2工业控制技术的发展
工业控制技术是一种运用计算机、控制理论、仪器仪表和其它信息技术，对工业
生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降
低消耗、确保安全等目的的综合性技术。
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC，是一种以微处
理器为核心的自动化装置，在工作环境中使用数字操作的电子系统，使用可编程存储
器内部存贮用户设计的指令，用这些指令来实现逻辑运算、顺序操作、定时计时以及
算术运算，并通过数字或模拟I/O来控制各种类型的机械或过程。
随着现代科学技术的迅猛发展，工业控制技术也口新月异。到目前为止，工业控
制技术己经历了三次飞跃:
第一次是在五、六十年代，从传统的电气传统控制发展到以模拟信号为主的电子
装置和自动化仪表的控制系统，这次飞跃是以微电子技术的进步为基础。
第二次则是在七、八十年代，集散型控制系统(DCS)的出现，把分散的、单回路
的测控系统采用计算机进行了统一的管理，用各种IPO功能模块代替了控制室的仪表，
利用计算机高速运算的强大功能，集中实现了回路的调节、工况连锁、参数显示报警、
历史数据存储、工艺流程动态显示等多种功能，在大型控制系统中往往还带有操作指
导和专家系统等软件。DCS对工业控制技术的发展起到了极大的推动作用，这次飞跃
是以计算机技术的飞速发展为基础的。
第三次是进入九十年代以后，现场总线(Field bus)技术的兴起和逐渐成熟，使
其成为自动化领域的主导技术。现场总线控制系统FCS是在计算机网络技术飞速发展
的推动下形成的，人们称之为3C ( Computer Communication Control)技术。
3烤房控制系统拟定要求
(1)生产效率
能够大幅度提高生产效率，有效的替代人力进行重复性负重劳动。
(2)生产安全性
整个生产过程安全稳定，降低事故发生率;一旦有误动作发生。
(3)实时监控能力
正常生产时全线为全自动，工作人员只需通过操纵计算机即可对整个生产线进行全面监控。
(4)生产出错处理能力
一旦生产出现误动作，主控PC可立即停止生产线运行，并对误动作或出错进行相应定位，便于出错后使用文本显示器对出错动作进行人工调试。
3烤房控制集中系统模块
在烤房集中控制系统中，烤房的现场控制是关键，而烤现场控制主要由PLC系统完成，如何合理而有效地使用PLC技术就成了设计的重点和难点。
众所周知，PLC的特点是控制稳定可靠，编程简单，但程序内存和指令资源有限，不能进行过于复杂的编程;而烤房集中控制工艺参数繁多，各烤房控制复杂，不易相互协调。所以，PLC编程的易用性和控制上的复杂性就形成了一对矛盾。
假如采用常规的PLC统一集中控制方式，需将所有工位的执行机构都集中接到一台总的PLC上，生产线只需要一台满足输入输出点数的大型PLC即可，但是这样的控制方式并不合理，不仅仅因为是投资巨大(一台大型PLC的价格远远大于多台小型PLC的价格的总和)，不利于PLC程序代码编写与调试，而且按照现代控制理论，在单一的控制系统中配置的控制单元越多，控制越不可靠。
因此，为了降低PLC程序代码复杂度和增强控制的可靠性，这条生产线控制系统采取了集中-分散式控制方式，即每个烤房使用一台PLC，单独对该烤房的所有执行机构进行控制，同时通过远程主控PC对所有分散的PLC进行统一控制和调度。
从结构上，烤房集中控制系统采用的是基于以太网的上/下位机的控制网络结构。从功能上，可以将整个烤房集中控制系统可分为控制系统硬件模块和软件模块。
(1）集中控制系统硬件模块
硬件模块包括鼓风机、循环风机、电动窗开启、电气设备、计算机控制设备和监视设备。
（分别介绍鼓风机、循环风机、电动窗开启作用）。
电气设备主要包括PLC(扩展机)、传感器、继电器、电源以及连接线路等。
计算机控制设备主要包括主控PC、界面PC、动画PC以及交换机。
(2)控制系统软件模块
软件模块包括PLC程序、主控PC程序、界面PC程序。
PLC程序负责执行生产线上执行动作的全过程的数据采集、数据处理、逻辑运算
和顺序控制。
主控PC程序负责执行各个烤房的执行动作的命令收发、状态显示、参数存储和参
数提取。
界面PC程序负责操作命令的发送和错误状态的显示。
4.电气设备
电气设备主要包括控制柜内设备、外部设备以及配电柜设备等。
4.1控制柜内部设备
防爆控制柜位于集中控制室内，主要放置PLC为核心的关键电气控制元件，主要包括: PLC、串口服务器、交流接触器、电源以及连接线路。
(1)PLC
PLC是控制柜的核心部件，每个烤房的有一台PLC，它连接所有的输入输
出信号线。本系统使用的是三菱系列（写出型号）PLC，它共有**个输入/输出点、
一个外围端口、一个RS-232C端口和一个扩展端口，如图**所示。（画出三菱机型）
(2)串口服务器
串口服务器是网线与串口线的转换器，它一端通过专用的串口线与PLC的外围端口连接，另一端通过以太网线与控制室的交换机相连。串口服务器使用的电源为5V 直流电压源。
(4)固态继电器
固态继电器SSR (Solidstate Relays)是一种无触点通断电子开关，为四端有源器件。PLC输出信号驱动固态继电器，由固体继电器驱动负载(电磁换向阀、电源接触器)。
(5)电源
电源负责给PLC、串口服务器、电磁阀及传感器供电。
2.3.2控制柜外部设备
控制柜外部设备包括温度传感器、湿度传感器。
(1)温度传感器
写出温度传感器性能*********
（2）湿度传感器
写出湿度传感器性能*********
2.3.3配电柜设备
配电柜设备是控制系统电力供给的枢纽，主要设备包括电源接触器、热过载继电
器、闸刀开关等。
(1)交流电源接触器
交流接触器是一种自动化的控制电器，主要用于频繁接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路。
(2)热过载继电器
热过载继电器是一种基于电热效应的过流保护继电器，用于对交流电源过载保护。
2.4计算机控制设备
计算机控制设备主要包括主控PC、界面PC、交换机以及UPS 。
2.4.1主控PC
主控PC是整个生产线控制系统的大脑，它负责所有的控制命令收发、控制算法的调度以及实时数据的存储。
2.4.2界面PC
界面PC是生产线控制系统的操作平台，它向操作人员提供用户界面和状态反馈。
2.4.3交换机
交换机是控制网络的中心枢纽，它负责所有PC与下位的串口服务器进行连接。
2.6设备间的互连与通讯
所有硬件设备的结构连接如图2-8所示。
（该图中只画一台主控PC,右边竖框的机械设备改为烤房设备，液压设备方框删除。最下边房框送料带改为循环鼓风机；液压站改为电动风窗，机械手改为鼓风机并在前面加一台变频器；中间方框霍尔传感器、光电传感器、压力继电器改为温度、湿度传感器）
2.61 PC与PLC的连接
PC可以通过TCP/IP以太网连接远程PLC的通信串口，对多个PLC进行控制，如图2-9所示。
（只画一台主控PC)
PC是通过交换机和串口服务器与下位的PLC进行连接的。
串口服务器是一种基于Modbus/TCP通讯协议转换器。它可以将串口设备接入采用Modbus协议的网络，让串口设备支持Modbus/TCP协议支持一个以太网和
RS-232C/485口来连接各种类型的支持Modbus协议的设备。通过Modbus/TCP和
Modbus/ASCII/RTU协议转换，PLC可以使用外部端口与PC实现无缝通讯。
2.6.3 PLC与固态继电器的连接
PLC是通过其输出端与固态继电器直接连接的。PLC输出信号驱动固态继电器，由固体继电器驱动负载(变频器、接触器)。控制柜内使用两种固态继电器一种是
输入24V的直流固态继电器;另一种是输入24V的交流固态继电器。
2.6.4 PLC与文本显示器的连接
PLC与文本显示器的通信是基于HOST-Link的通信协议。HOST-Link协议是OMRON 公司定义的一种针对RS232/485的通信协议，用于其他设备与OMRON公司PLC的通信。HOST-Link协议具体细节请见3.2节。
2.6.5 PLC与传感器的连接
PLC是通过其输入端与各种传感器直接连接的。当传感器(霍尔传感器和光电传
感器)产生电平信号时，直接送到PLC的输入端。
3.2主控PC程序设计
主控PC是整个控制系统的大脑，它将PLC、界面PC和动画PC连接成一个有机的整体。
3.2.1主控PC程序的思路与结构
(1)主控PC程序的设计思路
主控PC程序的设计，是一件庞大而复杂的系统工程，因此如何搭建一个既清晰合理又功能强大的程序框架是不容易的，因此程序的整体设计是非常关键。
按照现代经典程序设计方法，首先必须分析主控PC程序的实际需求，需要实现哪些功能，且与其他设备之间关系如何;其次将划分程序模块，每个模块独立承担相应功能。再次，设计并调试程序模块;最后，综合所有程序模块，进行整体性能优化。
(2)主控PC的程序结构
对于PLC而言，主控PC是PLC的上位机，它负责向PLC发送控制命令，写入执行时间参数，并从PLC读取当前工作状态、完成工作状态以及自检时间参数。
对于主控PC自身而言，主控PC需要对来自各种状态的数据和命令进行存储、计算和转发。
因此，从整体结构上，主控PC程序主要分为下面几个模块:
1) PLC通讯模块
2) 数据库模块
其中，PLC通讯模块负责主控PC与PLC进行控制命令和数据的相互传输，数据库模块负责主控PC对内部收发的命令和数据进行存储、计算和转发。
3.2.2主控PC程序的开发环境
主控PC程序是在Microsoft Windows操作系统下，通过Visual C++ 6.0开发环境，采用面向对象的程序设计方法实现的。
作为面向对象编程语言的代表，Visual C++不仅具有C语言的一切优点之外，也是Microsoft Visual Studio开发组件中最强大的编程工具。一方面Visual C++是当今最流行的系统级开发语言，另一方面，它能够和Microsoft的操作系统无缝结合，开发出高效灵活的Windows应用程序。
由于主控PC程序主要涉及到网络通讯和数据库的访问，而Visual C++拥有强大网络支持功能和方便的数据库访问功能，因此非常适宜此类程序的开发。
下面根据上述部分，详细介绍每个模块程序流程和技术实现方法。
3.2.3 PLC通讯模块
PLC通讯模块中，主控PC主要负责向PLC发送控制命令，写入执行时间参数，并从PLC读取当前工作状态、完成工作状态以及自检时间参数。
(1)主控PC与PLC的通讯连接
主控PC是通过交换机和串口服务器与下位的PLC进行连接的。其中，主控PC 与交换机是通过基于TCP/IP的以太网线直接连接的。由于基于Modbus/TCP协议的串口服务器可以将以太网接口与RS-232C接口进行转换，因此以太网线就通过串口服务器与PLC的RS-232C外部端口连接的。因此主控PC可以与PLC实现无缝通讯。
(2)主控PC与PLC的通讯协议
多台PLC与主控PC的通讯也是采用HOST-Link协议通信的。
HOST-Link协议是OMRON公司定义的一种针对RS232/485的通信协议，用于其他设备与OMRON公司PLC的通信。通过该协议，PLC可以很方便的接收上位主控PC的控制命令，并将执行状态反馈给主控PC 。
(3)HOST-Link的通讯设置与指令格式
在通信之前，先要对下位的PLC进行通信协议的设置，只有双方的通信设置相同才可以进行通信。对于PLC(以CPM2A为例)，PLC外围端口使用默认通信参数进行通信:波特率为9600bps，起始位为1位，数据长度为7位，停止位为2位，偶校验方式，通信方式为计算机上位机链接，节点号OO。
在上位机链接通信模式中，在主控PC和PLC间交换命令和响应，上位机一般具有先传送权并启动通信，PLC接收命令帧然后自动发出一个响应帧。当上位机向PLC 发出命令时，命令帧格式如图3-16所示，其中文字包含发送连接命令和动作命令。
其中，@符号必须置于每个命令的开头，占1位;设备号是用来识别接受命令的设备，占2位，它需要和OMRON PLC中设置的单元号保持一致(如设备号设位
00对应于单元号0);命令码是PLC执行的命令代码，占2位，当第一个字符是“WD"
时，该命令的功能就是向DM区写入数据，而“RD”则是从DM区读出数据;正文设置命令参数，包括要读写的PLC存储器的起始地址和字数，占8位;FCS是帧序
列校验码(Frame Check Sequence，占2位;结束符以“*”表示命令的结束，占1
位。
而PLC的响应帧表示的是PLC的应答信息，它表示命令完成后，是否有错误发生，响应帧格式如图3-17所示。
其中响应帧的设备号、命令码、正文等与命令帧相同，但有特殊的一个结束码，
占1位，它表示PLC对收到命令码的响应回复。
例如:命令码“@00RD0000000157 *”表示读0号PLC的DM0000开始的1个通道的内容，其中“57”为帧序列校验码，若其响应帧为“@00RD0000000157* "，表示正常完成命令，DM0000的内容为1.
( 4) PLC的通讯模块的实现
PC与PLC的通讯模块是基于HOST-Link协议的的方式实现的。其主要流程如图3-18所示。在命令写入时，主控PC向PLC发送连接命令和控制命令，根据HOST-Link 协议，主控PC程序首先要通过将连接命令和控制命令转换为命令帧的格式，即
" @00WD##########* "(其中#代表帧格式剩余部分)，以便PLC接收。与此同时，PLC收到命令后也会马上响应一个“@00WD##########*”的响应帧给主控PC，主控PC收到后必须对响应帧还原成原始信息.
同样，在状态读取时，主控PC程序首先要通过将连接命令和控制命令转换为命令帧的格式，即“@00RD##########* "，以便PLC接收。与此同时，PLC收到命令后也会马上响应一个“@00RD##########*”的响应帧给主控PC，主控PC收到后必须对响应帧还原成原始信息.
3.2.5数据库模块
数据库模块是主控PC程序中利用数据库技术存储控制命令和数据的模块，它包括数据库的设计和数据库应用程序的设计。其中，数据库的设计是最为关键的，甚至从某种意义上讲，整个主控PC程序实际上就是一个扩充的数据库系统，所有的控制命令和数据信息都要经过数据库进行存储、筛选和计算，而数据库应用程序负责的是数据库系统中数据信息的调用和收发。
数据库主要在主控PC程序后台运行，数据应用程序在主控PC程序前台进行，并与其他模块接口。如图3-20所示。
(1)数据库系统(Database Systems)
广义上说，数据库系统是一个带有数据库的计算机系统，它能按照数据库的
方式存储和维护数据，并能够向应用程序提供数据。它通常由数据库、数据库管
理系统、硬件和软件以及人员4部分构成。
1)数据库(Database)
数据库是长期存储在计算机内有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数
据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性
和扩展性，并可为各用户共享。
2)数据库管理系统(DBMS)
数据库管理系统是位于用户接口和操作系统之间的数据管理软件，能够对数
据库进行有效的管理，其主要功能包括数据定义功能，数据操作功能(查询、插
入、删除、修改)，数据库的建立、运行和维护。
3)硬件和软件
数据库管理需要计算机硬软件系统的支持。数据库对硬件的要求是需要大容
量的内存以存放和运行操作系统、数据库管理程序、应用程序等;软件包括操作
系统、数据库管理程序和应用开发软件。
4)人员
人员包括数据库管理员、系统程序员和用户。
(2 ) SQL语言简介
数据库的设计主要是使用SQL语言进行的。SQL ( Structure Query Language全称结构查询语言，它是一种典型的非过程化程序语言，它简单明了，结构清晰，己成为检索关系型数据库和操纵数据的标准语言.
SQL语言允许用户和管理员进行如下工作:
1}更改数据库结构。
2)更改系统的安全设置。
3)在数据库中创建所需的信息。
4)对数据库进行更新。
对于不同的数据库开发环境，其SQL功能和语法的扩充是不同的，由于在本文中数据库的设计是在Microsoft SQL Server 2000环境开发的，因此采用的是所谓
Transact-SQL。
(3)数据库的需求设计
数据库的建立是主控PC程序设计中一个极为重要的环节，数据库结构的好坏将直接影响到系统的效率和功能的实现。在设计数据库之前先要了解数据库的需求，从而确定数据库的结构。
系统的需求具体体现在对各种数据信息的保存、修改和查询方面。因此，一个满足系统要求的数据库必须充分的照顾到对各种数据信息的输入输出。
主控PC程序的数据库主要包含以下数据库信息。
1)执行动作信息
执行动作信息包括动作总表(ActionGlobal)、动作临时表(ActionTemp)，它们包含命令号(CommandNum)、命令值(Command)、设备号(NodeNum)、满足条件数
(TermCount)和解释(Explanation)等字段。
2)执行条件信息
执行条件信息包括执行条件总表(ConditionGlobal)、执行条件临时表(ConditionTemp)和条件正确符合表(RightCondition，它们包含命令号
(CommandNum)、状态名(StatusNam)和状态值(Status Value)等字段。
3)元件错误类型信息
元件错误类型信息(ComponentWrongTypeGlobal)包含设备号(NodeNum), DM 号(DMNum)、错误ID ( WrongID)、元件DM号(ComponentDMNum ) , 0位号(ZeroBitNum)和解释(Explanation)等字段。
4)设备自检信息
设备自检信息包含设备自检命令(DeviceSelfCheckCommand、设备号(NodeNum), DM号(DMNum)和解释(Explanation)等字段。
5)货种参数总信息
货种参数总信息(DZParaGlobal)包含设备号(NodeNum ) , DM号(DMNum ) , DM参数值(TimeDMV alue ) , DM参数最大值(BigDMNum ) , DM参数最小值
(SmallDMNum)、参数上限(UpperTolerance)、参数下限(LowerTolerance)、参数
上限错误(WrongID-S)、参数下限错误(WrongID_ L)和参数容限类型(ToleranceType) 等字段。
6)货种上电总信息
货种上电总信息(DZPowerGlobal)包含货种ID ( DZID ) , 1号烤房上电状态(P1 ), 2号烤房上电状态(P2), 3号烤房上电状态(P3 ), 4号烤房上电状态(P4), 5号烤房
上电状态(PS)和货物全称(DZFu1lName)等字段。
7)当前状态总信息
当前状态总信息(StatusGlobal)包含状态名(StatusNam、状态值(StatusValue 和解释(Explanation)等字段。
(4)数据库的创建
数据库的创建主要包括创建表(TABLE)和创建存储过程((PROCEDURE ) 。
1)创建表
表是数据库中最基本的单元，所有关于数据库的创建都会归根于表的创建。
根据数据库需求反映的信息，可以将每种信息单独建立一个表，存放相应的字段。
通过上述的需求分析可知，每个表中有很多相同重复的字段(如元件错误类型表和货种参数总表中均含有DM号字段)，对于数据库来说，这种冗余的字段是对数据库空间的一种占用。不过，这些看似多余字段是有用的，通过它们，可以将这些拥有相同字段的表连接起来，建立表与表之间的依赖关系，这样就容易对数据库中具有相关性的表进行查询，从而能够很方便的对相关数据进行查询和阅读，因此设置一定的冗余度是对数据库有用的。
通过使用SQL Server企业管理器中的提示信息和向导，很方便的创建上述含有数据库信息的表。
智能电网发展史 1.1智能电网概念 智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 1.1.1 美国电力科学研究院将智能电网定义为： 一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。 1.1.2 智能电网概念的发展有3个里程碑： 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重
1．无线电导航的发展历程 无线电导航是20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信，而第二个应用领域就是导航。早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备，即振幅式测向仪，称无线电罗盘(Radiocompass)，工作频率0.1一1.75兆赫兹。1929年，根据等信号指示航道工作原理，研制了四航道信标，工作频率为0.2一0.4兆赫兹，已停止发展。1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee)，工作频率为28一85兆赫兹。1943年，脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入研制，1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。 1945年至1960年研制了数十种之多，典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等，另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar)，这期间主要保留下来的系统如表1 表1主要地基无线电导航系统运行年代表 1．1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后，义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪（TRISPONDER)以及MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与 );突破在星基的全球导航系统，还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导航与综合导航系统，以及地形辅助导航系统等。表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。 表2几种常用的地基系统性能与用量 *D为飞行距离。
工业控制技术的基本发展过程 分散控制系统（Distributed Control System，简称DCS）是过程控制技术发展历史上的一个重要里程碑，是计算机控制技术应用于工业生产中的一种较高的表现形式，是控制技术、计算机技术和网络通信技术共同发展的产物。今天，分散控制系统技术已经比较成熟，并且广泛的应用于各种生产过程中，同时还在不断推陈出新，迅速发展。各种新的设备、新的设计技术以及新的通讯方式被不断引入分散控制系统。通用的操作系统，能够与办公网络和广域网络方便连接的通讯协议，以及开放的数据库互连（ODBC）方式逐渐被广泛采用；开发技术方面开始越来越多地采用了面向对象的分析和设计方法，以及可视化技术，这使得分散控制系统的经济性、可靠性、实时性、开放性等方面都得以大大提高。 现场总线用于过程控制已经成为一种趋势，但是目前国内的中小型火力发电厂的变送器等现场设备还大量使用着传统设备，如果采用基于现场总线控制系统进行系统改造，势必增加很高的成本来更换这些设备，因此基于现场总线控制系统在中小型火力发电厂的推广受到了一定的制约。 本章将介绍工业控制系统的发展过程，以及各阶段的技术特点，从而了解DCS技术的发展过程及需要解决的问题。 1.1.1 工业控制领域的不同形式 从控制的角度看，工业生产的方式分为两大类，一类是流程工业，另一类是制造业。 流程工业，其被控对象是物质的物理化学性质的变化，在这些变化的过程中，往往伴随着能量的释放和转换。电力、化工、石油、造纸等都属于流程工业。比如传统火力发电厂，其主要控制对象是燃料、氧气、水（“风、煤、水”）。燃料在氧气作用下燃烧，这是化学变化过程，也是能量释放过程；释放的热能使水（工质）从冷态逐步变成高温高压的蒸汽，这是物理变化的过程；蒸汽再推动汽轮机旋转做功，这是从热能到机械能的能量转换过程；汽轮机旋转带动发电机做功，产生电能，这是从机械能到电能的能量转换过程。 可以看出，流程工业的控制过程主要是连续的过程，由于物质的物理化学变化过程具有储能性和储时性，因此如果用数学描述的话，总是被描述成微积分的形式，其对应的控制策略也是主要基于微积分的形式，其中最经典的控制策略就是大家熟悉的PID（比例-积分-微分）。 制造业，其主要控制对象是时间顺序（时序）和条件。在时间顺序的变化中，需要对计件数量和加工条件的变化进行控制。汽车、飞机、电器、机床、电子设备等都属于制造业。比如传统加工业，生产一个金属器皿，需要经过板材裁剪、冲压、打磨、喷漆、烘烤、上螺丝等工序，这些工序表现为时间上的先后顺序以及相互制约的条件。 可以看出，制造业的控制过程主要是离散的过程，时序和条件用数学描述，可以描述成与、或、非、定时、延时等逻辑的形式，其对应的控制策略也是主要基于逻辑和程序控制的形式。 流程工业的大规模自动化，最终形成了以分散控制系统（DCS）为代表的控制方式，而制造业的大规模自动化，最终形成了以可编程逻辑控制器（PLC）为代表的控制方式。由此可以看到，DCS和PLC的“出身”不同，关于DCS与PLC 的关系，后面还会谈到。 一个完整的生产过程，一般都是连续过程和离散过程的混合体。比如在火力发电厂的生产过程中，除了上面描述过的连续生产过程，实际上还有许多逻辑和程序控制任务，如化学水处理、点火、吹灰、炉膛保护、电气保护等。在制造业也有同样的情况。只是由于在流程
探析运动控制新技术 摘要: 信息时代的高新技术推动了传统产业的迅速发展,在机械工业自动化中出现了一 些运动控制新技术:全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、 运动控制卡等。本文主要分析和综述了这些新技术的基本原理、特点以及应用现状等。 关键词:伺服驱动技术,直线电机,可编程计算机控制器,运动控制 1 引言 信息时代的高新技术流向传统产业,引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业,在这场新技术革命冲击下,产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变,微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大 规模的机电一体化技术革命。 随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。 在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展,国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术(Full Closed AC Servo)、直线电机驱动技术(Linear Motor Driving)、可编程序计算机控制器(Programmable Computer Controller,PCC)和运动控制卡(Motion Controlling Board)等几项具有代表性的新技术。 2 全闭环交流伺服驱动技术 在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(Digital Signal
精选文档 智能电网发展史 1.1 智能电网概念 智能电网(smart power grids )，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0 它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。 1.1.1 美国电力科学研究院将智能电网定义为： 一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 中国的智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。 1.1.2 智能电网概念的发展有 3 个里程碑： 第一个就是2006 年，美国IBM 公司提出的“智能电网”解决方案。IBM 的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的 精选文档
整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分 析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM 一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200 亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。 可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。 第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网”。互动电网，英文为Interactive Smart Grid ，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效 率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。 精选文档 1.2 智能电网优势 智能电网对于大多数人来说还是比较陌生的，虽然日常生活中和智能电网息息相关，但是对于它的了解是聊胜于无，很多人只是对电网有一个初步的认识，至于智能则是
工业控制系统信息安全防护技术
目 录 0102 03工控事件攻击技术概述工控系统安全技术工控系统防护体系思考04 结束语 信息化和软件服务业司
HAVEX病毒 ?2014年，安全研究人员发现了一种类似震网病毒的恶意软件，并将其命名为：Havex，这种恶意软件已被用在很多针对国家基础设施的网络攻击中。 ?就像著名的Stuxnet蠕虫病毒，Havex也是被编写来感染SCADA和工控系统中使用的工业控制软件，这种恶意软件在有效传播之后完全有能力实现禁用水电大坝、使核电站过载、甚至有能力关闭一个地区和国家的电网。
篡改供应商网站，在下载软件升级包中包含恶意间谍软件 被攻击用户下被载篡改的升级包 恶意间谍代码自动安装到OPC客户端 OPC服务器回应数据信息黑客采集获取的数据 恶意间谍代码通过OPC协议发出非法数据采集指令 1 24将信息加密并传输到C&C （命令与控制）网站 3 5 7 6 通过社会工程向工程人员发送包含恶意间谍代码的钓鱼邮件 1 供应商官方网站 工控网络 OPC客户端OPC客户端 OPC服务器 OPC服务器 生产线 PLC PLC HAVEX病毒攻击路径概述
Havex 传播途径 在被入侵厂商的主站上，向用户提供包含恶意代码的升级软件包 利用系统漏洞，直接将恶意代码植入包含恶意代码的钓鱼邮件 l有三个厂商的主站被这种方式被攻入，在网站上提供的软件安装包中包含了Havex。这三家公司都是开发面向工业的设备和软件，这些公司的总部分别位于德国、瑞士和比利时。 l其中两个供应商为ICS系统提供远程管理软件，第三个供应商为开发高精密工业摄像机及相关软件。
工业控制系统信息安全管理制度 1 适用范围 为了规范公司工业控制系统的使用和操作，防止发生人为或意外损坏系统事故以及误操作引起的设备停运，保证工控系统的稳定运行，特制定本制度。 本制度适用于DCS及DEH系统以及辅控网DCS。 2 计算机使用管理 2.1 工程师站严格按照权限进行操作，无关人员不准使用。 2.2 工程师站、操作员站等人机接口系统应分级授权使用。严禁非授权人员使用工程师站的系统组态功能，工程师站用户的权限可以实施逻辑修改和系统管理工作；操作员站用户权限，查看运行状态画面，实施监控。 2.3 每三个月更改一次口令，同时检查每一级用户口令的权限设置应正确。口令字长应大于6个字符并由字母数字混合组成。修改后的口令应填写《DCS系统机器密码记录》，妥善保管。 2.4 计算机在使用过程中发生异常情况，立即停止当前操作，通知集控室负责人和相关维修人员。如服务器发生故障，按各《信息系统故障应急预案》操作，维修人员记录《软件故障处理和修改记录》。 2.5 使用工程师站计算机后，需详细填写《工程师站出入及机器使用记录》后方可离开。 3 软件保护 3.1 严禁在计算机控制系统中使用其他无关软件。除非软件升级或补丁的需要，严禁在计算机控制系统中使用U盘、光盘等。 3.2 禁止向DCS网络中连接系统外接计算机、手机。
3.3 在连接到DCS中的计算机上进行操作时，使用的可读写存储介质必须是固定的一个设备，并且在每次使用前对其进行格式化处理，然后才可以接入以上计算机。 4 软件的修改、保存及维护 4.1 更新、升级计算机系统软件、应用软件或下载数据，其存储介质须是本计算机控制系统专用存储介质，不允许与其他计算机系统交换使用。 4.2进行计算机软件、系统组态、设定值等修改工作，必须严格执行相关审批手续后方可工作，同时填写《组态及参数修改记录》，并及时做好修改后的数据备份工作。 5 软件和数据库备份 5.1 计算机控制系统的软件和数据库、历史数据应定期进行备份，完全备份间隔三个月一次，系统备份必须使用专用的U盘备份，并且由系统管理员进行相关操作。 5.2 对系统软件（包括操作系统和应用软件）的任何修改，包括版本升级和安装补丁，都应及时进行备份。 5.3备份结束后，在备份件上正确标明备份内容、对象，并做好记录，填写《DCS系统备份记录》。 5.4 DCS中各系统的备份必须由系统管理员定期手动进行，具体要求同上。 有限公司 2017年1月 1日
南方电网2017年发展历程...Future 1月1日2016年，南方电网通过西电东送等方式，优化电能结构，最大限度消纳云南富余水电，截至2016年底，南网非电量首次占比达到50.9%，高于全国平均水平近一倍 2月7日南方电网2016年西电东送直流综合能量可用率达96.44%，连续6年达96%以上，高出近5年(2011—2015)全国平个百分点，高于2015年全国平均水平1.2个百分点 2月14日南网科研院牵头的高压直流输电控制与保护设备技术导则(IEEE1899)正式通过了IEEE理事会审批，标志着南方电流领域国际标准制定取得首次突破 2月14日南方电网公司与中国华能集团公司在北京签署战略合作框架协议，旨在进一步贯彻落实国家“一带一路”倡议，拓业务的发展空间 2月20日南方电网公司与柬埔寨皇家集团续签电网投资合作谅解备忘录 2月24日全国电力需求侧管理标准化技术委员会获批筹建，该标委会的秘书处承担单位为南网科研院，业务指导单位为中联合会，这是第一个挂靠南方电网公司的全国标准化技术委员会秘书处 3月2日南方电网广东公司批复实施《横琴自贸区供电营业规则》(以下简称《规则》)，成为南方五省区乃至全国首个自规则 3月21日南网能源公司投建的“广州超级计算中心天然气分布式能源站项目”在广州顺利投产。该项目是全国最大的地下室能源项目，也是国内第一个配套脱硝设备的分布式能源项目，获评“2016年度中国分布式能源优秀项目特等奖” 3月24日南方电网首个智能操作机器人在广东电网中山供电局110千伏安山站投入运行 4月20日中国首个货运飞船天舟一号在海南文昌航天发射场成功发射，南方电网以“零事故、零差错、零投诉”保供电成果射保供电任务 4月28日南方电网公司首次国际美元债券发行成功 5月3日南方电网公司在深圳建设的全国首个“变电站+充电站”站点——莲花山充电站投运 5月23日南方电网公司发布了《中国南方电网2016企业社会责任报告》，这也是该公司连续第10份社会责任报告，报告获五星评价 5月25日南方电网公司成功研制世界首个特高压柔性直流换流阀。这是南方电网公司承担的国家重点研发计划项目“高压直流输电关键技术研究与工程示范应用”的成果 6月7日广州电力交易中心正式印发《南方区域跨区跨省月度电力交易规则(试行)》，这是全国首个跨区跨省月度电力交
中国北斗卫星导航系统发展历程 相信在座的大部分都只知道北斗时中国的导航系统，但并没有深入的了解，那中国北斗卫星导航系统是如何发展到如今的地步呢？ 中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 2017年11月5日，中国第三代导航卫星顺利升空，它标志着中国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。 卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显着的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为了更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。 2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0正式公布，北斗导航业务正式对亚太地提供无源定位、导航、授时服务。 2013年12月27日，北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开，正式发布了《北斗系统公开服务性能规
第44届世界技能大赛山东省选拔赛 工业控制项目 技 术 文 件 第44届世界技能大赛山东省选拔赛组委会
目录 1.工业控制竞赛项目技术描述 (3) 2.专家组、裁判员和选手 (4) 3.竞赛命题要求 (5) 4.竞赛评判方法 (7) 5.竞赛的基础设施 (9) 6.赛场安全 (22) 7.裁判员工作内容 (24) 8.选手的工作内容 (24) 9.开放赛场 (25) 10.绿色环保 (25) 附件：安全与健康条例 (26)
2016年第44届世界技能大赛山东省选拔赛 工业控制项目技术文件 1.工业控制竞赛项目技术描述 工业控制项目技术文件以世界技能大赛工业控制技术文件（TD19）为依据，参照世界技能大赛有关标准。 1.1项目说明： 工业控制项目主要包含工业控制设备元件安装、工业控制自动化功能实现两部分。内容主要有： （1）电气设备元件、传感器元件、变频装置、自动化设备和控制核心部件的安装与调试； （2）配置自动化控制核心硬件并编制相应的控制程序； （3）电气控制电路原理图设计和功能改进； （4）电气装置故障检测与定位。 1.1.1 项目竞赛： 竞赛为实际操作技能竞赛，满分100 分。竞赛试题依据项目内容分为不同类型的3个大模块，每一个模块的设备选型参照世界技能大赛历届技术标准进行选择； 1.1.2 竞赛时长：竞赛总时长为9小时； 1.1.3 应用范围：本技术文件仅应用于2016年第44届世界技能大赛工业控制项目山东省选拔赛。 1.2竞赛能力要求 1.2.1安全文明生产与各类技术规范； 1.2.2电气安全操作规程； 1.2.3电气控制电路设计和功能改进； 1.2.4电气控制装置的故障检测和定位； 1.2.5现场工业控制器件的安装和电气联接； 1.2.6系统和各个单元硬件配置以及软件设计、功能调试；
智能电网提出背景及关键技术 一、智能电网概述 智能电网提出的技术与国家战略背景： “互联网”的普及、电子信息技术及计算机软件技术的飞速发展，大大推动了全球信息化进程。“地球村”、“数字地球”等概念逐渐体现了人类信息交流的时空跨越，速度与效率的倍增。 “物联网”应用趋势，建立人与物、物与物之间的联系，随着新一代互联网协议IPV6的部署，IP地址不再受限，为物联网扫除了网络容量的限制。 “智能电网”，电网设备的智能化、数字化与网络化为电网的信息化、互动化与自动化创造了条件。 中国最新定义为：统一坚强智能电网，（统一是前提，含统一规划、统一标准、统一建设；智能为感知、自律、自主、自愈、自学习、自适应、自调节、分析与决策，体现安全可靠、经济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放） 智能电网历程（大事记要）： 2003年美国电科院首先提出《智能电网研究框架》，能源部随即发布2030智能电网计划（Grid2030计划-Itelligrid）。 2006年，欧盟智能电网论坛推出了《欧洲智能电网技术框架》-Smartgrid。 2008年，华东电网公司和华北电网公司分别提出了建设智能电网的远景和实施方案。 2009年1月，奥巴马宣布全面启动新能源与智能电网项目，全世界随之掀起了一股智能电网热潮。 2009年3月，国家电网公司首提“建设坚强智能电网”，拉开中国建设智能电网的序幕。 2009年4月17日美国白宫公布首批40多亿智能电网资助计划。 2009年4月下旬，国家电网公司组织三个智能电网考察团赴美国和欧洲考察，回国后开始组织编写国家电网智能电网综合研究报告。 2009年5月中旬，中国电科院建立智能电网研究中心。 2009年5月18日，美国商务部、能源部汇集业界主要机构与公司，讨论并通过第一批16个智能电网行业标准，美国智能电网建设进入全面启动阶段。 2009年5月21日，国网公司提出“加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的统一坚强智能电网的目标”。 2009年6月，国家电网科技部组织智能配电和数字化变电站技术研讨。下旬，国家电网总部成立“智能电网部”。 2009年7月，总投资25亿元的全国首家智能电网产业园项目在扬州正式启动，下旬，国家电网正式确认在上海世博园区建立智能电网综合示范工程。 二、国家规划与行业动态 中国在09年开始快速布局智能电网建设，有经济与政治的综合考量，一
第43届世界技能大赛广州市选拔赛 工业控制项目技术文件 一、技术文件制定原则 工业控制项目技术文件以第42届世界技能竞赛工业控制技术文件（TD19）为依据，同时以《维修电工国家职业技能标准》（高级工、技师）为依据，参照世界技能大赛有关标准，并结合企业对工业网络及自动控制类技能人才需求教学需求而制定。本次竞赛着重基本技能，体现现代技术，以考核职业综合能力为目标，并对技能人才的培养起到导向和示范作用。 二、竞赛内容、形式 （一）竞赛内容 本次竞赛内容只包括实际操作部分。 （二）竞赛形式 竞赛采用个人竞赛形式。 三、竞赛范围、比重、及其它 1．竞赛范围与内容 为全面考核选手的综合职业能力，实际技能操作竞赛包括： 安全与规范 综合应用技术 电气控制原理图绘制和电气联接； 电路设计和电路修改； 现场工业控制器件的安装； 系统和各个单元软件设计和调试； 系统和各个单元的运行优化；
系统的故障诊断和排除。 仪器仪表的使用 万用表、双踪示波器的使用。 安全文明生产 维修电工安全操作规程 2．竞赛时间 实际操作竞赛总时间480分钟。 3．命题方式 专家命题。 4．竞赛场地与设施 （1）竞赛场地 ①竞赛工位：每个工位占地3m×6m，标明工位号，并配备竞赛平台1台、装配台1张、电脑桌1张、座椅1把、人字梯1套。 ②赛场每工位提供独立控制并带有漏电保护装置的380 V三相五线、220 V单相三线两种电压的交流电源（三相、单项电源分别控制），供电系统有必要的安全保护措施。 ③为保证大赛顺利进行，赛场须具有双电源保障。 （2）赛场设施 ①竞赛平台 以一个工作站作为一个参赛队的竞赛平台，一个工作站以广东三向教学仪器制造有限公司制造的“SX-WSC19工业控制实训考核”为核心设备，配备装配台、电脑桌、零件箱等设施。主要设备详细配置见表1。 表1 主要设备配置表
选择填空： 1 计算机控制系统由工业控制计算机主体（包括硬件、软件与网络结构）及其输入输出通道和被控对象（工业生产对象（被控对象、工业自动化仪表））。两大部分组成。自动控制系统的基本功能是信号的传递、处理和比较，分为开环控制系统和闭环控制系统两种。 2 计算机控制系统的分类：数据采集系统（DAS）、直接数字控制系统（DDC）、监督控制系统（SCC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、工业过程计算机集成制造系统（流程CIMS）、网络控制系统（NCS）。 1内部总线：（1）STD总线（2）PCI总线：（3）PC104总线 2 外部总线: IEEE-488总线 3无论是RS-232还是RS-485，均可采用串行异步收发数据格式。 连接握手：是指发送者在发送一个数据块之前使用一个特定的握手信号来引起接收者的注意，表明要发送数据，接收者则通过握手信号回应发送者，说明它已经做好了接收数据的准备。连接握手可以通 5 LED显示器的驱动方式：静态驱动和时分割驱动；LED显示器的扫描方式：动态和静态。 6 采样定理：由采样信号完全无失真地恢复原信号的条件是采样速度要满足： ,其中：，为采样角速度；T为采样周期；为原信号频谱中最高角频率；为的各种信号分量中最小的时间常数。 7 模拟开关 （1）CD4051为单端8通道低价格模拟开关，引脚如图4-10所示。 （2）CD4052：低成本差动4通道模拟开关，引脚如图4-12所示，真值表如表4-3所示。 其中X、Y分别为X组和Y组的公共端。 （3）32通道模拟量输入电路设计实例:8 模拟量输入通道
转换器工作原理： 量化：是用有限字长的一组数码和二进制数码去整量化或逼近时间离散幅值连续的采样信号。 对n位字长的A/D转换器，若满度（满量程）输入的模拟量值表示为FSR，则量化单位q由下式确定q=FSR/。假设满度输入电压为5V，现用12位的A/D转换器进行转换，有：q=5V/=5V/4096≈1.22mV 显然，对同一个FSR的值，A/D转换器的位数越多，q所代表的量值就越小。 编码：（1）单极性编码 最常用的单极性编码形式是二进制数码。在这种编码中，数字量是用加权和来表示的： 式中是0或是1取决于相应数位的值是0或是1； （2 ①符号-数值码②偏移二进制码③补码表示法 A/D转换器的技术指标 1．分辨率 如8位、10 映。所以，n 分辨率 2 1.0~200μs。 0.05%/%ΔUs时，其含义是电源电压 Us的1%时，相当于引入0.05%的模拟输入值的变化。 9模拟量输出通道 组成： 两种基本结构形式：一个通道设置一片D/A转换器，多个通道共用一片D/A转换器 技术指标： 1．分辨率：含义与A/D转换器相同。 2．稳定时间：指D/A转换器中代码有满度值的变化时，其输出达到稳定（一般稳定到与±1/2最低位值相当的模拟量范围内）所需的时间。一般为几十毫秒到几微秒。 3．输出电平：不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大，一般为5~10V，也有一些高压输出型的为24~30V。还有一些电流输出型，低的为20mA，高的可达3A。 4．输入编码：如二进制、BCD码、双极性时的符号-数值码、补码、偏移二进制码等。必要时可在D/A转换前用计算机进行代码转换。 10 电流/电压转换：变送器的输出信号为电流信号时，要转化成可被单片机系统处理的电压信号用。 11 干扰的类型按其产生的原因、噪声传导模式和噪声波形的性质的不同进行划分。
挑战GPS 盘点北斗导航系统的30年历程 ?2014-8-22 15:01:20 ?类型：原创 ?来源：电脑报 ?报纸编辑：电脑报 ?作者： 【电脑报在线】卫星导航系统已逐渐成为最重要的空间基础设施，手机导航、车载导航的应用已经随处可见。中国作为最大的发展中国家，拥有广阔的领土和海域，出于民间应用和国防安全的需要，高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力发展自己的卫星导航定位系统。 @詹锟（北京航空航天大学） 卫星导航系统已逐渐成为最重要的空间基础设施，手机导航、车载导航的应用已经随处可见。中国作为最大的发展中国家，拥有广阔的领土和海域，出于民间应用和国防安全的需要，高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力发展自己的卫星导航定位系统。从1983年
我国的北斗卫星导航计划于正式提出，距今已经有30多年的历史。按照最初规划的“三步走”的战略，经过几代科学家们的努力，北斗计划已实现过半。褒贬之中回顾这30年的发展历程，不但有助于厘清北斗系统的发展脉络，也让国人体会到其中的艰辛。 上世纪80年代到2000年 试验阶段，覆盖我国周边 我国早在上世纪60年代就开始了关于卫星导航与定位的研究，随后由于受到文化大革命的影响，研究一度中断直到70年代末才恢复。从那时起，中国科学家们开始积极探索适合我国国情的卫星导航定位系统的技术途径和方案。1983年，一个名为“双星快速定位系统”的卫星导航与定位方案在全国科学大会上被提出。随后，我国著名航天专家陈芳允院士正式提出，在国内利用两颗地球静止轨道通信卫星，实现区域快速导航定位的设想。到了1989年，在陈芳允院士的带领下，我国首次利用通信卫星展开了双星定位演示验证试验，证明了北斗卫星导航试验系统技术体制的正确性和可行性。此后，1994年中国正式启动了该项目的系统建设和发展，并更名为北斗卫星定位导航系统。 双星定位示意图 该阶段以2000年成功发射的两颗“北斗一号”为结束，两颗卫星成功构成了北斗导航系统，形成了区域的有源服务能力。“北斗一号”是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。并且由于采用卫星接收测定机制，用户终端机工作时需要发送无线电信号给北斗卫星，是一种有源定位系统，能实现一定的互动性。随着2003年和2007年又成功发射了两颗“北斗一号”备份卫星，标志着完整的第一代北斗卫星导航定位系统已经完成，今后将转入长期的在轨管理阶段。 虽然第一代北斗系统缺陷很明显，但它是我国独立自主建立的首个卫星导航系统，打破了美、俄在此领域的垄断地位。而此阶段也是北斗计划最艰难的时期，在缺少人力、物力的
早在2001年，意大利的电力公司就安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络。 2005年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是（Swarm群体行为）原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。 2006年，欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》（A European Strategy for Sustainable, Competitive and Secure Energy）强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。 2006年中期，一家名叫“网点”（Grid Point）的公司开始出售一种可用于检测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。 2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。 2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008年至2030年的“三步走”战略。 2008年美国科罗拉多州的波尔得（Boulder）已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安装了智能电表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源。 2008年9月，Google与通用电气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。 2009年1月25日美国白宫最新发布的《复苏计划尺度报告》宣布：将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表——美国行将推动互动电网的整体革命。 2009年2月2日能源问题专家武建东在《全面推互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出中国电网亟须实施“互动电网”革命性改造。 2009年2月4日，地中海岛国马耳他在周三公布了和IBM达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。IBM及其合作伙伴将会把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。 2009年2月10日，谷歌表示已经开始测试名为谷歌电表（Power Meter）的用电检测软件。这是一个测试版在线仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施。
无线电导航的发展历程 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
1．无线电导航的发展历程 无线电导航是20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信，而第二个应用领域就是导航。早在1912年就开 始研制世界上第一个无线电导航设备，即振幅式测向仪，称无线电罗盘(Radiocompass)，工作频率一兆赫兹。1929年，根据等信号指示航道工作原理，研制了四航道信标，工作频率为一兆赫兹，已停止发展。1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee)，工作频率为28一85兆赫兹。1943年，脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入 研制，1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。 1945年至1960年研制了数十种之多，典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等，另外还有 多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar)，这期间主要保留下来的系统如表1 表1主要地基无线电导航系统运行年代表 1．1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后，义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪（TRISPONDER)以及MRB-201,NAV-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与);突破在星基的全球导航系统，还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导航与综合导航系统，以及地形辅助导航系统等。表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。 表2几种常用的地基系统性能与用量 *D为飞行距离。
思考题与习题 3-1工业控制计算机有什么主要特点?有哪几种主要类型? 工业控制计算机的主要特点 (1) 可靠性高 (2) 实时性好 (3) 环境适应能力强 (4) 输入和输出模板配套好 (5) 系统通信功能强 (6) 系统开放性和扩充性好 (7) 控制软件包功能强 (8) 后备措施齐全，具有冗余性 工业控制计算机的主要类型 (1) 通用型IPC (2) 工业总线工控机 (3) DCS现场控制站 (4) 智能程控仪表和总线型测控仪表 (5) 嵌入式工控机 (6) PLC (7) 单元式控制器。 3-2何谓总线？何谓总线标准？ 总线是连接一个或多个部件的一组电缆的总称，通常包括地址总线、数据总线和控制总线。 总线标准是指芯片之间、插板之间及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协议与规范。总线标准包括硬件和软件两个方面，如总线工作时钟频率、总线信号线定义、总线系统结构、总线仲裁机构与配置机构、电气规范、机械规范和实施总线协议的驱动与管理程序。 3-12 RS-232C和RS-485是什么总线？试对两者进行对比。 RS-232C、RS-485为串行总线。 RS-232C接口为非平衡型，每个信号用一根导线，所有信号回路共用一根地线。信号速率限于20kbit/s内，电缆长度限于15m之内。其电性能用±12V标准脉冲，并采用负逻辑。 RS-485接口采用二线差分平衡传输，其一根导线上的电压是另一根导线上的电压值取反。还具有比RS-232C更长的距离、更快的速度以及更多的节点。RS-485更适用于多台计算机或带微控制器的设备之间的远距离数据通信。 RS-232C和RS-485之间的转换可采用相应的RS-232C/RS-485转换模块。
上周，美国媒体一篇关于欧洲“伽利略”卫星导航系统的报道，使这个中国也有参加合作开发的项目再次成为关注的焦点。美国一些官员以担心该系统被敌对国家与美国进行战争时使用为借口，威胁在不利情况发生时攻击该系统的卫星。自从俄罗斯的“格洛纳斯”卫星导航系统(Glonass)受前苏联剧变影响一蹶不振之后，美国的全球定位系统(GPS)几乎独霸全球卫星定位服务市场，随着俄罗斯国力的逐渐增强，Glonass将在未来三四年里恢复使用，而欧盟的“伽利略”卫星导航系统(Galileo)也要在2008年投入运营，届时，卫星导航服务将由美国一家独霸转为三国分立，面对这样的局面，美国官员的激进言论也就不足为奇。回顾Galileo此前的筹划历程，处处可以看到美国阻碍该计划的身影，这表明，美国对卫星导航领域可能即将到来的三国时代依然抱着敌视态度，尽管如此，在中欧俄三方的合作下，这一时代也将很快来临。 “欧版GPS”挑战美国 自冷战结束后，美国在空间领域的军事和民用技术开发上逐渐呈现出绝对优势，目前在全球卫星定位和导航服务上几乎独霸全球，美国的GPS(全球定位系统)自投入使用近20年来，不仅为美国本土提供了周到的民用服务，而且为美军军事行动立下了汗马功劳。GPS 在军事应用上给人们留下深刻的印象是在海湾战争时期。在美军攻击伊拉克的一个水电厂时，为了达到立即打击敌人、同时减少损失的效果，美军使用依靠GPS导航的“斯拉姆”空地导弹，他们先发射了第一枚导弹将电厂的围墙炸开一个洞，紧跟着，第二枚导弹像长了眼睛一样穿洞而入，一举摧毁了发电厂的核心部位，而附近的水闸却完好无损。这种“千里穿杨”的功夫着实令世界为之动容。 欧洲的卫星定位服务一直由美国免费提供，但美国出于自身利益长期只为欧洲提供精度百米以上服务，而GPS在美国的民用领域精度可以达到30米，军事用途更达到了10米。内外有别的“二等服务”让欧洲人甚为不满，在这种涉及军事应用以及巨大民用利益的技术上，欧洲人决心打造自己的卫星导航系统，摆脱对美国的依赖。 欧洲欲后发制人 在上世纪90年代，欧盟和欧洲航天局已就全球卫星导航系统进行了长达5年的可行性论证。1999年，他们提出了欧洲版的GPS——“伽利略”全球卫星导航系统。“伽利略”计划的出台是一个争吵不断的过程，欧盟内部一直存在着支持和反对两种意见。以法国为代表的国家强调打造欧洲独立GPS的重要性，而英德等国却认为，既然有美国提供的免费“午餐”，没有必要花巨额资金再打造一个同样的系统。