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针对目前国际、国内经济环境、工程教育的现状和发展趋势，在国际工程教育专业认证背景下，省属高等院校测控技术与仪器专业人才培养模式应做出怎样的改变和探索？这是各个省属高等院校面临的亟须解决的一个难题。下面以西华大学为例，结合我校实际情况，对国际工程教育专业认证背景下，测控技术与仪器专业本科人才培养模式的几点思考进行简要分析。
（一）西华大学测控技术与仪器专业概况西华大学是四川省省属重点大学，我校的测控技术与仪器专业隶属于电气信息学院，是在整合已有的电气工程与自动化、信息工程、自动化等专业建设的基础上申报的新专业，于2002年成立，以电子类测控为主。其主要专业方向为测控技术和智能仪器，具体领域为工业化信息领域的检测与控制技术等。经过10多年的建设，截止到2014年，已毕业本科学生近700人，在校生400余人，省内生源和省外生源比例约为8：2。
（二）西华大学测控技术与仪器专业发展现状近年来，全国开设测控技术与仪器专业的高等院校越来越多，毕业生就业竞争压力日益增加。如何基于学校地域、师资队伍、生源质量等具体情况制定合理的培养计划和方案，如何凝练专业特色及方向显得日益重要，这也成为我校测控技术与仪器专业面临的热点及难点问题。这具体体现在以下几方面：1.第一志愿报考率偏低，特别是省外第一志愿，多数为调剂生源；2.专业方向和特色还需进一步提炼；3.本科教学实践基地建设有待加强。
（三）西华大学测控技术与仪器专业本科学生培养模式探索在国际工程教育专业认证的大背景下，基于我校自身的特点，探索出一条合适的测控技术与仪器专业本科学生培养模式显得尤为重要。针对上述问题，我们认为可以在以下几个方面进行探索和尝试。1.积极修订本科学生培养方案工程教育专业认证对“目标导向”提出了较高要求。社会对教育的需求和社会环境在不断变化，本科学生培养方案也必须发生相应变化，必须将学生的要求及其培养目标放在重要的位置，用培养目标和方案来引导学生。应在现有专业课程体系的基础上，本着系统性、主体性、先进性、特色性的原则，进一步优化课程体系，修订培养方案。修订时务必具体、明确、可量化，每一门课程的开设都必须完成一个或几个培养目标，任课教师也必须承担相应的培养责任。2.凝练专业特色，突出学校办学的自主性工程教育专业认证是鼓励学校办学自主性的，它鼓励各高等院校根据自身特色和优势，结合所在区域经济社会地位及人才培养方案，制定培养目标，体现特色。[4]合理有效地解决这个问题，可增强毕业生的动手能力、创造能力、就业竞争力等。与此同时，这对增强该专业在省内、外的声誉也有较大好处，有利于提高第一志愿报考率和生源质量。3.突出实践教学的重要性，积极拓展实习基地建设工程教育专业认证重视培养学生的动手能力和对工业企业的适应能力，这就要求我们在制定培养目标和计划时，必须将实践性环节放在十分重要的位置。[5]虽然目前培养计划里有很多实践环节，但大多缺乏过程监管，落实不到位，效果不明显。因学校经费投入有限，我校本科教学实践基地的建设一直滞后，每年都在换公司或企业，没有长期稳定的实习基地。在制定实践性环节培养计划过程中，应尽可能地参考用人单位的意见，并定期跟踪社会需求变化情况，积极拓展实习基地的建设。4.增强学生创新能力的培养工程教育认证重视创新能力的培养。培养创新能力主要有以下几个途径：（1）在制定培养计划时，预留2－3学分作为创新学分，鼓励学生积极参与各种创新竞赛；（2）将本科生实验室免费、长期开放，鼓励学生长期泡在实验室，自主动手设计一些小实验，完成一些小制作，不能仅满足于课堂上简单的验证性实验；（3）将部分优秀本科生带入硕士生导师的团队，接触本领域的前沿技术和方法，增长其见识，培养其思维。5.突出学生的主体地位，变自我评价为社会评价工程教育认证突出以学生为中心，把绝大多数学生真正学到什么作为衡量人才质量的评价标准。只有每个学生都很好地满足本校本专业的培养目标，才符合工程教育认证的要求。对人才培养目标的评价应以社会评价为主，主要体现在毕业生到工作单位后的适应度，及用人单位对毕业生的满意度。同时定期回访，持续改进，而不是像以前那样单纯追求就业率，部分学生就业单位跟所学专业毫无关系，且实行“一锤子买卖”，毕业后就跟学校无关。这就要求我们建立定期的回访机制，不断完善培养计划，从而获得较高的社会评价。
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现代化的测控技术[2],应该具有采集数据、科学管理数据，及时或实时对水利水电工程的安全状况作出分析和评价，并对其异常或险情作出辅助决策等功能.因此,高新测控技术的基本要素包括数据采集系统、数据管理系统和分析评价系统及其计算机通讯网络支撑等(见图1)。
图1水利水电工程高新测控技术示意图
1.1数据采集系统
通过测控单元(MCU)自动采集、笔记本电脑现场采集或人工观测埋入坝体或安装的传感器采集的监测效应量(大坝的变形、渗流、应力应变和温度等)和影响量(水位、气温、降雨和地震等)，并输入计算机的数据库。其中，自动化数据采集系统可以实现实时采集，半自动化和人工采集为定期采集。因此，自动化采集数据一般是对水利水电工程关键部位(或坝段)主要监测量(变形和渗流等)的采集。
1.2数据管理系统
由数据采集系统采集的数据进入计算机数据库后，由数据管理系统对其进行科学有序的管理。包括将电容、电感、电阻、电压、频率等转换为位移、扬压力、渗流量、应力应变、裂缝开合度以及温度等，及它们的误差识别和处理，并将监测量按有关监测规范进行整编和初分析；编制月报和年报等。
1.3分析评价系统
分析评价系统根据监测到的数据，进行观测资料的分析和反分析，结构和渗流正、反分析，建立各类监控模型和拟定监控技术指标等；将收集到的工程设计、施工、运行管理、有关法规和规范等方面的专家知识进行编辑，构成分析、评价、辅助决策等方面的知识库和推理分析知识。
现简述几种传感器的主要工作原理及其应用情况.
(1)差动电阻式传感器
该传感器为美国加州大学卡尔逊教授所研制。置于其内腔的两根弹性钢丝作为传感元件，受力后一根受拉、一根受压.当环境量发生变化时，两者的电阻值向相反方向变化，根据两个元件的电阻值比值,测出物理量的数值。
我国南京电力自动化设备厂从20世纪50年代开始，已研制出几十万支差动电阻式传感器，并应用于大量的水利水电工程中，取得了成功经验。
(2)振弦式传感器
由前苏联的达维金可夫发明。其核心元件是一根钢弦，钢弦的一端固定，另一端则固定在测量元件(受压膜片或测量端块)上。当受力后，钢弦长度将产生微小变化，引起固定频率的变化，从而测出物理量的数值。
加拿大的Rocktest公司，美国的Sinco,Geokon公司等生产的振弦式传感器性能良好，其中真空式为最佳。近几十年来，我国较多的工程应用了这种传感器。
(3)差动电容式传感器
由我国南京电力自动化研究院研制。其工作原理是，将垂线或引张线穿过由4块组成矩形的电容极板中，当测线发生位移时，电容极板的电容产生变化，从而测出位移量。
该传感器经过20多年的完善，其精度和长期稳定性等均有较大提高，已在不少水利水电工程中应用。
(4)差动电感式传感器
首先由原法国的Telemac公司研制。其工作原理是，当高频交变电流通过垂线坐标仪时，在周围产生交变磁场,接收点的磁感应强度与导线距离成反比；当垂线产生位移时，接收点测得的感应电势发生变化,其变化量的大小反映位移量的大小。
该传感器在我国龙羊峡等水利水电工程中得到成功应用。我国有关厂家也仿制了这类传感器。
(5)步进马达式传感器
由原法国Telemac和意大利ISMS公司研制.其工作原理是，由步进电机驱动光电探头，探头中的光照准器先后对准基准杆和垂线钢丝，然后返回原点，在此过程中，测量电路记录探头前进及返回基准点和垂线钢丝的脉冲数,经计算得到位移量。
该传感器的机械部件较多，易出现故障，其长期稳定性也不易保证。我国有关厂家也仿制了这类传感器，在实际工程应用中的故障率较高。
(6)CCD传感器
由河海大学结合国家三峡工程重大基金项目研制。该传感器由若干个特别研制的CCD线阵模块和发光二极管阵列模块组成，当垂线穿过并产生位移时，CCD线阵模块记录垂线位移与基准点的位置，从而计算出位移量。
该传感器技术先进，精度和可靠性高，在上标和响洪甸等水利水电工程中得到应用。
(7)其它新颖传感技术
①光纤传感技术光导纤维是由不同折射率的石英玻璃包层及石英玻璃细芯组合而成的纤维。它能使感受到的各种物理量而计算出监测量，以及传送感受的信息通讯。目前，应用于光纤传感的监测量主要是裂缝，应力应变尚需进一步研究。应用信息通讯较为广泛，且安全可靠。
②CT技术意称计算机层析成像。它指的是在不破坏物体结构的前提下，根据物体周边所获取的某种物理量(如波速、X线光强)的一维投影数据，应用数学方法，通过计算机处理，重构物体特定层面的二维图像及其由此重构的三维图像；从而定量描述物体内部材料分布和缺陷。该技术将成为工程结构物内部隐患监测和老化评估的一种重要手段，在国内外得到应用，我国丰满水电站等工程中也得到成功应用。
③渗流热技术依据渗流场与温度场同时满足扩散方程及其初始和边界条件的原理，利用埋设的温度计测值分析渗流场的分布及其异常部位。
④GPS技术利用卫星定位技术(GPS)监测堤坝和岩土边坡的表面变形.
⑤激光传感技术由激光点光源(即发射点)发射的激光与激光探测仪(即接收端点)构成激光淮直线，由发射的激光在波带板及支架(测点)上观测位移量。它可分大气激光和真空激光准直，其中的真空激光准直除包括激光点光源、波带板及其支架和激光探测仪，即发射点、测点和接收端点以外，,还有真空管道。我国丰满和太平哨水电站等大坝坝顶水平位移和垂直位移的10多年观测资料表明，真空激光准直具有精度高、长期稳定等优点。
2.1.2数据采集装置数据采集装置将各类传感器测出的物理量(如电阻、电阻比、电容、电感和频率等)转化为数字量(如位移、渗压、应变和温度等)，即A/D转换,以便远程输送。当距离超过100m以后，传感器输出的电量和频率等信号，随距离的增大急剧衰减，以至无法测出物理量，但数字量可远距离输送。因此，一般将几十个传感器按部位接入数据采集装置，使传感器观测的物理量转换为数字量。按监测方式不同，数据采集装置可大致分为以下几种类型。
(1)自动化数据采集装置国内外自动化数据采集装置主要有，美国Geomation公司的2300系统、Sinco公司的IDA系统；我国台湾研华公司的ADAM4000和ADAM5000系统；南京电力自动化设备厂的FWC-1系统等。按结构的不同可归纳为总线型和集散型两大类。
①总线型结构Geomation公司的2370型、IDA、ADAM4000、ADAM5000以及FWC-1等系统均属于总线型结构.以IDA系统为例,其系统结构见图2(a)，模块箱的结构见图2(b).图中主机为工控机，中继起联接和中断作用。
IDA母线有二线信号、二线电源；A1～An是智能测量模块，每个模块可接8个传感器；B1～Bm是智能传感器。A和B有解释指令、多路传输、A/D转换和错误查询等功能。同时具有自动和人工测读的两种功能，并可防雷。
②集散型结构Geomation公司研制的2350型、2380型等系统属集散型结构。其系统结构见图3。
从图3中可见，NMS为主机；NRU起中继和网点(即可转成有线的调制信号)的作用；MCU(3)是异地单元,也起中继作用(距离近的可以不用)；MCU(4)和MCU(5)也是异地单元，但它能起无线电发射和接收作用；MCU(6)～MCU(N)是监测传感器。在这两种型式中，总线型结构具有抗干扰能力强、可靠性高、现场调机方便和造价低等优点。其中Geomation公司的2370型、IDA等系统可接入电式和频率式传感器。
(2)人工或半自动化数据采集装置人工或半自动化数据采集仪可在现场测读传感器的测值，或用笔记本电脑采集。其中，差动电阻式采集仪主要有SQ-2型数字电桥、XJ型数字式电阻比检测仪、ZJ型数字式和PSM-R型电阻比检测仪等；钢弦式采集仪主要有SDP-3型钢弦温度测试仪和GPC-1型袖珍式钢弦频率测定仪等。
2.2数据管理系统
水利水电工程大坝可埋有几百个、几千个甚至上万个传感器。如长江三峡水利枢纽建筑物就埋设约一万多个传感器，其采集数据每年达几百万个，并随着观测年限的增加，数据将越来越多，对这些海量数据必须进行科学有序地管理，以便为分析评价系统提供可靠的信息。数据管理系统的核心是数据管理软件和应用软件。
2.2.1数据库管理软件平台在大、中型水利水电工程中，目前常用的数据库管理系统有Oracle、Sybase、Informix以及SQLServer等4大类。其中以Oracle和Sybase数据库在中国应用最广。而Sybase为单进程、多线索结构，即通过单进程的多重通路来同时服务于多用户，提高内存的有效使用率，便于优先程序的查询。因此，Sybase数据库无论在总体结构、功能和特性等方面都有较大优势。本文作者开发和研制的7个大型水电工程的数据(或信息)管理及专家综合评价系统，主要采用了Sybase数据管理系统。在小型水利水电工程中，目前常用的数据库管理系统有DBase，Foxbase和Foxpro等。而Foxpro为用户级数据库系统,目前采用较多。
2.2.2数据库逻辑模型检测的目的是分析评价工程的安全状况。因此，根据分析评价的需要，数据库的逻辑模型包括工程档案、原始数据、整编数据和生成数据等4个分库(见图4)。
(1)工程档案分库该分库管理工程概况以及与工程安全有关的设计、施工资料等.
(2)原始数据分库管理监测资料的原始数据，包括物理量(电阻、电阻比、电感、电容、频率等)和监测效应量(变形、扬压力、渗流量、应力应变和温度等)，并应保证原始数据的真实性。
(3)整编数据分库依据有关标准和规范，对原始数据进行误差识别和转换；按结构单元和监测项目进行整编，包括测值统计表及其过程线图，以及特征值(如最大值、最小值等)和环境量(如水位、气温、降雨、地下水位等)的统计等；对测值进行初步分析，初步识别异常值以及复测；编制日报、月报和年报，其中，日报是刊录测频高(每日一次或数次)的自动化监测系统的数据。
(4)生成数据分库对监测资料分析和反分析的成果，结构和渗流分析和反分析的成果，以及与工程安全有关的设计、施工和运行的专家知识等进行管理，为工程安全分析评价提供定性和定量的依据。主要包括大坝或各结构单元在各荷载组合工况下的应力和位移、坝体温度场、坝体和坝基渗流场(等势线和流线)；位移和扬压力的力学规律计算值；各测点的统计模型，变形测点和空间位移场的确定性模型和混合模型；变形、应力和扬压力的监控指标；历次异常或险情的分析评价成果等。
2.2.3应用软件根据数据库的逻辑模型,在数据库的软件平台上，开发和研制数据库的应用软件，主要包括：
(1)菜单编程对数据库的菜单和各个分库的菜单等编制应用程序。可以采用下拉式或全屏幕式。
（2)原始数据管理的应用软件包括与采集系统相联的通讯软件；按结构单元和测控装置将传感器监测的物理量(电阻、电阻比、电感、电容和频率等)或数字量(变形、渗压、渗流量、应力应变和温度等)编制成图表的软件。
(3)整编数据管理的应用软件包括误差识别和处理程序；将物理量转化为数字量(应变转化为应力，以及测控装置没有转换为数字量的物理量)；按结构单元，将数字量及其相应环境量编制整编成图表的软件；初分析软件；编制日报、月报和年报的软件等。
(4)生成数据管理的应用软件包括对监测资料分析和反分析成果、结构和渗流分析和反分析成果，以及有关专家知识等，并编制成相应图表的软件。
2.3分析评价系统[3]
对水利水电工程监测和监控的目的是，依据监测资料和相应的专家知识，对工程的安全状况作出综合分析和评价。因此，完整的现代测控系统必须包括分析评价系统.其功能是依据监测资料、结构、渗流等分析和反分析成果，以及与工程安全有关的设计、施工、运行管理、法规和规划等专家知识，对监测资料进行分析和评价，从中寻找异常值或不安全因素，并对此进行成因分析和辅助决策等。因此，分析评价系统应包括资料评价、综合检查分析、观测检查、物理成因分析、专家综合诊断和辅助决策等部分，其结构和流程分别见图5和图6。
2.3.1资料评价应用时空分布、力学规律、监控模型、监控指标、日常巡查和关键问题等6类评判准则，对监测值进行分析评判，从中识别异常值或不安全因素。
2.3.2检查分析对异常值或不安全因素，通过同一部位的同类监测量、相关监测量和环境量的综合分析(或相关分析)检查，从中识别引起异常值或不安全因素的成因。如由观测引起的，则进入观测检查；是由结构和荷载引起的，则进入物理成因分析。
2.3.3观测检查对由观测引起的异常测值，首先检查观测记录，然后检查采集系统。对观测记录错误的测值宜进行删除或修改；对监测采集系统引起的异常测值，在排除故障后重测并进行修正。
2.3.4物理成因分析对由结构和荷载引起的异常值或不安全因素，首先检查环境量(或外因)有无产生特殊荷载工况。若有，则分析坝基异常(包括变形、稳定和应力等)成因，然后分析建筑物异常(变形、应力、裂缝等)成因，当稳定和强度满足安全要求时，则“异常”或“不安全因素”是由荷载引起的，为结构调整所致,所以属基本正常。若无特殊荷载工况，则反分析坝基和坝体的计算模型和计算参数等；然后，正演分析监测量,若与实测值一致，则为计算条件改变而引起的；并复核坝基和坝体的稳定和强度，若满足安全要求，则虽为结构引起，但尚属基本正常；若稳定和强度不满足安全要求，则为异常或险情，随即进入辅助决策。若分析不出物理成因，则进入专家综合诊断。
2.3.5专家综合诊断对异常或不安全因素的疑难杂症，即难以分析成因的，进行专家综合诊断，包括对其影响因素和安全度的专家综合评判。
2.3.6辅助决策依据异常或险情的程度，首先提出报警级别，然后提出辅助决策的建议。其中报警级别分三级，一级为险情，二级为异常，三级为局部异常。辅助决策建议包括运行控制水位和补强加固处理措施的建议等。
2.3.7支持库群为了给以上分析评价提供定量依据，该系统还包括数据库、方法库、知识库和图库等支持库群。
(1)数据库主要管理监测资料及其分析和反分析成果，与工程安全有关的设计、施工和运行资料等。
(2)方法库依据安全分析评价需求，方法库主要包括监测资料分析和反分析软件包，结构和渗流分析软件包,综合分析和评价程序，以及辅助决策程序等。如本文作者给多座水利水电工程开发的分析评价系统中，共设置40个程序。其中，监测资料分析和反分析软件包有监测资料预处理、资料分析和反分析等22个程序；结构和渗流分析软件包有规范法的应力和稳定分析，有限元静力、动力以及粘弹性和粘弹塑性分析等13个程序；综合分析和评价包括影响因素和安全度评价等2个程序；辅助决策包括报警、洪水反调节等3个程序。从而，总体上能满足安全分析和评价的定量分析需要。
(3)知识库包括专家语言的定量化知识,隐蔽薄弱部位的设计和施工的专家知识，历次安全定期检查以及异常或不安全因素的分析评价成果等。
(4)图库包括图形库和图像库。其中，图形库包括分析和评价过程中的各类图表；图像库包括分析评价结论的多媒体演示等。
2.3.8分析评价的人工智能技术为了实现分析评价的人工智能化，分析评价系统采用正向推理、反向推理、混合推理和元控制等4种技术。其中，正向推理为已知问题的事实，在知识集中寻找匹配知识，反复循环直至找到有解结论；反向推理为已知或假设结构，从知识集中寻找匹配的解，反复循环，直至找到匹配的解；混合推理为融合正向和反向推理的原理，先正向后反向或先反向后正向；元控制是将元知识(即知识的知识)构成元知识库，以求解问题的目标。
2.4计算机及通讯网络技术
由于高新测控技术是将数据采集、信息管理和分析评价融汇在一起的庞大系统工程，必须在现代计算机及通讯网络技术的支持下才能实现。
2.4.1计算机网络拓扑结构常用的拓扑结构有总线形、星形和树形等(见图7)。其中，总线形结构为网络所有结点连在通信总线上；星形结构为网络所有结点连接在中心结点上，由中心结点负责数据处理和交换；树形结构为自顶而下的层次化的扩展式结构，顶部结点为根结点，连接2个以上结点的称为支节点，以下为端结点，以根结点为网络核心、支结点为子网络中心、端结点为面向用户的桌面。
一般大中型水利水电工程结构单元(如坝段)较多、布置的测点也较多，宜用总线形；对省局(厅)或大网局，由于所属水利水电工程较多，分布也广，而需要由局中心控制时，宜用星形结构，其中一个结点为一座水利水电工程；对特大型水利水电工程.如三峡工程，由于分项工程较多，宜用树形结构(见图8)。
2.4.2计算机通讯网络平台单个的水利水电工程一般用局域网，可采用高速光纤、载波或微波等网络通讯。对省网局(厅)或大型水利水电工程需要有外部技术支持的，一般采用广域网，亦可采用以太网或Intranet网等。
2.4.3计算机工作方式一般采用C/S(客户机/服务器)方式。其中，服务器主要存储监测数据以及与工程安全有关的设计和施工等资料，应该有强大的存储和处理数据的功能；其型号和数量视工程规模、监测项目的多少，由需求分析确定，一般应有双机或多机热备份。客户机主要面向用户的分析评价和辅助决策等，可由多台并行计算机完成。
3结语
(1)现代化测控技术应包括数据采集、管理和分析评价等功能，以及完成这些功能的计算机软硬件环境和通讯网络环境。
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进行互联网技术和检测仪器仪表的有机结合一直以来就是技术人员们努力的方向，但是由于计算机系统运行的复杂性，使得这一工作还存在着一定的问题。具体来说，互联网在实现设备连接的过程中，需要通过多种协议才可以进行，对于网络的运行速度也提出了较高的要求。并且现如今了仪器仪表的运行都是采用8位或者是16位的MCU，因此，需要采用嵌入式的网络技术。比较常见的就是嵌入式微型互联网技术EMIT。这种技术主要是以计算机的处理器作为网关，协议就是通过这一网关来实现的。在具体的运行中，网关可以根据红外、射频等总线来和嵌入式的基本设备进行连接，同时嵌入式也将自身的工作情况进行反馈。这就是网关实现检测和控制的整体过程。将计算机技术运用到相应的仪器仪表中，主要的工作原理就是将设备变成一个微型的计算机，不仅可以进行数据的传输和存储，同时也可以进行远程的控制和检测。因此，仪表的性能也得到了进一步提升，还可以做到对有用的数据和文件进行下载和管理。工作人员的主要工作就是对所得的数据进行分析和检测。进一步地提升锅炉检测和控制的工作效率。
3锅炉检测和控制系统
一般情况是由几个大型企事业单位共同参与设计的。此模式下，每个锅炉房的终端微机都有温度，压力检测工具及报警工具，水分消耗计量工具，电机控制和保护工具等。此外，调度室的上位机可以实现集中显示，参数设置以及报表打印等功能。在通讯系统上，由于各锅炉房的终端机通过RS-485总线与调度室的上位机相连，其对于参数的设置以及数据的上传和下载都比较快捷。再加上煤量的统计功能，可以使得住户室温平均温度达到理想状态，最大限度的降低能耗。
4无线网技术下的锅炉检测及控制
无限局域网是相对于有线的局域网而言，无限的局域网，是通过无线多址信道信道的方式，实现计算机之间的通信，简单来说就是计算机的网络技术和无线通信技术结合的产物，这将大大节约锅炉检测及控制的成本，同时增加网络的灵活性和畅通性。无线网络不需要传统的电缆或者是光缆，这些缆线的安装将会耗费大量的人力和物力，会增加物质成本，同时由于这种缆线的需要一些节点，同时在空间上还受到控制，非常的不方便。但是无线网络将会解决这些问题，因此，锅炉检测的网络技术应该超无线网络的技术发展，这样既能够节约成本，同时还能提升网络传输的速度和灵活性。
5基于无线网络的锅炉检测及控制
我国当前的锅炉检测的仪表所依靠的变送器，采用的是两线制，这样就导致仪表和仪器很容易受到外界的干扰，同时还不能实现从一次表到二次表的数据的传输和控制。只有将变送器转换为无源，才能够使得仪器和仪表不受到外界的干扰，提升自身的稳定性，这种情况只能通过无线网络技术的应用才能够实现，因此我们应高采用无线局域网的技术进行锅炉的检测和控制，这样不仅能够实现从一次表到二次表的数据传输，同时通过手机等方式随时进行各项数据的查询。并且，无线网络技术的应用的成本要远远小于有线网络技术的应用，因此，无论是从对锅炉检测的精准性和远程的可控制性，无线局域网络技术都要优于有线网络技术，同时无线技术的成本和灵活性也要高于有线网络技术，因此我们应该不断提升技术的创新和发展，加强无线网络技术在锅炉检测和控制上的应用，这样将会大大节约能源，同时还会减轻锅炉检测、数据分析以及远程控制工作强度，提升工作效率。
篇4
环境分析市政道路的改造工程是在道路建设已完成的基础上成立的，因此工程施工的场地已经明确。由于市区中的道路路段需要改造力度更大，加上政府出于对便利市民通行以及美化城市建设等方面的考虑，因此施工地点更加集中于市区之内。下面将具体对控制测量技术在市政道路改造工程中比较特殊的测量环境进行分析。(1)动迁工作特殊。市政道路改造的动迁问题非常突出。在实际的工程施工中，没有完全确定各个部分的动迁位置和时间，甚至在一些项目一经开始施工时也没有明显的进展。(2)施工工期特殊。市政道路的施工改造对市民出行和车辆通行有很大的影响，为了避免对市民带来巨大的不便，市政道路改造的工期要求就会很紧张，施工单位需要在保证工程质量的同时，在合理范围内缩短施工的工期。(3)测量标记的特殊。前文已经提过，市政道路改造的路段比较集中于繁华的市区之中，周边建筑物很多，所以在进行控制测量技术时，很难用常规的方式进行测量的标记处理工作。(4)交通与人员方面的特殊。由于市区人员较为密集，施工场地又必须禁止通行，这在交通能力产生了一定的影响，并且施工现场人员复杂，因此在施工时也应注意处理好人员与交通方面的关系。
三、对于控制测量技术工作中关键问题的处理
(1)处理动迁问题。一般情况下，市政道路改造的目的主要有提高路段性能和带动周边状况两种。市政道路改造工程中，做好控制测量技术工作需要相关人员对市政道路所在地的动迁状况有一个全面的了解，明确道路改造目的，结合道路的改造意图是推理动迁工作中可能出现的问题的重要基础。(2)处理建筑物问题。市政道路改造工程中，施工现场多呈条状分布，现场周边的建筑物较为密集地分布在道路两侧。在此基础上选取加密控制点时，可以于道路路口或者巷口等位置进行加密控制点的引出，以此保证加密控制点在施工现场的变动中始终能够得到及时的补设，从而保证工程施工进度不会因加密控制点的缺失而迟滞。(3)处理环境问题。市政道路改造工程的施工地点多位于市区中心较为繁华的地段。为了维护城市环境，以及保障施工地点周围环境的美观性，因而在设置与记录加密控制点时，尽量不在建筑上做出明显的记号或者标志，在最大限度内保证加密控制点的隐蔽性。除此之外，现场测量人员在以文字或者图像的形式进行对隐蔽性加密控制点的记录后，要做好与控制测量技术人员的交接工作，从而保证加密控制点在工程施工中的控制测量技术中能够得到稳定、可靠的使用。
篇5
数控机床具有生产效率和加工自动化程度高，零件的加工精度和产品的质量稳定性好，能完成许多普通机床难以加工或根本无法加工的复杂型面加工，几乎不要专用的工装卡具、减少在制品，提高经济效益和大大减轻操作工人的劳动强度等一系列优点。随着制造业的迅速发展，大力发展以数控机床为先导的装备制造业已成为我国政府的一项产业政策，将对数控机床的发展产生重大的影响。用好数控机床提高数控机床的利用率具有重要的现实意义，它不仅能增加企业的效益，而且还有助于提高我国制造业的整体素质和加快建设制造强国的进程。
二、影响数控机床加工的因素
1.数控机床应用水平不高
数控加工在中国制造业中已经有了较长的使用时间，虽然有严格的数控机床操作规范、良好的机床维护保养，但是其本身的精度损失是不可避免的。为了控制产品的加工质量，我们定期对数控设备进行检测维修，明确每台设备的加工精度，明确每台设备的加工任务。对于大批量成批生产的零件加工工厂，应严格区分粗、精加工的设备使用，因为粗加工时追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度，精加工则相反，要求高的加工精度。而粗加工时对设备的精度损害是最严重的，因此我们将使用年限较长、精度最差的设备定为专用的粗加工设备，新设备和精度好的设备定为精加工设备，做到对现有设备资源的合理搭配、明确分工，将机床对加工质量的影响降到了最低，同时又保护了昂贵的数控设备，延长了设备的寿命。
2.操刀次数及位置不合理
利用数控车床进行批量生产、特别是大批量生产时，在保证加工质量的前提下，提高加工效率、确保加工过程的稳定性是获得良好经济效益的基础。数控车削批量加工时，选择简便的换刀方式，是减少换刀辅助时间、减少机床磨损、降低加工成本的有效途径。改进换刀点设置是为达此目的进行的有效尝试之一。为此，在夹具选择、走刀路线安排、刀具排列位置和使用顺序等方面都要精细分析、优化设计，改进换刀点设置，减少运行成本，提高加工效率。
3.编程技巧不强
程序的效率直接影响着机床的工作效率，所以优化编程质量是提高数控机床工作效率的一个重要方法。首先，熟悉机床的指令，充分开发机床的内部功能，寻找高效的编程和加工方法。其次，大力推广计算机编程，加强计算机切削模拟，提高程序的可靠性，从而减少或取消在数控铣床上调试程序的时间。再次，合理编程，尽量减少机床走空刀的情况。
三、提高数控机床加工效率的措施
1.培养优秀的数控技术人才
数控机床虽然智能程度提高，但是人的作用却至关重要。没有技术好的编程人员，数控机床的效率就不可能得到有效提高，没有好的机床操作者就达不到最佳加工方式，产品的废品率就会提高，同时也会大大降低数控机床的使用效率和缩短机床的使用寿命。因此，要提高数控加工的效率，就必须培养出优秀的数控技术人员。
2.对数控机床实施科学管理
数控机床不同于普通机床，不能把管理普通机床的方法照搬到数控机床上。据一些使用数控机床较早的用户多年管理实践证明，凡是数控机床较多的单位，以相对集中管理的方式较好，即“专业管理，集中使用”的办法。工艺技术准备由工厂工艺技术部门负责，生产管理由工厂下达任务统一平衡。有条件的可以采用计算机集成管理的生产方式。由计算机把数控机床生产所需的各种作业和加工信息管理起来，实行信息共享，以减少生产准备时间，优化物流路线，可有效的提高生产率。
3.合理选择切削刀具
刀具的选择是保证加工质量和提高加工效率的重要环节。为了提高生产率国内外数控机床尤其是加工中心正向着高速、高刚性和大功率方向发展。这就要求具必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能，而性能要稳定。在选用刀具材料时，凡加工情况允许选硬质合金刀具时，就不应选用高速钢刀具。有条件的选用性能更好更耐磨的刀具，如涂层刀具、立方氮化刀具、陶瓷刀片等。
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1 高职院校电气控制技术课程体系存在的问题
1.1 课程体系缺乏对学生创新能力的培养，培养方式相对简单 虽然目前高职院校已经对培养学生的创新能力有了全面的认识，也已经开始注重对课程体系的科学安排与改革，加大了对实践教学课程安排的周期，以此增强学生的创新实践能力，但是当前的电气控制专业课程还是集中在传统的教学内容模式，对于学生的技能培养还是以教师的课堂讲解为主并且配合实训训练，虽然这种模式对于传统的课程体系来说是一种进步，但是其往往没有收获实效，因为高职院校受到硬件设施的限制学生很难有足够的时间进行实践锻炼的机会，而且教师也没有足够的时间对学生进行单一的训练，总之学生实践时间的不足会造成学生没有实践技能，影响学生的创新能力的培养。
1.2 社会上先进的技术没有纳入到课程体系中 电气控制技术更新速度非常的快，而作为高职电气控制人才的教育机构，其课程体系没有及时地将最新的科学技术纳入到当前课程教育中，造成高职院校掌握的电气控制技术在参加工作之后其技能不能达到岗位要求的规定。尤其是没有将现代信息软件系统与相关的电气基础课程相结合，造成学生的基础技能有待进一步提升。
1.3 电气控制技术课程缺乏有效衔接性 目前高职院校将相关的专业课程仅仅当做是学生掌握劳动技能的一种教育类型，其与学生在初中、高中的学习衔接性不大，表现在：一是在进行电气控制技术课程时老师将过多的精力放在理论内容的学习上，造成资源的浪费；二是在进入高职电气控制专业学习后，学生相对的主要学习专业技能知识，而忽视思想道德方面的学习，结果常常造成学生掌握丰富的技能却没有基本的职业道德素质。
1.4 实训课程脱离实际环境 实训教学在高职院校中已经普遍展开，但是高职院校所开设的实训教学存在不少的问题，最为突出的现象就是实训教学的环境与真实岗位存在一定的差距，尤其是在工作时间以及岗位竞争很难在实训课程中得以体现，导致学生在实训中不能真实的感受到企业的工作压力。
2 高职院校电气控制技术课程体系存在的问题及对策
2.1 建立清晰的课程体系开发思路 高职电气控制技术课程体系按照“市场为导向、能力为本位、以学生为中心、根据实际工作所需确定教学内容”的理念建立清晰的课程开发思路，高职院校要以此课程体系建设思想为依据构建完善的课程体系，高职电气控制技术课程开发要以适应市场为原则，构建的课程也要根据市场的变化而调整，课程的内容调整重点是以培养学生的创新能力为基础，强化高职专职教育中的实训性，在此思路下不断地优化课程体系规划、标准以及教学方案等。
2.2 认清形势，不断优化课程内容 首先电气控制技术专业具有较强的实践性，因此高职院校在课程编制前首先要进行充分的市场分析，全面认识当前社会的电气控制技术发展方向，及时掌握社会最先进的电气控制技术，以此作为编制与调整课程的内容；其次课程体系的构建一定要结合本校的师资力量以及学生学习能力水平，发展具有特色的高职电气课程体系；最后课程的内容也要摆脱传统的思想束缚，增加创新性的知识点，培养学生的创新能力。
2.3 把握方向，适时调整课程结构 随着社会生产力的提高以及教育理论的发展，以学科为中心的课程模式已暴露出诸多问题。为此，我们必须顺应知识综合化的趋势，在课程实践中实现专业课程与通实课程的融合。具体说来，高职课程结构的改革与优化应该做到：第一，从用人单位的实际需求出发，开发出一系列适应社会发展、顺应企业工作流程与生产要求的课程体系，并且根据企业及用人单位的发展方向，及时调整课程结构与教学环节，着力解决人才培养与社会需求脱节的问题。第二，以学生的知识能力水平、综合组织结构为依据，建立活动课程模式，充分发挥学生的能动性，确保学生实践能力的培养。
3 结束语
总之，高职电气控制技术课程体系改革必须紧跟时代步伐，积极顺应社会发展方向。为了近一步完善课程建设，必须坚持以就业上岗能力培养为重点的课程目标，以技能训练为特色的课程内容，有计划、有步骤地实现课程结构的均衡化与合理化，从根本上保障课程实施效果。
参考文献：
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篇7
一、前言
建筑安装工程作为整个建筑工程的一部分，安装工程的造价占总造价的比例不高，但因安装工程涉及的管理部门多、设备安装技术含量高、安装工程的专业多、系统复杂、受新材料和新工艺的影响大，常常会导致安装工程的造价难以控制，因此增加整个建筑工程的造价。所以做好安装工程的造价控制对于降低建筑工程造价具有直接意义。
二、建筑安装工程造价存在问题
由于受到各种条件的约束，不同地域和不同地质环境的影响，加上建筑安装项目本身投资大、工期长、涉及材料种类多、过程工序复杂、质量要求严格等因素，在施工过程中遇到的条件也有很多限制。因此，施工过程中与建设单位、设计单位、地方政府等主管部门都必须有很好的联系。建筑工程施工合同涉及的内容多而复杂，对于工作人员的要求也越来越高，如果施工企业的合同管理人员对其合同业务不熟悉、目标不明确，对工程的系统性缺乏规划和管理，从而造成严重的经济损失。
三、安装工程造价的影响因素分析
1、施工人员
（1）管理人员的管理水平低。施工管理人员的管理水平和执行力度直影响到安装工程的质量。如果施工管理人员配备不完善、管理水平较低、执行力弱，就会造成施工现场混乱、班组工种不清、重复搬运和材料浪费等现象，增加安装工程成本。
（2）施工作业人员不达标。目前，农民工队伍是我国建筑施工的生力军。大部分农民工缺乏必要的岗前技能培训，技能不熟练、劳动效率低下，安装工程施工质量难以保障，可能造成较高的工程返工率，增加工程成本。
（3）造价管理人员缺乏。近些年，我国建筑业出现了“大干快上”的局面，造价人员一度出现了人才匮乏的现象，不少其他非建筑和经济专业人员进入了造价管理队伍。由于这部分造价管理人员对建筑业和经济管理的专业知识了解甚少，在具体的工作中难以发挥积极的效用，不能实现控制成本的目的。
2、施工材料的因素
（1）材料质量问题。安装工程的材料质量是控制造价的基本保证。利用不合格材料施工的安装工程不仅存在安装隐患，而且要造成多次返工增加造价，同时因为售后保养次数频繁增加后期成本。
（2）材料价格波动大。目前，由于金融危机的后续影响、区域性价格垄断等因素，经常造成材料价格异常波动。而造价管理部门的市场指导价，具有一定的滞后性，对本工程造价控制具有不利的影响。
3、施工设备
施工机械是进行安装工程施工的工具，机械的效率、能耗和故障概率对安装造价的影响十分明显，必须进行预先控制。
4、施工环境
环境因素指的就是现场施工条件。现场场地特征将直接影响施工总平面布置，不利的地形条件将制约机械设备的作业、材料堆放。同时，施工现场的地质条件也将影响后续施工造成影响，可能造成设计变更等。
5、施工技术
技术因素主要指的是施工组织设计、专项施工方案和造价管理手段。施工组织设计和施工方案是否先进，直接影响工程造价。技术性差的施工方案和施工组织设计可能违背了施工原则，违反施工程序，从而造成安装工程质量、安全和进度上不达标，而增加造价。
四、安装工程造价控制措施探讨
1、提高施工人员的质量
针对可能出现的施工作业人员技能较低、施工管理人员和造价人员水平较差等问题，项目部将采取下列措施进行预控：
（1）精选年轻体健的农民工组建班组，优化班组任务；严格执行操作工人岗前技能培训制度，关键岗位需通过技能考核后方能上岗，每次进入工区进行技术和安全交底，从而保证施工质量和进度、减少操作失误，降低工程的直接费用。
（2）抽调业务娴熟、具有相应资格证书的施工管理人员和造价人员参与项目管理。制定严格的考核制度，将造价控制情况与工资、奖金挂钩，充分发挥各个岗位的岗位职责，强化管理绩效，适当减少间接费用。
2、控制施工材料的价格
控制材料时项目部材料采购本着满足施工、适当储备的原则，根据施工图纸、工程量清单，确定采购物资范围和种类，编制工程需用材料采购计划申请表，经项目经理批准后采购，提交专职采购人员进行采购。材料到场后，项目部组织相关人员进行验货，对物资设备的名称、数量、规格型号、生产厂家；物资设备的质量证明文件（材质书、炉批号、合格证、检验报告等)；物资设备的外观、几何尺寸等进行检查。
同时，造价管理部门的市场指导价不是特定价。项目部只能将其作为工程计价的参考，主动走向市场，优选材料供应商，贷比三家。比较多家材料质量和价格、售后服务等，筛选质优价廉的材料设备供应商，并与这些供应商建立长期的联系，及时掌握材料、设备的价格变化情况，从而能较好的控制材料、设备的质量和价格，降低工程造价。
3、完善施工设备管理
安装工程施工机械调配计划按施工方案中所采取使用的机械，根据施工总进度计划编制。进入现场的施工机械必须性能良好，进场前要进行试车运转，以保证施工过程中正常运转，为确保总工期创造条件。施工机械的进、退场时间，严格按施工进度要求，进退场及时，确保整个工程的施工任务在总工期内顺利完成。
4、优化施工环境
（1）施工平面布置坚持减少对周边环境影响的原则，方便施工、提高设备利用率的原则，确保工程质量和工期的原则，符合安全生产和文明施工的原则，降低临设费用的原则，进行合理布置。
（2）针对可能出现的地质勘查报告不准确的现象，项目部及时向有关部门进行汇报，并请求顺延工期，以免造成工期索赔；并积极配合有关单位进行地质再探和变更，尽可能争取实现工期目标。
4、严格施工工艺
（1）优化施工组织设计，选择技术先进、经济合理的施工方案。在工程实施过程中，除了应组织专家对投标文件的施工组织设计进行审查外，还应对施工过程中的专题施工方案进行审查，运用价值工程法等方法通过不断地对项目做多方案的技术经济比较分析，努力挖掘节约工程投资的潜力，从而达到节约投资，创造更高效益的目的。
（2）坚持按图施工原则，尽可能减少变更。在图纸的设计阶段就应该做到尽量的全面，将整个工程进行系统的规划与设计；在核实阶段加以完善，使施工图纸的设计与工程本身相适应，进而避免施工过程的变更。
5、其他控制措施
（1）加强现场工程量签证的监督和管理工作。现场签证是工程建设过程中一项经常性的工作，安装工程由于现场签证的不严肃，引起工程造价失控。不严肃的工程量签证问题对安装工程施工方的造价控制也带来的许多不便，为今后的索赔埋下隐患。
（2）采取信息化管理手段，进行工程造价动态管理。针对安装工程施工复杂、工程量大的特点，为避免人工计算造成的效率低下、容易出错的现象安装工程项目可以采用中国建筑科学研究院开发的“建筑企业信息化管理软件”，其中的经营管理信息系统就是专门针对企业经营、造价控制进行开发的。该系统基于网络技术，将一个建设项目从设计、施工到竣工阶段进行信息化管理，结构清晰、条理分明、操作界面友好，可执行全生命周期动态化管理。同时，委派参与使用的管理队伍参与专业培训，提高管理效率。
五、结束语
由于安装工程的复杂性，影响因素的多变性，工程实施阶段会出现图纸外工程项目或隐蔽工程。对于建设单位，除随时检查隐蔽工程外，对图纸外工程实施隐蔽前要组织设计、施工、建设、监理单位对隐蔽工程进行会签，确保隐蔽工程的准确性。
参考文献：
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可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)具有可靠性高、抗干扰能力强、功能丰富等强大技术优势，已经成为目前自动化领域的主流控制系统。然而，从目前的应用情况来看，PLC还大都只是承担最基本的控制功能，如顺序控制、数据采集和PID反馈控制。各个PLC厂家也在其产品中设计了PID模块。虽然PID算法控制有很高的稳定性，但对于一些复杂控制系统，PID控制很难满足控制要求，这也使PLC的发展面临着一种挑战。随着越来越多的PLC产品与IEC1131-3标准兼容，PLC控制系统越来越开放，将先进控制算法嵌入PLC常规控制系统成为可能。本课题从工业控制实际应用角度出发，对PLC的控制功能进行深入的研究和探讨，以提高和扩展PLC控制器的应用水平和应用范围。本课题：PLC先进控制策略的研究与应用，其目的是通过研究使一些先进控制算法在PLC及组态系统上得以实现，并开发相应的应用程序，经过验证后最终应用到工业过程控制中去。
在PLC组态系统中实现先进控制算法，包括预测控制算法和模糊逻辑控制算法，形成具有人工智能的控制模块及网络系统，能大大提高系统的控制水平，改善控制质量。从经济角度来看，目前PLC生产商的一些产品具备先进控制模块，如模糊模块。但它们的价格十分昂贵，且封闭性较强，不适合我国中小型企业的工业改造。因此开发较为通用的先进算法实现技术，对于我国中小型企业的工业改造具有很大的意义，既可降低生产成本，又可提高经济效益。
模糊控制与预测控制是智能控制中技术较为成熟的分支，因此，研制和开发出适合工业环境的实时先进控制开发工具，实现模糊控制、预测控制嵌入PLC,与常规控制集成运行，让先进控制从教授、专家手中走出来，实现先进控制的工程化、实用化、转化为社会生产力，对缩短控制系统开发周期，加快先进控制技术的广泛应用，提高我国的工业自动化水平有着重大的意义。
2、论文综述/研究基础。
在过程工业界，从40年代开始，采用PID控制规律的单输入单输出简单反馈控制回路己成为过程控制的核心系统。目前，PID控制仍广泛应用，即便是在大量采用DCS控制的最现代的工业生产过程中，这类回路仍占总回路80%-90%.这是因为PID控制算法是对人的简单而有效操作的总结和模仿，足以维护一般过程的平稳操作与运行，而且这类算法简单且应用历史悠久，工业界比较熟悉且容易接受。
然而，单回路PID控制并不能适用于所有的过程和不同的要求[4}0 50年代开始，逐渐发展了串级、比值、前馈、均匀和Smith预估控制等复杂控制系统，即当时的先进控制系统，在很大程度上满足了单变量控制系统的一些特殊的控制要求。在工业生产过程中，仍有10%-20%的控制问题采用上述控制策略无法奏效，所涉及的被控过程往往具有强藕合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特性，并存在着苛刻的约束条件，更重要的是它们大多数是生产过程的核心部分，直接关系到产品的质量、生产率和成本等有关指标。随着过程工业日益走向大型化、连续化，对工业生产过程控制的品质提出了更高的要求，控制与经济效益的矛盾日趋尖锐，迫切需要一类合适的先进控制策略。自50年代末发展起来的以状态空间方法为主体的现代控制理论，为过程控制带来了状态反馈、输出反馈、解疆控制、自适应控制等一系列多变量控制系统设计方法}s}.上述多变量控制策略有其自身的不足之处，工业过程的复杂性使得建立其正确的数学模型比较困难。同时，计算机技术的持续发展使得计算机控制在工业生产过程中得到了广泛的应用，强大的计算能力可以用来求解过去认为是无法求解的问题，这一切都孕育着过程控制领域的新突破。
整个80年代，出现了许多约束模型预测控制的工程化软件包。通过在模型识别、优化算法、控制结构分析、参数整定和有关稳定性和鲁棒性研究等一系列工作，基于模型控制的理论体系己基本形成，并成为目前过程控制应用最成功，也最有前途的先进控制策略。近年来，人工智能技术有了长足的长进并在许多科学与工程领域中取得了较广泛的应用。就过程控制而言，专家系统、神经网络、模糊系统是最有潜力的三种工具。专家系统可望在过程故障诊断、监督控制、检测仪表和控制回路有效性检验中获得成功应用。神经网络则可以为复杂的非线性过程的建模提供有效的方法，进而可用于过程软测量和控制系统的设计上。模糊系统不仅是行之有效的模糊控制理论基础，而且有望成为表达确定性和不确定性两类混合并提炼这些经验使之成为知识进而改进以后的控制，也将是先进控制的重要内容。
由于先进控制受控制算法的复杂性和计算机硬件两方面因素的影响，早期的先进控制算法通常是在PC机和UNIX机上实施的。随着DCS功能的不断增强，更多的先进控制策略可以与基本控制回路一起在DCS控制站上实现。国外发达国家几乎所有企业都采用了DCS系统或其它智能化设备来实现对生产过程的控制，并在此基础上通过实施先进控制与优化较大的提升了系统的性能。可以说，高性能控制系统，尤其是DCS系统的普及为先进控制的应用提供了强有力的硬件和软件平台。国外从70年代末就开始了先进控制技术商品化软件的开发及应用，并在DCS的基础上实现先进控制和优化。如爱默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先进控制软件RMPGT和RPID等在现场的实际应用都集中在自己的DCS系统上。传统的PLC由于不支持浮点运算以及先进控制所必须的精确的时间，因此，除了模糊逻辑控制外，其他的先进控制并没有在PLG平台上实现。然而，在过程工业中大多系统使用先进灵活的PLC控制系统，因此1996年Barnes提出了一种基于PC-PLC通讯的混合方式，通过控制网络实现计算机与PLG的通讯，从而实现先进控制。
3、参考文献。
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4、论文提纲。
第一章前言
1. I论文研究的目的和意义
1. 2论文研究的主要内容及工作简述
1. 3国内外文献综述
I. 3. 1先进控制的发展及现状
1 .3 . 2 PLC在工业控制领域的应用
1.3 . 3 PLC基本控制方法
1. 3. 4 PLC模糊控制器
I. 3. 5 PLC预测控制算法
第二章SIMATIC S7-300 PLC及STEP7系统
2.1 SIMATIC 57-300 PLC系统
2.1.1 S7-300 PLC
2.1.2 S7-300 PLC控制系统
2.2 STEP7系统
2.2.1 STEP7功能及结构
2.2.2组态环境及编程语言
2.2.3基本控制算法的实现二
第三章PLC模糊控制器的研究与实现
3.1模糊控制算法与系统
3.1.1模糊控制理论
3.1.2模糊控制系统
3.1.2.1模糊控制器的组成
3.1.2.2模糊控制算法
3.1.2.3模糊控制器的结构
3.2 PLC模糊控制器设计
3.2.1 PLC模糊控制器结构
3.2.2模糊控制器离线部分设计
3.2.2.1模糊控制器离线部分算法设计内容
3.2.2.2基于MATLAB模糊逻辑工具箱的设计
3.2.3 STEP7实现模糊控制器设计
3.2.3.1模糊算法流程图
3.2.3.2模糊算法的功能块
3.2.4 PLC模糊控制器的仿真验证
3.2.4.1仿真系统的建立
3.2.4.2仿真结果验证
第四章PLC预测控制器的研究与实现
4.1广义预测控制算法
4.1.1单值广义预测控制
4.1.2单值广义预测控制律计算
4.2 PLC单值广义预测控制器的设计与实现
4.2.1单值广义预测算法的实现步骤
4.2.2单值广义预测控制器的设计
4.3单值广义预测控制器的仿真验证
4.3.1仿真模型的建立
4.3.2仿真结果分析比较
第五章基于PLC的空调性能检测实验室计算机控制系统
5.1工艺流程与控制方案
5.1.1工艺过程简述
5.1.2控制要求
5.1.3控制方案设计
5.2控制系统结构及配置
5.3监控系统组态设计
5.4 57-300 PLC控制系统设计
5.4.1硬件系统组态
5.4.2 PLC控制程序设计
5、论文的理论依据、研究方法、研究内容。
目前，PLC的应用十分广泛，涉及到过程控制的方方面面。但在控制策略上，它依然沿用传统的PID控制。许多PLC开发商把PID算法做成模块，固化在PLC中。
但从长远角度看，对于一些复杂的控制系统，PID很难满足控制要求，这就需要把先进的控制算法嵌入到PLC的设计中。本课题以此为主要研究内容。
工业过程的复杂性以及对于控制日益提高的要求，各种先进控制算法越来越多地深入到控制领域，但由于PLC的编程目前还限于低级语言(如梯形图)，所以，给在PLC上实现先进控制算法带来了困难。SIEMENS在PLC的编程系统STEP7中提供了比较丰富的功能模块，因此，本课题首先是通过对控制算法的研究与改进和对STEP?功能的开发，使先进控制策略在S7-300 PLC上得以较好的实现。本论文重点研究基于PLC的模糊控制器的实现，这一领域目前研究的比较多，因此在总结前人研究方法的基础上，设计出一个基于PLC的通用的模糊控制器，并使其固化在STEP7软件中。此外，对于PLC预测控制虽已有一些研究，但都仅限于理论方面，尚未给出PLC上实现的实例。本课题也想在此方面有所创新，开发出基于PLC的预测控制实现技术。
本论文第一章简要介绍了课题的来源背景、主要内容、目的意义以及国外相关工作的研究状况等。
第二章介绍了SIMATIC S7-300 PLC的主要特点，系统组成及控制系统的配置与实现，同时介绍了STEP?软件的功能及结构，组态环境，以及一些基本算法的实现方法。
第三章重点阐述了模糊控制的基本理论、模糊控制算法、模糊控制器的结构及设计方法。提出了基于PLC的模糊控制器的实现方法，即采用MATLAB离线设计，PLC在线查询的方式。给出了STEP?实现模糊算法的流程图及部分程序。
最后建立一个过程仿真系统，对PLC模糊控制器进行仿真验证。
第四章介绍了预测控制的基本理论，重点阐述了广义预测控制算法，并结合PLC的特点，提出了基于PLC的单值广义预测控制器的设计方法，给出了STEP7实现单值广义预测算法的步骤与流程图。最后建立一个二阶大滞后的对象模型，构成仿真控制系统，与PID控制进行比较分析，验证PLC预测控制器的有效性。
第五章是作者在研究生期间参加的某空调性能检测实验室基于PLC实现的计算机控制系统，从系统控制方案的设计、系统配置和硬件构成、监控系统的设计等几个方面分别进行了详细的论述。
第六章结论与体会，总结自己在课题研究和项目研究的过程中的一些体会和心得，分析了工作中的不足，提出了以后工作的注意事项，改进方法。
6、研究条件和可能存在的问题。
I.尽快建立样板工程，把己经取得的研究成果应用到工程实际过程中，通过实践检验，发现问题以便不断改进和提高。
2. PLC预测控制器目前只应用了简单的单值广义预测算法，有其自身的局限性，如控制精度不高。目前，应用较为成熟的是MPC算法，因此可以把PLC-MPC控制器作为今后研究的一个重点。
3.对于PLC模糊控制器的改进，主要是在算法上，为了提高控制效果，单纯的模糊算法是不足的，改进型模糊算法如模糊PID可以改善控制器性能，因此可以开发PLC模糊PID控制器。
4.进一步挖掘STEP?软件的功能，开发过程对象仿真模块，给出基于PLC建立仿真系统的方法和步骤，为工业实阮应用缩短调试时间，保证系统的可靠性。
7、预期的结果。
1.通过对先进控制各种算法的分析比较，对先进控制理论有了进一步认识，从中学到了不少解决问题的方法，理解了传统控制方法与先进控制方法的区别。
2.基于PLC实现先进控制与基于PC实现先进控制相比较，最重要的一个优势在于PLC实现先进控制不需要通讯协议，而基于PC实现先进控制，在系统设计和运行之前必须正确的配置PC与PLC之间的通讯协议，因此可以降低系统得开发时间。其次，在系统运行时，在下位机上完成先进控制算法比在上位机完成更具有实时性。在可靠性方面，由于基于PC实现先进控制，现场的数据和信号要经过通讯传给上位机，这难免会出现数据的丢失和信号的误差，从而使系统的控制精度下降，而基于PLC实现先进控制避免了这类现象的发生。
3.西门子57-300 PLC功能强、处理速度快、模块化结构易于扩展，被广泛的应用于自动化控制系统中;其相应开发软件STEP7采用模块化编程方法，提供多种编程语言，丰富的功能模块，能实现较为复杂的功能和算法。因此二者结合 起来，为先进控制的设计与开发提供了很好的软硬件平台。
4. PLC模糊控制器采用MTALAB离线设计和PLC在线查表的方法，把复杂的模糊推理过程交给计算机离线完成，得到模糊控制量查询表供PLC在线调用。此方法将复杂琐碎的模糊控制系统的开发工作变得简单明了，大大缩短了开发周期，同时也提高的PLC控制的实时性，是目前被广泛采用且效果良好的PLC模糊控制器的设计方法。
5. PLC单值广义预测控制器采用简单实用的单值广义预测控制算法，它需要调整参数少、在线计算时间短，可适用于PLC类控制采样周期较短的快速动态过程系统。仿真结果表明：PLC单值广义预测控制器保持了预测控制的性能，控制效果较PID控制有很大改善，同时具有计算量小，响应迅速的优点。
8、论文写作进度安排。
20XX.05-20XX.06 开论文会议
20XX.06-20XX.07 确定论文题目
20XX.07-20XX.02 提交开题报告初稿
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多数高校都把人才培养目标定位为培养“应用型创新型”专业人才，而在应用型创新型专业人才培养过程中，仅靠课内教学是远远不够的，必须要把大学生的专业知识、专业技能、综合素质的培养融入到日常教学工作的每一个环节之中。“知识+能力+综合素养”“三位一体”的人才培养模式已经为广大高校所认可，其中能力的培养主要采用实践教学的方式。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，实践是提高学生学习能力、动手能力的最主要手段。毕业设计是教学计划中最后一个也是最重要的综合性实践教学环节，是学生在教师的指导下，独立从事科学研究工作的初步尝试，其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能研究和处理问题的能力。测控技术与仪器专业的“厚基础、宽口径、重实践、强能力”的特点，决定了毕业设计是培养仪器仪表行业创新型应用型专业人才的保证措施，搞好学生的毕业设计，对全面提高教学质量具有重要的意义。
二、毕业设计改革的具体举措
1.确保毕业设计的时间
有些学校将毕业设计安排在第八学期，在这期间还穿插毕业实习，使得毕业设计的时间只有十二三周左右。毕业设计期间还要为就业分散很多的时间和精力，真正用于做设计的时间少之又少，致使毕业设计流于形式，走过场，同学们只是通过查一些资料，写毕业设计论文而已，起不到毕业设计该起的作用。更有甚者，一些学校不去分析产生这些现象的原因，而是直接将毕业设计作为鸡肋，“食之无肉、弃之可惜”，有人在宣称要取消毕业设计或将毕业设计时间缩得更短。这是一种十分错误和不负责任的想法。有益的做法是延长毕业设计时间。有的学校已经将毕业设计改为一年，第七、八两个学期全部用来做毕业设计；有的学校则是在第七学期进行选题和前期准备，第七学期的课程安排较少，用大量的时间来准备毕业设计，完成前期的方案论证、软硬件设计所用工具的学习等，第八学期直接进入作品设计制作。这两种方案都收到了很好的效果。
2.加强毕设过程管理
学风建设是提高学习成绩的重要保障，而规范的过程管理是保证毕业设计质量的重要手段。制定科学严谨的“毕业设计管理规范”，对指导教师的资格认定、学生资格认定、选题的确定、开题报告、中期检查、论文、毕业答辨等一系列过程均制定出有效的管理措施并严格执行。选题工作采用三级管理，由教研室主任和指导教师共同协商确定毕业设计题目，学生进行自主选题，导师和学生互选后经系主任审核，学院审批并并统一组织相关人员对选题进行论证。在毕设过程中，通过统一中期检查督促毕业工作进度，通过论文和论文审核与答辨，保证论文质量。
3.提高考核标准，推行“毕业设计实物化”
测控技术与仪器专业属于仪器仪表类，大多数毕业设计的选题围绕着测量与控制仪器，其内容涉及到光、机、电、计算机等各个方面，但一般不提倡做大型的设备，如果有必要的话，可以将大型仪器设备进行分解，做其中的关键部分，总之选题要求其不但符合专业知识要求，更重要的是现实可行。在进行毕业设计质量考核时，将成绩分成三部分，平时成绩、论文质量、答辨过程，其中答辨过程不仅只是介绍方案、回答问题，最重要的是进行样机展示，现场进行实物测试。毕业设计的最主要目的是培养学生运用所学知识解决实际问题的的方法思路和能力，因此“毕业设计实物化”不怕学生抄袭，在制作样机的过程中，一定会遇到一系列的硬件、软件上的问题，即使参考各类书籍、网络资料，只要能够将实物制作出来，调试成功，就达到了毕业设计的目的。和那些只注重论文内容，空谈创新，不进行实际验证的华丽文章相比，从培养学生的角度讲，效果要好得多。
4.加强毕业设计交流，做好总结与传承
由于每个毕业设计题目都只是专业培养的一个缩影，只有加强同学交流，才能培养全方位的专业知识和能力，除了导师对自己的学生进行分散指导外，全体专业教师对所有本科生进行集中指导，加强参加毕业设计的同学之间的交流，取长补短，既对其它同学的课题有一个相对了解，同时又可以将其它同学的研究思路和方法引入自己的课题之中。吸引低年级的同学参参与到高年级同学的毕业设计之中，一方面让其了解毕业设计工作的流程，一方面培养其解决专业技术问题的兴趣和方法，并通过优秀毕业设计的评选和经验交流，进行总结和传承，为下一届的毕业设计打好基础。通过毕业设一系列的改革与实践，特别是“毕业设计实物化”的推行，不仅催生了一批批优秀的学生作品，形成了一形列的教学改革成果，更重要的是提高了学生培养质量，提高了学生的专业能力、就业能力，提高了其综合素质。
参考文献：
[1]隋修武,李大鹏,张宏杰,李雅峰.基于“课程群建设”及“浸润式实践”的测控专业人才培养模式[J].教育教学论坛,2013,(49):140-141.
[2]潘洪亮,周杰,曹小燕.国内高校测控技术与仪器专业横向对比研究[J].高师理科学刊,2015,(1).
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测控技术与仪器专业主要实践性环节：包括军训、金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等。
测控技术与仪器专业培养要求 毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
1. 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力;
2. 较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括机械学、电工电子学、光学、传感器技术、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识;
3. 掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力，具有现代测控系统与仪器的设计、开发能力;
4. 具有较强的外语应用能力;
5. 具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。
测控技术与仪器专业就业方向 本专业学生毕业后可在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工作。
从事行业：
毕业后主要在仪器、电子技术、新能源等行业工作，大致如下：
1、仪器仪表/工业自动化;
2、电子技术/半导体/集成电路;
3、新能源;
4、计算机软件;
5、机械/设备/重工;
6、石油/化工/矿产/地质;
7、其他行业;
8、环保。
从事岗位：
毕业后主要从事仪表工程、硬件工程、电气工程等工作，大致如下：
1、仪表工程师;
2、硬件工程师;
3、销售工程师;
4、电气工程师;
5、嵌入式软件工程师;
6、区域销售经理;
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与传统的三相电机变频调速系统相比，多相系统[1，2]拥有诸多优势：能够实现低压大功率、拥有更多的控制自由度、更强的容错运行能力和更小的转矩脉动等。由于上述优点以及大功率传动领域的旺盛需求，多相调速系统成为学术界和工程界的研究热点。目前高精度多相调速系统控制策略主要有矢量控制和直接转矩控制，其中矢量控制对参数的依赖性比较大，而直接转矩控制具有系统结构简单，转矩动态响应快，以及鲁棒性好等优点，因此得到越来越多的研究。
基于开关表的直接转矩控制[3]策略通过滞环方式，粗略地控制磁链大小和转矩变化方向，而不能精确地控制其变化量，会导致调速系统低速运行性能较差并且稳态转矩脉动较大，特别是在多相电机中，注入的电压谐波映射到其他平面，进而产生谐波电流，对电机产生不利影响。而基于多相SVPWM的转矩预测控制策略[4]，可以通过相关算法得到所需要的理想电压矢量，从而实现对转矩差值和磁链差值的精确控制。基于SVPWM的转矩预测方法将磁链差值和转矩差值经过两个PI调节器，得到相应平面的电压矢量。以5相感应电机为例，可以分为基波平面和3次谐波平面，通过上述方法可以很方便实现对任何一个平面电压矢量的控制，进而可以有效抑制定子电流谐波，并且能够应用非正弦供电技术。
1、基于SVPWM的转矩预测控制方法
相关文献已经对传统3相电机基于SVPWM[的转矩预测控制方法进行了相关介绍与研究[3-4]。本文将其扩展到5相电机直接转矩控制系统中。为方便分析，将电机定转子电压方程表示为如下形式：
（1）
其中， ， 。将式（1）在 坐标系展开可得：
（2）
为简化上述表达式，将式（2）等式右边的表达式分别记为 和 ：
（3）
图1 基于SVPWM的转矩预测控制框图
由于实际控制系统是基于数字控制实现算法，需要对上述连续系统表达式进行离散化，图1为基于SVPWM的转矩预测控制方法的原理框图。假定系统的中断采样周期为 ，磁链差值和转矩差值分别为 和 ，则式（3）可以改写为：
（4）
从而可以得到 和 的差分方程：
（5）
以 和 作为基波平面的电压参考矢量，即 。然后利用多相SVPWM技术合成参考电压矢量，即可实现对转矩和磁链差的精确补偿。
2、实验结果
为了验证上述理论，构建了一套具有TMS320F2812为核心的5相感应电机变频调速系统，并给出了基于SVPWM转矩预测控制策略的实验结果，如图2所示。5相异步电机参数为：极对数 ，额定电压为200V，额定电流为10A，额定转速为970r/min，额定转矩为100N，定子电阻 ，电感参数 ， 。
图2 基于SVPWM的转矩预测控制实验波形
上述实验结果表明基于SVPWM的转矩预测控制策略对3次谐波电流有较好的抑制作用，改善定子波形，并有效减少定子铜耗和转矩脉动。
3、总结
仿真和实验结果中可以看出：
（I）与传统的开关表直接转矩控制相比，基于SVPWM转矩预测控制策略能有效控制电压矢量，继而有效控制定子电流。对多相电机来说，并不是所有谐波都是对电机有利的；不合理注入谐波会给电机带来扰动与额外损耗，进而影响电机总体效率和运行性能。
（II）SVPWM转矩预测控制策略具有良好的稳定性能，稳态时转矩波动较小。电机加载时，电流冲击也不大，说明该控制策略下的系统具有较好的稳定性和抗干扰能力。
（III） SVPWM转矩预测控制策略没有采用传统DTC的bang-bang控制方式，在动态性能会有所减弱，这也是该方法的不足之处。这就需要根据实际应用工况进行合理选择。
参考文献
[1] 康敏. 单绕组多相无轴承电机的研究[博士学位论文]. 杭州： 浙江大学， 2008.
[2] 白玉茅.九相感应电机的直接转矩控制研究[硕士学位论文]. 杭州： 浙江大学，2012.
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目前，电力自动化的应用可以分为变电站自动化、调度自动化、配电自动化、电能计量自动化和电力市场等。03年以来，我国的电力供应紧张，根据国家电网的统计，电力自动化行业呈现不断增长的趋势。由此，继电保护产品的需求也急剧增长，而且对于继电保护产品的性能、新技术的应用等方面也提出了更高的要求。而变压器是电力系统自动化控制设备中普遍使用的一款电气设备，变压器的继电测控保护对于电力系统的安全可靠运行具有重要意义。
本论文主要借助于新型的DSP处理芯片，对基于DSP的变压器继电保护测控装置进行设计研究，以期从中能够找到合理可靠的变压器继电测控保护装置应用，并以此和广大同行分享。
2继电保护测控装置总体设计
(1) 继电保护装置的功能设计
① 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，并保证其它无故障元件迅速恢复正常运行。
② 反应电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号，由运行人员进行处理或自动地进行调整或将那些继续运行会引起事故的电气元件予以切除。反应不正常运行情况的继电保护装置允许带有一定的延时动作。
③ 继电保护装置还可以和电力系统中其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。
综上所述，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。继电保护装置是电力系统中重要的组成部分，是保证电力系统安全和可靠运行的重要技术措施之一。在现代化的电力系统中，如果没有继电保护装置，就无法维持电力系统的正常运行。
(2) 变压器继电保护装置
电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它在电力系统的发电、输电、配电等各个环节广泛使用。因而其安全运行与否是整个电力系统能否连续稳定工作的关键，是电力系统可靠工作的必要条件。
根据变压器的不正常运行状态，变压器一般应装设以下一些继电保护装置[6]：
① 为反应变压器油箱内部各种故障和油面降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器及户内0.4MVA以上变压器应装设瓦斯保护。
② 为反应变压器绕组和引出线的相间短路及中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路，应装设纵联差动保护或电流速断保护；对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器，以及6.3MVA及以上的厂用变压器，应装设纵差保护；对于10MVA以下变压器且过流时限大于0.5s时，应装设顶流速断保护；对于2MVA以上变压器，当电流速断保护的灵敏系数还不满足要求时，则宜装设纵差动保护。
③ 为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，应装设电流保护。例如。复合电压起动的过电流保护或负序电流保护，适用于升压变压器；过流保护适用于降压变压器。
④ 为反应中性点直接接地电网中，外部接地短路的零序电流保护。
⑤ 为反应对称过负荷的应装设过负荷保护。
⑥ 为反应变压器过励磁的应装设过励磁保护。
3基于DSP的变压器继电保护测控装置设计
3.1 测控装置硬件架构设计
本文从紧凑型和多功能两方面入手，设计了一款基于新型DSP芯片的测控保护装置。DSP芯片需要完成电压、电流等输入信号的采集和处理，并且根据一定的保护逻辑驱动继电器动作，另外，还需要处理人机接口任务和通信任务。根据这些任务的不同优先级，DSP芯片还需要分配不同时间片的进程以满足各项任务合理有序地执行。
硬件设计的总体框架如图1所示，输入信号包括电流、电压、频率和开关量，而输出则通过继电器来实现。其中电流信号包括三相保护电流和一路零序电流，电压信号包括三相测量电压和一路辅助电压。主控制器采集并处理这些信号，分别用于显示和实现保护逻辑判断等功能。本装置的测量数据、设备信息、事件记录信息、保护定值和保护配置信息等内容都是通过菜单的方式进行显示，装置还提供了按键用于接线方式、保护功能等基本设置功能的实现。设备提供了基本的串行通信功能，可完成装置和服务器之间的报文传输，实现遥信、遥测、遥调、遥控等功能。同时还提供了GPRS模块、方便远距离无线通信功能的实现。
3.2 继电保护测控装置抗干扰设计
微机继电保护装置是一个电路和结构都非常复杂的装置，其主要电路部件均采用中大规模和超大规模的集成电路器件，虽然这些器件在其它领域中的大量实践已表明其损坏率是很低的，但由于继电保护装置是在强电磁环境中长期连续工作，并且责任重大，对万一出现的元器件损坏仍需考虑对策；而且除了起主要作用的数字部件外，还有为数不少的模拟元器件，所以提高元器件可靠性的措施应考虑数字部件和模拟元器件两个方面。
微机保护装置特有的工作方式和很强的处理能力为实现自动检测提供了方便。对装置中平时工作在“静态”的部件，如出口驱动电路、出口继电器等，由于微机保护中这部分的电路比较简单，制造时容易保证其较高的可靠性，同时还可以利用微机的超强处理功能对其进行定时功能检查；对装置中平时工作在“动态”的核心部件，如DSP、MCU、A/D转换器、Flash、FRAM、CPLD等等，无论电力系统有无故障，这些硬件都处在同样的工作状态中，也就是说，总在不停地进行数据采集、传递、运算和判断，因此元器件损坏会及时表现出来；同时，由于有了DSP和MCU这些“智能”部件，可以“主动地”去查找和发现问题，使得微机保护装置可以具有完善的自动检测功能。
篇13
主干学科：光学工程、仪器科学与技术。
主要实践性环节：包括军训、金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等。
测控技术与仪器专业就业方向
本专业学生毕业后可在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工作。
从事行业：
毕业后主要在仪器、电子技术、新能源等行业工作，大致如下：
1、仪器仪表/工业自动化;
2、电子技术/半导体/集成电路;
3、新能源;
4、计算机软件;
5、机械/设备/重工;
6、石油/化工/矿产/地质;
7、其他行业;
8、环保。
从事岗位：
毕业后主要从事仪表工程、硬件工程、电气工程等工作，大致如下：
1、仪表工程师;
2、硬件工程师;
3、销售工程师;
4、电气工程师;
5、嵌入式软件工程师;
6、区域销售经理;
7、技术支持工程师;
