压器及整流器的温控装置、直流/交流电源屏等设备进行监控和数据采集。
由于可编程序控制器技术经过几十年的发展，已经相当成熟。其品种齐全，功能繁多，己被广泛应用于工业控制的各个领域。用PLC来实现地铁变电站自动化的RTU功能，能够很好地满足“三遥”的要求。本系统采用了ModiconQuantum系列PLC，来实现变电站自动化的RTU功能。Quantum具有模块化，可扩展的体系结构，用于工业和制造过程实时控制。对应于变电站的电压等级和点数的多少，可以选用大、中、小型不同容盈的PLC产品。
随着当地保护装置功能的日益强大，可以通过与保护装置的通讯来实现遥控和遥信功能。一些特殊要求的情况下，采用DI,DO,AI模块来实现遥控和遥信。使用PLC的DI模块来实现遥信、用PLC的DO模块来实现遥控、用PLC的AI模块来实现遥测、用PLC的通信功来完成与微机保护单元的通讯。利用PLC的各种模块可以很方便的实现“三遥”基本功能。
3地铁变电站自动化系统设计
3.1系统结构
变电站管理单元内的主监控部分采用可编程控制器PLC。CPU模块采用80586处理器，主频66MHz，内存2M，并配有存放数据、可调参数和软件的RAM和FLASHMEMORY。能对CPU及I/O进行自诊断。
电源模块，采用冗余配置。电源采用冗余配置，系统输人两路直流电源，保证系统在1路电源失电时，系统仍可无扰动安全运行，提高系统的可靠性。通讯模块采用Modbus+通讯模块。系统结构如图1所示:
间隔层的微机保护装置经过RS一485总线分成几个组，连接到网桥的Modbus通讯口上，通过网桥收集数据并将这些数据通过MB+网络送到主监控单元PLC。
系统的主监控单元可通过可编程网桥编制不同的规约，满足与不同智能设备之间的接口需要。MODBUS网桥NW-BM85C002MB+网桥/多路转换器，每台网桥具有4个通讯口与间隔层的智能设备通讯，网桥将MODBUS协议的数据进行协议转化，通过MB十网络与PLC建立网络通讯，同时在中央信号屏中还配有可编程网桥NW一BM85C485，通过MB+网络与PLC连接，每个可编程网桥具有四个通讯协议可编程的RS一485口，在本方案中对其中的两个口进行编程，使之通过IEC一60870-7-101与中央控制中心通讯。
系统网络通讯层向上通过可编程网桥的RS一422接口采用IEC60870-5-101国际标准规约实现与控制中心通讯;向下网络通讯层通过网桥RS-422接口MODBUS标准规约实现与主变电站内的各开关柜或保护屏内的微机综合保护测控单元等智能装置通讯，满足变电所综合自动化系统控制、测量、保护的技术要求。通过网桥与智能设备及控制中心通讯，由网桥实现协议转换，降低PLC的CPU模块负荷率，提高系统的可靠性。
配置液晶显示器，用于变电所内监控、软件维护，设备调试，站控层操作等人机接口。带有液晶显示器实现站内数据的显示和控制。液晶显示以汉字实时显示所内所有事故、预告信号、所内各微机综合保护测控单元的运行状态。事件变位的内容、时间等。当多个事故信号同时发生时，液晶显示报警装置按新旧次序，在所内时间分辨率的范围内依次显示各种信息，并能存储。操作员通过按钮对显示进行选择，必要时操作员可通过该组操作按钮对开关进行所内集中控制。
“就地一远方”控制切换装置。为便于系统运行的需要，在中央信号屏内装有“就地一远方”切换开关，实现就地控制和远方控制之间的方式切换和闭锁。在变电站控制上，方便分层控制和管理。
系统的电源采用冗余配置，系统输人两路直流电源，保证系统在一路电源失电时，系统仍可无扰动安全运行，提高系统的可靠性。
3.2开放式、宜扩展性设计
可以与满足相应标准规约(profibus,spabus,modbus等)的其它公司相关的(IED)互联进行信息交换。充分考虑到变电站扩建、改造等因素，间隔层设备基于模块式标准化设计，可根据要求随意配置，变电站层设备设置灵活。
网络通讯层设计考虑到工业以太网、CAN、422、modbus+等现场总线的接口设计，能充分满足大流量实时数据传送的实时性和可靠性。
3.3软件设计
PLC软件方面，由于PLC以循环扫描和中断两种方式来执行程序。为了完成所有RTU功能，PLC采用循环扫描方式，与各个间隔层保护单元进行通讯。通过Modbus总线，读取各个保护单元的遥测、遥信信息，同时通过总线通讯对各个智能保护装置进行设点操作，实现对开关的遥控功能。本系统采用了Quantum系列PLC配套的con-cept编程软件中的FBD方式，进行了PLC的组态，实现了变电站自动化的三遥功能。
如图2所示的遥控功能的组态。通过使用合适的功能块的组合，可以实现你所要的功能。其中的功能块有concept软件的FFBlibarary提供的标准功能块，也可以自己定义，自己独特的功能块。
遥信的实现，有两种方式。一种是通讯方式，当变电站设备发生变位时，通过PLC与智能保护装置的通讯，读取变位的信息到PLC中，并将其上送给控制中心。另一种为D工模块方式，通过连接设备的位置继电器，PLC的DI模块能够感知设备的变位信息。
遥测的实现也包含两种方式。一种是通讯方式，PLC通过与智能保护装置的通讯，实时获取保护装置采集的遥测量信息，相当于由保护装置完成现场级的采集功能。另一种为AI模块方式，由PLC自己来完成现场的遥测量采集，并将采集到的数据存放在RAM中。网桥将RAM中的遥测量信息，作为二级数据，实时的与控制中心进行通讯。
网桥中的报文接收分析程序分析控制中心传来的报文，如果分析认为其是遥控报文，对其进行报文解析，将获取的遥控对象信息写入PLC，由PLC程序与智能保护装置通讯，来完成遥控功能。
3.4系统功能及特点
变电站自动化实施对变电站各种设备进行实时控制和数据采集，实现对各种设备的微机控制、监视、逻辑闭锁、微机测量以及实现所间开关联跳功能。
变电站自动化系统的特点:
(1)完善的自检功能，除通过通信对各单元进行监控外，各单元中保护和监控模块都具有极强的自检功能，同时二者相互监视，一旦发生异常，及时报警，提高系统运行可靠性。
(2)开关、刀闸状态信息采用常开及常闭双位置接点，通过软件判断其合法性。
(3)监控系统采用PLC代替传统的RTU，各智能模块采集的数据通过现场总线上传到通讯控制器。
(4)取消了常规光字牌，采用计算机模拟光字牌，并按不同电压等级的分层模式来显示。
(5)简化防误闭锁设计，重要设备之间用硬接线实现闭锁功能，综合自动化软件具备软件逻辑判别功能，但考虑到已有运行和检修经验，一般不在后台软件中进行闭锁。
(6)对暂态变位信号，经软件处理，采用自保持方式，未经人工确认信号不会消失。
4结束语
在实际运行中，网桥与控制中心的双通道设计，给运营和检修带来了很大的便利。因为是软件自动切换，克服了进口系统手动切换通道的缺点，通道的状态由软件来判断，大大提高了发现问题的及时性。双通道同时出现故障的概率并不是很高，实际运营中有在备用通道长时间运行的情况，这样就给检修人员预留了充足的时间来检查问题。
PLC硬件由于应用工业级可靠性设计，因此实际运行中非常可靠，绝少出现死机的情况，可靠性远高于采用windows操作系统的通用计算机，很好的满足了供电监控的要求。从交付使用到现在PLC还没有出现过硬件故障，凸显了PLC对地铁的潮湿、高温环境的适应性。模块化的设计也使的系统的检修和更换更为便捷。
需要更改进的方面，就是对通信的改进。由于设计中没有采用光纤通讯模块，各设备对由绝缘检修和线缆破损窜进来的高压电，不能非常有效的隔离，会造成设备的高压击穿，造成不必要的损失，计划在今后的设计中对于高电压的隔离方面加以改进，就可以很好的避免这种问题。
参考文献
[1]施耐德.ModiconTsxQuantum硬件手册，1998
[2]黄益庄.变电站综合自动化技术.北京:中国电力出版社，2000,1(2):41-43
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1.1 题目背景
水资源监测是水资源管理与保护的重要手段，我国水资源紧缺、水污染严重，如何高效、实时地获取水环境参数、研究开发水环境监测新方法，已成为水环境管理与保护的一项重要任务。无线传感器网络 WSN(Wireless Sensor Network)是将有感知能力、计算能力和通信能力的微小传感器节点采用规则或随机方式部署在监控区域，通过无线自组织和多跳的方式构成的分布式网络。它集传感器技术、嵌入式技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体，以数据处理为中心，协作地感知、采集、处理和传输目标区域的监测信息并报告给用户。它具有可快速部署、无人值守、功耗低和成本低等优点。
1.2 国内外相关研究情况
在世界上我国属于水资源贫乏国家, 对水资源的优化使用对我国实施可持续发展战略具有十分重要的意义。强化对水资源环境的监控是一个长期的任务。常规水资源环境监测方法主要分为以下两种:(1)利用便携式水质监测仪人工采样、实验室分析的方式。该方式仅限于对河流、湖泊的几个断面采样,采样频率从每月数次到每日数次。(2)采用由一个中央控制室和若干个监测子站组成的水环境自动监测系统对水环境参数进行自动连续监测, 数据远程自动传输, 可以实时查询所设站点的水环境参数[1]。前者由于无法对水环境参数进行远程实时监测, 存在水质监测周期长、劳动强度大、数据采集速度慢等问题, 不能很好地反映水环境的连续动态变化, 不易及早发现污染源并预警。后者能很好地解决水质监测周期长、劳动强度大、数据采集和传输速度慢等问题, 但由于有铺设电缆和建立监测子站的施工要求, 因而存在对监测地点原有的生态环境影响大、系统投资成本高、监测水域范围有限的缺点, 同时无法进行大面积布设监测子站、对每个小水域实施多点远程实时监测。基于无线传感器网络的水资源实时监测系统, 比较典型的国外代表有美国Heliosware公司的EMNET系统和澳大利亚CSIRO 的Fleck系统[2、3]。上述两种系统可采集参数种类较少、不提供对水资源的视频监测功能且通信速率低、产品体积较大、功耗较高, 目前仅适合用作研究, 尚不能作为实用系统在现场使用。国内已对基于无线传感器网络的水资源实时监测系统的一些关键技术进行了研究[4]。与传统的监测法相比, 无线传感器网络具有对生态环境影响小、系统成本低等优点。
近些年来，无线传感器网络是国际上非常关注的、涉及到多个学科高度交叉、知识高度集中的热点研究领域。目前，无线传感器网络的研究经过了两个阶段。第一阶段主要是采用MEMS技术设计微型节点，代表性的研究成果是智能埃及SmartDus无线集成网络传感器WINS。第二阶段是研究网络问题。国外设计了很多套演示系统取得了一系列重大的理论研究成果。在国外，Intel公司于2002年了基于无线传感器网络的新型计算机发展战略，主要研究无线传感器网络在医学、森林防火、环境监测等方面的应用。在国内，很多科研机构和大学队无线传感器网络都进行了相关方面的研究。有业内专家指出，中国掌握了物联网(WSN的实际应用)的世界话语权，不仅表明我国在该领域上的技术领先，同时也在于中国式世界上少数能将WSN实现产业化的国家之一。
1.3 研究意义
水资源是生命生存不可替代的自然资源，是生命支持系统之一，也是重要的环境要素。楼兰古城的兴起是由于丰富的罗布泊湖水的滋润，富庶的楼兰11万平方米，人口达万人，是楼兰国的首邑，是我国古代一重镇，也是丝绸之路南线必经之地。后来由于种种原因导致水资源衰竭，繁华的古城衰落，直至湮没在茫茫的荒漠之下。
水资源危机究竟始于何时，目前学术界尚无公论。但是水资源危机引起了世界各国的关注与不安。我国是一个人口众多，水资源绝对数量较高而相对数量较低的缺水国家。1988年7月1日《中华人民共和国水法》正式实施后，确立了每年水法宣传周(简称为水周)，其目的就是通过这一活动，向公众集中灌输有关水资源开发利用与保护方面的知识和政策法规，以增强公众节约水资源的意识。
我国的水资源价值理论受水资源是取之不尽，用之不竭的传统价值观念影响，造成了水资源长期被无偿地开发利用，不仅造成了巨大的宝贵水资源浪费和对水资源非持续开发利用，同时对人类的生存及国民经济的健康发展产生了严重的威胁。尽管近几年来对此有所认识，采取了相应的行政或法律手段扭转这种被动局面，但是，由于对水资源价值理论的研究不够深入，致使所采取的措施缺乏广泛的经济社会基础，最终结果是政府干预行为过于集中和强硬，市场行为和经济杠杆的作用又过于薄弱，导致期望与现实相差甚远。因此，水资源价值研究在持续利用水资源过程中具有重要的地位，是实现持续发展战略一个组成部分，开展此方面的研究是十分必要的。
2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 研究的主要内容
根据无线传感器网络的基本理论和水资源监测的实际需求，设计基于无线传感器网络的水资源实时自动监测系统，能够在线实时测量温度、PH 值、电导率、浊度等参数的水资源监测系统，此系统在监测区域内采集相关数据，利用监测区域协调器节点和远程监测中心(PC 机)之间的通信,把经过处理的测量结果动态地显示出来。本课题完成系统上位机的软件设计，由串口接收协调器节点送来的水资源监测数据，进行数据解析，提取出各个传感器采集的数据并通过界面动态的显示出来。
2.2 研究方案
关于本次研究的课题，基于无线传感网络的水资源监测系统的设计，主要可分为三个部分，由于本次课题的研究只涉及上位机部分，即图一中的虚线部分，主要设计上位机的软件界面的设计部分，其中包括有串口接收数据，解包数据，以及显示部分，其中的解包部分包括,将PH值，浊度，在线实时温度，电导率和它们各自对应的数值一一对应起来，这部分主要涉及用Visual C++语言将其用软件编程，并实现功能，其流程图为图2：
实现过程为：先初始化软件，再设置软件编辑界面，设置好界面后，开始接收由协调器经串口发送过来的数据，进而解包数据，接着处理数据，将PH值、实时测量温度、浊度以及电导率的各组数据按照一定的要求计算好，显示各组数据，最后结束程序。
在这个过程中，实现了串口接收数据，解包数据，处理数据以及最后将数据动态的显示出来，完成了本次研究的要求。
3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
要完成这次课题，即基于无线传感器网络的水资源监测系统的设计上位机，需要完成的内容有：系统上位机的软件设计、接收由串口协调器节点发送过来的水资源监测数据、进行接收数据的解析、提取出各个传感器采集的数据并且通过界面动态的显示出来。其中重点以及难点有：系统上位机的软件设计，由于对上位机不是很了解，以前也没有接触过上位机，对它的功能，使用不了解，也没有接触过Visual C++语言，属于初学者，会有一定的难度，既是重点也是难点;把接收到的数据进行数据分析，要进行合理的、有效的数据分析，是一个关乎本次课题成败的重点;将提取出的数据通过界面动态的显示出来，要通过一定的平台来显示，即要通过一定的硬件设施显示，这就需要能够正确的，有效的连接到所用的平台，是研究的最后一道门槛，也是重点。
目前为止，已经开展的工作有，通过查询相关资料以及通过互联网了解到上位机的功能，以及它所需要的编辑工具-----Visual C++，对我来说这是一种新的语言，现在已经开始看有关C++方面的书，开始学习使用它一些简单的使用方法。
4.完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)
第1-3周：查找借阅相关书籍资料,确定系统的总体方案，完成开题报告;
第4-9周：进行上位机软件编程学习，软件界面设计
第10-11周：进行软件设计、进行数据解析;
第12-15周：系统调试，验证系统功能;
第16-17周：完成毕业论文,准备答辩
注：
1、正文：宋体小四号字，行距22磅。
2、开题报告装订入毕业设计(论文)附件册。
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软件技术毕业生论文开题报告范文 工资管理系统的目的和意义
在中原大化仪表公司是一家省属大型企业分支单位,随着社会主义市场经济的快速发展,该公司下在发生着日益的变化,职工流动速度在加快,工资增减幅度在加大,员工,职称,绩效评定等信息也随之越来越多 ,作为工资管理和发放单靠传统的手工处理已显得力不从心,手工发放需要反复进行抄写,计算,不仅浪费时间,还常因抄写不慎出现张冠李戴,或者由于计算疏忽,出现工资发放错误的现象.同时工资的发放具有较强的时间限制,必须严格按照公司规定的时间完成任务.正是这种重复性,规律性,时间性,使得工资管理的计算机化成为可能.
使用计算机进行工资发放,不仅能够保障工资核算无误,快速输出,而且还可以利用工资数据库对有关的各种信息进行统计,服务于上级财务部门的核算与账务处理.从而提高工资管理发放的效率,实现企业员工工资管理的系统化,规范化和自动化.
计所达到的要求,技术指标,预计的技术关键,技术方案和主要实验研究情况
预计达到的要求:
技术指标
(1)开发环境:visual foxpro6.0
(2)运行环境:windows9x/windowsXX
技术关键:
采用foxpro编程思想,利用其强大而完整的功能开发这样一套职工工资管理软件,其主要技术有:foxpro数据库技术,新类的设计与应用,系统容错性的处理,组合查询技术的实现等.
技术方案和主要实验研究情况:
(1)开发职工工资管理系统
(2)职工工资管理系统的数据库结构设计与实现
(3)职工工资管理系统的具体实现
课题研究进展计划:
月28号:毕业设计选题
月10号:开题报告撰写
月19号:对开题报告进行改进
月29号:对系统整体设计
月15号:中期报告
月21号:论文撰写
月28号:系统检查
月4号: 论文答辩
现有在条件,人员(姓名,职称)及主要设备情况
已有软件:microsoft visual foxpro 6.0,winXX平台
设计人员:樊利清
主要设备:计算机(intel pentium 4)一台,激光打印机 一台
参考文献
(1)开发使用手册 人民邮电出版社
(2)数据库系统概论 高等教育出版社
(3)个人电脑实用基础教程 宁杭出版社
(4)数据库系统及应用基础 北方交通大学出版社
(5)数据结构 中央广播电视大学出版社
篇12
一、当前传感器实验教学中的主要问题分析
随着各类新型传感器的不断涌现，教材内容和实验手段却没有及时更新，导致学生学习了“传感器及检测技术”课程而不认识实际使用的传感器，不会根据具体的检测任务选择合适类型、精度的传感器，面对传感器与控制器的接线无所适从等的教育问题。出现上述问题有以下四方面原因。
1.过分强调教师的指导性，忽略了学生的能动性
表现为实验教学中以教师为主，学生被动地按教师的演示方法或实验教材规定的步骤进行实验结果的验证，实验教师教什么和怎么教，既不考虑专业培养的发展需要，也不考虑培养对象的个人兴趣，致使学生处于被动学习的状况，教师仅仅讲解而不进行教学信息的双向交流，不利于提高学生学习的积极性和主动性。
2.实验内容陈旧，实验手段单一
目前传感器课程的实验设备的主流产品是组合实验箱，这种仪器是把多种传感器、电源、处理电路、显示仪表集于一体，组成了一个完整的测量系统。实验时学生主要根据实验指导书给出的步骤接几根线，手动调节实验仪器，手动记录输入和输出值、计算实验结果、画出实验曲线。这种实验箱对学生的开放程度比较低，学生只是操作、记录实验数据，对实验的传感器种类、实验原理、测量电路和方法了解的少。这种通过实验箱完成的以验证型实验为主的实验方式不利于培养学生实验的兴趣，更不利于培养学生的动手能力和创新能力。
3.传感器课程的实验内容设置不合理
传统实验教学按课堂教学的各个课程阶段进行，教学内容是以课堂教学中的理论或定律的验证和求证为主，各类新型传感器的不断涌现和广泛应用并没有设置在当前实验内容中，与企业生产实践和工程实际应用严重脱节。
4.实验考核手段呆板
在传统的实验教学中，学生实验成绩的评价是按实验预习、实验操作步骤的完成情况、实验结果、实验报告完成情况等来考核，这导致学生处于不假思索的被动实验状态，甚至同学之间相互抄袭，没有留给学生发挥创造思维的空间，严重影响了学生的学习积极性和热情，不利于学生的自主发展。
二、改革具体实施方案
在20世纪80年代和90年代，在工业界和政府部门工作的工程师，就已经和学校的教学领导一起讨论如何改善工程教育的状况。其共识是对当前工程教育偏重于包括数学、科学和技术专业方面的理论教学，而对强调技能如设计、团队合作和沟通等方面的实践基础没有加以足够的重视。[2]该共识提出学生的能力不仅包括自学能力、应用能力和实际动手能力，还应包括创新能力和团队合作和沟通能力。因此，必须深化实验教学内容、实验手段及实验方式的改革。
为了加强工程教育的改革，我校先后与国内外著名企业合作共建了一批具有较强工程实践背景的，适应现代工程技术，融基础性、综合性、设计性和创新性特点为一体的一流实验中心（室）。如三菱电机自动化实验中心、ge自动化系统集成实验室、西门子先进自动化联合示范实验中心、博世力士乐机电一体化实验中心、台达自动化实验中心、赛普拉斯联合共建psoc实验室等。在此基础上，进行了一系列课程教学和实践的改革。传感器技术及应用课程也进行了改革的探索和实施。
课程设置上提高了实验学时的比例，并且把教室放到了实验室，教师一边讲解一边操作，增加了学生对传感器的直观认识和学习兴趣，真正做到“做中学”。实验课程以当前自动化系统所涉及到的主要物理量及主流传感器类型为实验对象，分层次设置基本技能型实验、验证型实验、综合型实验、设计型实验四级实验课程模块，尝试采用开放式实验教学，加强实验与实践环节，以提高学生的综合实践能力和创新能力。制订对学生实践动手能力、综合运用理论知识解决实际问题的能力和独立设计能力进行评估的综合评估方案。
1.实验课程设置
在实验内容的安排上以校企共建实验室为依托，以培养综合实践能力和以独立思考能力为主线，从简到繁，循序渐进，进行实验内容的整合，建立与传感器理论课程并驾齐驱的实验课程，在人才培养和目标定位上形成二者并重的既紧密联系又相对独立的两个支柱。同时在实验内容设置上将电子技术、单片机技术、plc与电气控制、检测技术等课程内容有机地结合起来，形成以项目实现为目标的综合性实验内容，克服传统传感器及检测技术实验教学中验证性、低层次重复性实验过多的弊端，增加综合性、设计性实验教学内容，为培养学生综合能力、实践能力和创新能力奠定基础，加强了学生的团队合作和沟通能力。
2.实验内容建立多级分层的模块结构
按照传感器学科特点和职业技术的要求，分层次建立起基本技能型实验、验证型实验、综合型实验、设计型实验四级实验课程模块。
基本技能型实验包括仪器、仪表的使用和基本的电子工艺，为后续实验的操作打下坚实的基础。
验证型实验指通过实验来验证传感器课程中的基本理论，加深对相关理论的理解和认识，这部分内容可通过教师在讲授理论的课堂演示和学生课外自己操作。实验内容如箔式应变片性能，相敏检波器原理及特性，电感、电容、磁感应式传感器的特性，直接检测式、对射式、反射式光电传感器的性能等实验内容。
综合型实验旨在培养学生综合运用传感器理论知识分析问题和解决问题的能力。综合性实验内容要体现系统性和实用性，实验项目要包括被检测信息的获取、转换、显示以及测量数据的处理等技术。实验教师仅提出实验项目要求和实验条件，学生以小组为单位查阅相关资料，把学过的理论知识与实验内容联系起来，并结合实验室现有设备和条件，提出项目方案论证，由教师确认可行之后动手完成实验。这种实验教学，极大地提高了学生学习的主动性，增强了动手能力，更有利于培养学生的综合实践能力与创造性思维能力。综合型实验将学生置于校企共建实验室环境中，可以将自动化专业多门课程综合应用，如采用plc技术和传感器技术综合设计并制作一个恒压供水系统，采用温控仪或plc和传感器技术设计并制作一个恒温控制系统、采用mcs51系列单片机构建一个智能汽车超载报警器、采用mcs51系列单片机完成微位移测量并显示系统等。
设计型实验以工程实际应用为背景，以项目的方式完成实验课程的训练。指导教师仅提出项目需求，由学生查阅资料、根据校企合作共建实验室现有设备自行设计项目实施方案，并由指导教师确认并实施。校企合作实验室均采用开放式管理，使得学生完成实验的方式和手段不拘泥于课堂上而完全转变为课堂外，增加了实验的灵活性和提高了学生的创新能力。设计性实验如学完压电式传感器设计并制作一个压电式玻璃破碎报警器、学完霍尔式传感器设计并制作智能测速仪，学完光电式传感器设计一个智能路灯亮灭控制系统、对城市路灯具有一定的节能管理功能以及酒后驾车智能酒精浓度报警器，智能障碍探测仪等具有实际应用意义的实验项目，使得学生具有浓厚的兴趣和项目完成的成就感。
3.实验实施方案
实验课改变传统的以课时为单位的教学方法为项目教学法。综合性和设计性实验以小组为单位，每小组3～4人，信息的收集、方案的设计以及项目实施都由学生自己负责，学生通过该项目的实施，解决并把握整个过程及每一个环节中的基本要求，教师仅提供指导。改变教师的主导地位和单向的授课方式为相互的交流和讨论，创设情境，启迪思维，引导学生积极主动地参与教学，激发学生的学习兴趣，增加课堂信息量，营造积极活跃的学习氛围，培养学生形象思维及创新思维能力。组织学生分组讨论，然后派代表发言，使得学生由被动接受转换为主动思考，深化了学生对教学内容的理解。实验室采用开放式管理，学生可以灵活的控制项目进度。
4.制订合理的实验成绩考核方案
篇13
1.电气主接线的基本要求
可靠性。所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对变电所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性不仅要考虑―次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。
灵活性。主接线的灵活性有以下几方面要求：一是调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。二是检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电。三是扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改建量最小。
2.电气主接线的原则
考虑变电所在电力系统中的地位和作用。变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
考虑近期和远期的发展规模。变电所主接线设计应根据5―10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。
考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。
考虑主变台数对主接线的影响。变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。
考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电、适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不问。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。
二、电气主接线设计程序
1.电气主接线的设计程序
电气主接线的设计伴随着变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤相同。
对原始资料进行分析，具体内容如下：一是本工程情况。主要包括：变电所类型；设计规划容量；变压器容量及台数；运行方式等。二是电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划（5―10年）；变电所在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和远景规划与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。三是负荷情况。负荷的性质及地理位置、电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷在原始资料中虽已提供，但设计时应该认真地辩证地分析。因为负荷的发展和增长速度受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。如果设计时，只依据负荷计划数字，而投产时实际负荷小了，就等于积压资金，否则电量供应不足，就会影响其他工业的发展。四是环境条件。当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震等因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。
2.拟定主接线方案
根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定若干个主接线方案。因为对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑的不同，会出现多种接线方案（近期和远期）。应依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2―3个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得技术合理、经济可行的主接线方案。
3.主接线设计
主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种形式，分为两大类：有汇流母线的接线形式、无汇流母线的接线形式。
变电所电气主接线的基本环节是电源（变压器）、母线和出线（馈线）。各个变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线数较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的变电所。有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。设计中仅以单母线接线为例。
由于断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通或切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置.其开合电流能力极低，只能于设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。所以，同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。若馈线的用户侧没有电源时，断路器通往用户则可以不装设线路隔离开关。但如果费用不大，为了防止过电压的侵入，也可以装设。
参考文献：
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[5]赵爱华；王庆军；姬春义；邵进；高土壤电阻率地区变电站接地网的改造及分析[J]；安徽电力；2012年01期
