应用同步（共12篇）
应用同步 篇1
摘要：调频同步广播系统具有质量高、覆盖范围广等特点, 被广泛应用在全国各广播电台。同相是调频同步广播系统的难点与重点, 通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 能够实现延时的自动、实时测量与调整, 有效地提高调频同步广播系统的稳定性, 保证播出安全。因此, 本文概述了同相理论, 探究了延时同步技术在调频同步广播系统中的应用, 以供参考。
关键词：延时自动同步,调频同步广播系统,应用
1 同相理论
调频同步广播同相系统中相同的节目码流经不同的传输链路传输到发射台, 由发射机编码调制后发射射频信号, 假设节目码流经两个发射台 (发射台A和发射台B) 到接收机的延时分别为总延时TA、TB, 总延时包括射频信号传输延时与节目码流传输延时, 即射频延时和音频延时。射频延时指的是射频信号发射后传递至接收机的延时, 音频延时所指的是节目码经过传输网络传递至发射台的延时。节目传输网络主要由有线电视网络、IP网络、通信网络传输、卫星传输以及微波传输等传输方式中的一种或者若干种组成。整体来说, 音频传输会随着时间的变化发生相应的变化, 射频延时具有不变的特性, 当确定了发射功率以及发射台位置后, 相同接收点接收信号的射频延时相同。
2“延时自动同步”技术在调频同步广播系统中的应用
2.1 延时自动同步系统的结构
典型调频同步广播系统主要有两部分组成, 即发射站点以及节目中心端。其中同步编码器是中心端系统的重要组成部分, 同步编码器的功能主要包括: (1) 压缩编码和封装音频节目; (2) 通过对GPS时间信息进行分析, 在码流中增加相应的时间戳信息; (3) 确定网络适配后, 将信息送入传输网络。传输网络将节目码发送至各发射台, 然后由发射台将节目码流经信号送入同步解码器中。同步解码器的功能主要包括: (1) 对接口进行适配; (2) 通过对GPS时间信息进行分析, 并测量传输延时信息; (3) 自动补偿传输延时; (4) 解码音频信号, 并将同步AES信号传递至同步激励器中。通过将同步解码器与同步编码器增加到调频同步广播系统中, 能够实现完全同相, 相对延时小于1μs, 能够很好地满足行业规范和要求。
2.2 基于延时自动同步调频同步广播系统的特点
因为同步解码器与同步编码器具有自动补偿功能以及延时实时测量功能等, 并且该系统采用了单频网同步技术, 具备性能指标高等优点, 被广泛应用在调频同步广播系统中。基于延时自动同步技术调频同步广播系统最显著的特点就是“自动化”, 主要体现在系统维护与系统调试两个方面。调频同步广播系统中延时测量既没有专用的测量设备, 也没有统一的测量方法, 通常状况下不能够快速、准确地测量系统延时, 无法实现调频的精确同步, 对相干区的收听效果产生不良的影响。由于系统的延时并不是一成不变的, 导致系统出现延时的原因主要包括:传输网络中设备的更换、传输网络路由器的调整以及传输网络延时固有变化等。系统维护人员无法全面了解系统延时的变化状况, 只有当相干区收听质量严重降低后, 确定原因之后才能够判断是否延时发生变化, 导致严重的播出事故。通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 由同步解码器每4秒对GPS信息与码流的时间信息的延时进行测量, 测量延时小于1μs。
延时自动同步技术应用TS码流, 能够保证节目码流在各种网络中进行同步传输, 信号源主备份与传输网络设计在调频同步广播系统中的作用至关重要, 系统将节目码流同步到发送至各个发射台, 因为不同发射台的重要等级、硬件条件以及所处位置不同, 因此, 信号的传输方式也存在一定的差异。为了保证系统能够安全播出, 节目源通常利用主备路方式, 如果某个发射点的主信号源发生故障或者问题后, 由备份信号源代替主信号源, 以此保证信号能够安全、稳定地传输。
2.3 系统调试
基于延时自动同步调频同步广播系统的相干区的调试内容主要包括:干扰区调试、覆盖区调试、频率锁定调试、场强调试以及天线定向调试等, 在进行相干区调试时需要对环境进行全面的调查和分析, 并做好上述方面的交叉调试。对于调试后依然不能够满足指标要求, 尤其是几项重要指标, 需要将其调整至听众稀少的区域。
3 结语
调频同步广播系统经过多年的发展, 由于其自身的众多优势被广泛应用在全国广播电台中。通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 能够实现对系统延时的自动测量和调整, 有效减少维修工作量, 提高系统稳定性, 为保证调频同步广播系统的安全、稳定运行奠定坚实的基础。
参考文献
[1]杨刚, 杨霏, 蔡超时, 等.基于“延时自动同步”技术的调频同步广播系统[J].广播与电视技术, 2010 (5) .
[2]赵文宾.调频同步广播系统的理论及应用[J].西部广播电视, 2015 (15) .
应用同步 篇2
同步器常用概念及其在设计中的应用
从变速器的`换档规律、同步器的设计原理等方面阐述了同步器设计开发中常用到的几个基本概念,并将概念具体化为设计条件,在同步器的开发中予以应用.在利用这些概念进行同步器设计的同时,将其程序化为同步器辅助开发软件的组成部分.
作 者：张发勇 ZHANG Fa-yong 作者单位：陕西法士特齿轮有限责任公司,陕西,西安,710077刊 名：机械工程与自动化英文刊名：MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION年，卷(期)：“”(3)分类号：U463.212+.41关键词：同步器 换档规律 同步容量 CAD
应用同步 篇3
【关键词】PLC;控制电机;技术应用
随着生活中对于各种控制装置的需求也不断增加。人们逐渐对控制装置的数量以及质量要求也不断提升，因为控制产品的质量直接受到控制装置性能的影响。为了能够使产品得到消费者的欢迎，对于PLC的产品质量也要施行严格的控制，尽可能从产品生产之初保证控制装置的质量。
1.关于在PLC控制下电机同步技术的控制方案
所谓的PLC本质就是一类控制装置。这种控制装置是电机同步技术展开可靠的控制工作必须应用的一分子，虽说PLC仅仅是一个很小装置，但是PLC在所有的马达同步技术之中起到举足轻重的作用。PLC对于发挥所配置的商品的质量起到一定的作用，因为PLC能够在产品展开组装的进程当中，对保证生产线的电源的正常性，以及保证马达展开正常的转动可以展开可靠的把握;所以，PLC在展开任务的时候，主要是依靠了电脑对作业流程展开相应的控制。
1.1 同步技术中的随动技术
为了能够对马达并行手段展开更为技术层面的研究，大家应当首先来研究一下马达并行手段当中的从动技术。并且从动技术里面涵盖了主马达，以及从动马达，这两种马达用来保障马达并行手段的从动技术展开可靠的运行起到关键的作用。虽说在从动技术之中。已被划分成了两种不一样的范围，但是主马达在展开工作的行为之中，从动马达也会随着同时展开工作。在马达并行手段当中，作为基本的组成技术的控制技术，大多是依靠对传送到的数据展开一定的转换。控制技术在展开运行的行为当中，大多是依靠了PLC对来自作业流程的控制数据展开一定的传送;然后，在经过一定的换算，依靠这种装置把PLC所传送到的控制数据展开进一步的转变，最后就产生了能够被相关的指示执行装置能够操控的数据，例如，马达并行手段中的频率转换器，在展开运行的行为当中，能够变换工作频率等等。经过变换的操控数据，包括会对操作指示的装置展开关联之外，还有对马达装置展开一定的影响。操控指示对于驱动主机的影响，大多是对驱动主马达的运行状体展开一定的影响而产生的。而对于驱动主马达的转动方式的关系，应当通过对于程序模块的使用，可靠的对动力主马达整个转动的速度也展开了可靠的监测。如果需要确保从动技术之中的这两台马达装置展开同步的转动，即保证从动马达的转动频率，以及主马达的转动速率包括一样的频率;这两种马达转送的保障，则大多往往要运用程序所安装的侦测数据对从动马达展开直接的操控。
1.2 电机同步手段中的闭环技术
为了确保整个马达并行手段能够产生一个无开放式的旋转技术，只需要在一级并行手段当中的无开放操控技术对主马达，跟从动马达展开实时的操控，即无开放操控技术当中的操控器要对从动马达，和主马达同步传输数据，并且要确保这两台马达所传送到的数据是一致的。为了能够在马达并行手段转动的行为当中，使无开放操控技术中的操控器，一台的操控器能够同时对很多台的马达展开可靠的操控，这就要求无开放环技术，以及操控技术发出的数据包含大部分的并发性。操控技术对于技术数据的操控，大多是运用寻找来自PLC上的数据展开大部分的操控的;之后，对那些从PLC上传来的操控数据展开大部分的解码之后，就能够转换成能够被电脑运行的操控数据了。而且，此类能够被执行的操控数据就能够在相同时刻传送到主马达，以及从动马达上。两台马达所传送到的操控数据是一样的，然后，就是有程序模块对于这些操控数据展开实时的监测，如此这般，就能够产生闭环操控技术了[1]。
1.3 马达并行手段中的从动闭环技术
马达并行手段当中的从动闭环技术，能够说是闭环操控技术，以及从动技术的结合。因为深导关悬技术同时涵盖了上面的二种技术的特长，由于闭环操控技术的产生，在大部分的范围上大多是以从动操控技术作为原则而制造的。当PLC产生了操控数据以后，这两台的马达动力器都能够同时传送到来自PLC的操控数据;虽然传送到了同一台操控器的操控数据，但是，这两台马达动力器还是产生不同的的闭环技术。为了确保着个闭环技术转动的可靠性，就应当对主马达，以及副马达的转动频率展开实时的对比，必须要确保主马达，以及辅马达的转动频率是一样的。一旦主马达的转动频率，以及辅马达的转动频率出现了任何误杀，此时就要求对辅马达的转动频率展开大部分的检修，以促使能够辅马达的转动频率与主马达的转动频率保持一致性;如此就能够确保一台操控器对这台的马达展开实时的操控。
2.电机同步手段操控方案的分析
为了确保整个的马达并行手段能够保持并发的转动状态，就必须对PLC中发出的数据展开检测，然后，参照运算的结论为整个技术设置出相对比较可靠的操控數据。马达并行手段在展开实际的转动的行为当中，作业流程上的所有装置所包含的负荷都是不一样的;所以，对于操控技术一定参数的设置，大多是遵循技术当中，各马达的的转动频率来展开设定的[2]。
3.PLC的操控程序
PLC操控程序的表现方式也是各不相同的，PLC的呈现方式能够是表达式，也能够是程序模块。其中，比较简洁的表现方式就是功能块了，功能块就是具有一定功能的一个基本单元，这个处理单元是一个具有高标准的处理器[3]。
4.结束语
总的来说，随着近几年现代工业的发展，以及自动化行业的迅速崛起，以往传统的继电保护装置已经无法满足工业发展的步伐。作为一种先进的、科学的自动化操控装置，PLC发挥着重要的作用。
参考文献
[1]张春芝.关于PLC控制电机同步的技术和应用[J].科技创新导报，2012，33：87-88.
[2]赵新胜，张志勇，刘平.PLC可控制编程器在控制电机同步运转技术中的应用[J].信息通信，2014，05：8.
[3]卢美鸿.基于PLC的两变频调速电机系统的神经网络逆同步控制[D].江苏大学，2007.
应用同步 篇4
针对这一不足,文中研究一种利用三部性能参数一致的CCD相机同时对由空间三部同步移相干涉产生的干涉图进行提取,研究了多CCD的干涉图的同步采集原理和控制电路。在保证测量精度的前提下,提高了干涉图的空间分辨率,为对干涉图进一步高质量的数值分析提供了可能。
1 系统原理
在系统中,利用通用的偏振激光干涉仪产生偏振方向相互正交的参考光和测试光,经由分光移相器后在空间不同位置形成依次移相90°的三幅移相干涉图,并最终由三部同步协同工作的CCD分别进行实时获取,系统整体原理如图1所示。
研究表明,环境振动的能量主要集中在100 Hz以下的频谱成分中,峰值在30 Hz左右的振动[6]。无论是干涉测量系统中固有的系统误差,还是电气设备中的电噪声、环境中的气流、振动、温度场等随机误差瞬间对由空间同步移相产生的干涉场的干扰是相同的。那么,此系统抗振的关键则在于三部相机工作的同时性。理想情况下,三部相机瞬间、同时“冻结”振动,完全消除由于振动对干涉图造成的影响。CCD相机要做到“瞬间冻结”振动取决于电子快门的速度,CCD系统的电子快门时间越短,“冻结”得越彻底。当然,CCD曝光时间过短将导致所采集干涉光的不足,无法形成高亮度、高对比度的干涉图,直接影响对干涉图的进一步数据处理。那么必须在二者之间做一个合理的折中,以达到系统即能够抗振又能够获取较为理想的干涉图。
多CCD同步协同工作的核心思想[7,8]是:将多CCD系统中的一个CCD作为主机,而将其他CCD作为从机。如图1所示,CCD-A作为主机,CCD-B、CCD-C作为从机。主机产生的同步信号(VD、HD)在作为自身内同步信号的同时,作为从机外同步信号的输入,从而协调系统中各CCD同时工作。关于多CCD系统协调工作将在“硬件构成”中的“同步信号发生、外同步协同电路”中作具体说明。
考虑到同步信号的驱动能力有限,必须另外经由同步信号驱动与分发电路,提高同步信号的驱动能力。
2 硬件构成
2.1 CCD传感器的选择
该系统的CCD传感器选用SONY ICX-429ALL,有效像素752(H)X582(V),为隔列转移型黑白CCD。由于采用了SONY的EXview HAD CCDTM专利技术,其光学灵敏度、smear效应、动态响应范围、信噪比等特性与已有的类似功能的CCD相比有了彻底的改善,特别适合于本课题要求的应用。另外值得一提的是,为了保证该系统中各个CCD通道信号的均匀性,应将各个CCD的增益人为地控制为同一个值[8]。以及控制CCD传感器信号读出噪声在一定范围下,确定合适的像素时钟[9,10]。
2.2 同步信号发生、外同步协同电路
同步信号发生电路是产生VD、HD、CSYNC、CBLNK等同步信号的核心电路。在多CCD系统中,各个从机的同步信号发生电路在主机的同步信号发生电路产生的VD、HD同步信号的外同步协同作用下,产生全视频信号所需的各同步信号(VD、HD、CSYNC、CBLNK)。至此,系统中各CCD所产生的同步信号达到了高度的同步。在VD、HD等同步信号的作用之下,各CCD传感器同步产生视频信号,最终经由图像采集卡处理。
按照以上的思路,系统选用SONY公司的视频同步信号发生器CXD1217Q。它同时兼容NTSC、PALM、PAL、SECAM等视频格式,采用PAL格式时有25 Hz的频率补偿处理。另外,它可以通过行复位(H reset)、场复位(V reset)、隔行复位(line alternate reset)等专用功能进行外同步。其部分引脚功能如表1所示。
根据国内使用视频制式的一般情况以及该芯片的特点,采用PAL视频制式。因此,MODE1、MODE2引脚均为高电平。
由表1可知,CXD1217Q芯片有三个复位信号输入:HRI、VRI、LALTRI。当检测到下降沿时便会执行复位操作,同时这三个复位输入端的使用可以做到输入信号与芯片的内部时钟同步。因此在执行外同步的复位操作时,系统的时钟相互匹配是很有必要的。
在行同步信号(OHD)之后检测到HRI引脚有下降沿时,将执行行复位操作。在此过程中,即使输入端产生低于两个时钟周期(140 ns)的脉冲抖动都将被忽略。但是,复位脉冲宽度不得小于0.3μs。复位操作的相位将滞后于HRI引脚输入的负脉冲90～91个时钟脉冲(6.3～6.37μs),如图2所示。
当VRI引脚的信号输入如图3时,复合同步信号(OSYNC)和场同步信号(SYNC)将同时、同相被复位。图中的符号“↑”所指示的两个下降沿分别表示复位的边界。如果VRI引脚输入信号的下降沿穿过边界,将导致1/2行周期的复位偏差。在系统中由于各CCD并不是使用同一个时钟信号,那么必然导致这1/2行周期的抖动。这是多CCD系统外同步的误差来源之一。至于LALTRI引脚的相关分析完全类似于VRI引脚,不再赘述。
根据以上对同步信号发生器(CXD1217Q)复位外同步功能及其脉冲时序分析,针对本课题的应用实际,设计如图4所示的同步信号发生、外同步协同电路。这是一个同步信号发生、外同步协同电路的说明性简图,图4中只列出主要芯片的部分引脚及连线。着重说明以下几点:每个CXD1217Q芯片第24引脚由各自对应的CCD扫描信号发生器(图中未画出)送入908 fH(14.187 MHz)的时钟信号;每个CXD1217Q芯片的第10、6、2、4引脚分别输出的VD、HD、CSYNC、CBLNK信号输入到各自对应的CCD扫描信号发生器以及信号处理器等电路(方便起见,图中只以CCD-*加以代替);OPA692芯片的具体功能及相关电路将在“第2.3节同步信号驱动与分发电路”中详细说明(在此图中,该芯片引脚并不对应于真实芯片)。其他未尽之处请查阅相关书籍或数据手册。
2.3 同步信号驱动与分发电路
如前文所述,同步信号发生器产生的同步信号无法同时驱动多个CCD。因此,同步信号驱动与分发电路显得尤为重要。文中电路中选用TI公司的OPA692视频放大器。这是一款带有禁用功能的宽带固定增益缓冲放大器,带宽225 MHz(G=2),双电源,高驱动电流,低功耗。将主机的同步信号发生电路产生的VD(场同步)、HD(行同步)信号分别经由同步信号驱动与分发电路后,同时输入到从机中,如图4。在整个系统中,OPA692视频放大器的功能与作用如图5所示。主机中的同步信号发生器CXD1217Q第10(或6)引脚产生的VD(或HD)信号输入到OPA692视频放大器中放大均分成三路信号,其中一路作为主机自身的内同步信号,另外两路作为从机的CXD1217Q第29(或21)引脚的输入。
3 结论
同步移相干涉术作为一种干涉测量的抗振技术的研究越来越受到人们的重视。文中在现有技术的基础上,利用三部CCD同步协同分别提取空间同步移相产生的移相干涉图。设计了一种以视频同步信号发生器CXD1217Q为主体的同步信号的产生和外协同电路,来实现多CCD数据采集的同步控制,并设计了基于OPA692视频放大器的同步信号驱动和分发电路。解决了单一CCD拍摄多幅干涉图所导致的干涉图的空间分辨率降低的问题。
参考文献
[1]左芬.同步移相干涉测量的抗振技术研究[D].南京:南京理工大学,2008.
[2]沙定国.光学测试技术[M]2版.北京:北京理工大学出版社,2010.
[3]Peter J,Leslie L.Numerical simulations of vibration in phase-shifting interferometry[J].Appl.Opt.1996,35(13):2172-2178.
[4]Geon-Soo Han,Seung-Woo Kim.Numerical correction of reference phases in phase-shifting interferometry by itera tive least-squares fitting[J].Appl.Opt.1994,33(31):7321-7325.
[5]Chris L,Koliopoulos.Simultaneous phase shift interferome ter[J].SPIE,1991,1531:119-127.
[6]P D Ruiz,J M Huntley,Y Shen,et al.Vibration-induced phase errors in high-speed phase-shifting speckle-pattern interferometry[J].Appl.Opt.2001,40(13):2117-2125.
[7]孙若渔.速滑运动分析中多台摄像机视频同步问题的研究[J].冰雪运动,2008,30(1):63-65.
[8]田慧,王义,杜宏亮.多CCD图像传感器在辐射成像系统中的应用[J].传感器技术,2001,20(5):37-41.
[9]武利翻.CCD制造的关键工艺[J].光电技术应用,2005,20(1):38-42.
应用同步 篇5
同步碎石封层作为一种预防性养护新技术它可以有效的防止路面病害的进一步蔓延,廷缓沥青路面老化疲劳进程,延长路面使用寿命,提高路面服务功能,节约养护维修资金,应用前景十分广阔.本文通过对应用情况进行总结,详细介绍了其技术机理、材料、设备要求、施工工艺及质量检测结果,提出推广应用的技术性建议.
作 者：李日清 贾满利 作者单位：李日清(陕西咸阳公路管理局)
贾满利(陕西咸阳公路管理局秦达公司,陕西咸阳,71)
纤维同步封层在路面工程中的应用 篇6
关键词：纤维同步封层?施工工艺?施工条件?耐磨性
中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0148-02
纤维同步封层技术最早出现在英国，由于该技术的性能优越，适用性广泛，在世界上已经大力的推广起来。现在，该技术已经在许多国家都得到广泛的应用。通过对该技术的长期评估和监测，其应力分散及吸收能力都达到较好的效果，并且其防水的性能较好，对反射裂纹能够有效的避免，将道路表面与路基病害阻断，道路的使用寿命大大的延长。该技术还最大的优势在于施工速度快，施工便捷，封闭道路的时间短，尤其对普通公路较为适用，是道路养护的主要技术。
1 实际工程
2007年6月，营口市公路管理处引进了国内首台显威风层设备，根据省公路管理局统一规划，分别在营口市的上白线、新后线、岫水线以及抚顺市的沈通线、沈环线，大连市的雄城线、鹤大线进行试验性铺筑。铺设的总面积达到5.6×105m2，铺筑周期最大可达一年，铺设的效果良好，对路面龟裂、网裂等问题有效的进行了解决，大大提高了路面的性能及寿命。
2 施工条件及适用范围
通过在抚顺地区采用纤维同步封层对应力吸收层施工及营口、大连地区的磨耗层施工，在相关技术经验的基础上，总结了该技术的施工条件以及适应的范围。
2.1 施工条件
该技术对外部环境的要求相对较高，在雨雾天气下尽量避免施工。如果空气或路面温度达到10℃并出现持续下降时，坚决不能施工；在路面或者空气的温度达到7℃且持续上升的时候，可以采用该技术进行施工。
2.2 适用范围
（1）对路面普遍均匀轻微龟网裂、破损率低及基层强度高的路面的封层施工比较适应，施工原理主要是对磨耗层的预防性养护，避免裂纹的扩大化，这样就大大延长了路面的使用时间。施工结构如图1所示：（2）适用于粘结应力吸收层施工。如新摊铺沥青路面与旧沥青路面之间、沥青面层与新建路基基层之间的粘结应力吸收层施工等，对应力进行吸收和分散，抑制及预防纵向的反射裂纹出现，降低半刚性基层受温度的影响出现的横向裂纹，其施工结构如图2所示。（3）对于一些病害严重、年久失修或者是超期服役导致路面沉降程度过大的路段，该技术是不适合使用的。
3 施工工艺
3.1 施工类型及施工方案的确定
对施工类型及方案的确定要建立在对施工路段进行现场勘查情况的基础上，要对路面的龟裂情况进行认真的查看和了解，以及该路段的交通量、工程的性质等因素的基础上，对工程结构类型及施工方案进行确定。
3.2 路面病害预处理
纤维同步封层技术在施工中的质量与路面病害处理有着直接的关系，在运用该技术施工之前，首先要对施工路段的实际情况进行认真的检查和查看，对路面病害要由施工单位进行预先处理，并且要保证处理的质量达标。
3.3 确定材料种类及用量
总的来说，施工中所采用的施工材料是根据不同路段、不同封层类型决定的，实际施工路段中对材料的用量也是不同的，不管是采用何种材料或者使用多达量的材料都是要根据施工路段的实际情况来定，由试验进行确定。
（1）沥青结合料的选择使用。在对封层的结合料的选择上，主要选用改性乳化沥青材料，包含SBR、CR、SBS等改性乳化沥青。其中，施工工艺、环境及路面状况等因素对该材料的选择及用量的大小有决定性的作用。老路面路面粗糙程度越大、龟网裂情况越严重，所需要的材料量就越大。施工中，应力吸收层比磨耗层的材料用量要少一些，与之相比，高温季节施工时的乳化沥青用量要比低温季节施工的用量大。因为该施工路段地处辽宁境内，寒冷季节时间长，且温度低，所以在改性乳化沥青材料的选择上要选择抗低温性能强的。SBR最主要的特点是抗开裂性强、抗低温延度大、早期的强度高、粘附性强、恢复交通快及路面使用寿命长等优势，因此可以选择该材料作为封层结合材料。施工中要根据路面的状况以及碎石粒径来进一步确定，各封层材料用量技术参数如表1所示。（2）纤维的选择及使用。根据纤维封层设备的使用功能，纤维的类型是喷射无捻粗纱玻璃纤维。封层设备一般能把纤维切割成3cm、6cm、12cm不等的长度。具体要根据实际施工路段的需求而定，该工程中主要选择6cm长度的纤维。而纤维的用量大小，要根据施工类型、路面实际情况进行确定，然后按照龟网裂的严重程度调节纤维的用量，一般遵循龟裂程度越大，纤维的用量越大，龟裂越小，纤维用量越少的原则，一般磨耗层相对于应力吸收层的纤维用量而言要少很多，纤维外观如图3所示。（3）碎石的选择及使用。该技术对石料没有特殊的要求，不管是花岗岩、玄武岩或者是石灰岩，都是适用的。对石料具体规格的选择主要根据交通量大小及施工结构等因素来决定。本文主要对石灰岩、玄武岩、花岗岩三种碎石进行试验，通过对三种石料的试验结果对比分析可知，无论是压碎值、石粉杂质含量、粘附性及掉粒率等性质，玄武岩都比其他两种碎石的效果要好，而石灰岩各种性能均好于花岗岩。主要用量技术参数如表3所示：（4）抗剥落剂的选择与使用。一般情况下，剥落剂的选择主要根据石料的酸碱性来确定。如果石料的酸碱性呈现出酸性，就需要添加一定量的剥落剂；如果呈现出碱性，那么就不需要添加剥落剂，这样石料与沥青的粘附性就会增强，从实践中可看出，抗剥落剂添加量一般是沥青量的3‰，使用时，要先对其进行稀释。
3.4 施工过程及注意事项
（1）试验段铺筑，对材料用量参数进行确定。对各种材料的用量及规格都要在这个阶段由技术人员进行确定，然后通过电脑程序的控制，对试验段进行铺筑，根据铺筑的试验路段效果对各参数进行调整，直到所得的参数达到路段的设计要求，才可以进行正常的施工。（2）乳化沥青及纤维撒布。封层设备同时对一层玻璃纤维和两层改性乳化沥青进行撒布。车速控制在3～4.5km/h，最佳时速为3.5km/h左右，设备操作人员要随时观察撒布状况，如果出现间断或不均匀情况要停车检查，一旦发现问题，要及时进行解决。（3）随时撒布。两台碎石撒布车轮流跟进封层设备撒布碎石。车速与封层设备一致，对磨耗层的碎石撒布量控制在100%以上，应力吸收层的碎石撒布量要控制在70%以上。（4）碾压。完成碎石撒布作业后，用胶轮压路机碾压两次，碾压的速度控制在2km/h内，碾压两次之后可以逐渐提速碾压。一般以碎石侵入深入为其粒径的1/2为佳。（5）恢复交通。在碾压完成以后，等待20min左右即可恢复交通，需要注意的是，需对过往车辆的车速进行限制，时速不能超过30km/h，1h后可以撤出限速。
4 结语
该技术对现阶段的道路预防性养护非常适用，且施工的效果较好，对道路的使用寿命大大延长，在道路养护及施工中的应用也逐渐扩大。此外，该技术逐渐也应用于桥梁防水层、山区公路路面防滑等施工中，因此，可以看出该技术的应用领域也在逐步的拓宽。
参考文献
[1] 张宏波.纤维同步封层在路面工程中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2010（5）.
[2] 张士军.加纤沥青封层在高速公路养护中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2010（10）.
应用同步 篇7
注:*与对照组比较,P<0.05
注:DCM组与对照组各项目比较,P<0.05
1 资料与方法
1.1 研究对象
2008年11月至2009年11月期间入院的DCM患者共30例,年龄32~72岁,平均(53±16)岁。其中男22例,女8例。心功能NYHA分级Ⅱ~Ⅳ级,诊断符合WHO/ISFC心肌病诊断标准,以病史、临床表现、心电图及超声心动图为诊断依据,除外各种已知原因引起的继发性心肌病。对照组30例,经查体、心电图、超声心动图及X线胸片等检查证实无心脏疾病,其中男21例,女9例。年龄33~74岁,平均(54±12)岁。
1.2 仪器与方法
GE公司的Vivid 7超声显像仪,配备TSI等后处理软件、3S探头,探头频率为1.7~3.4MHz。受检者取左侧卧位,平静呼吸,连接心电图,用M型超声测定舒张末期内径(LVIDd)、左室收缩末期内径(LVIDs)及射血分数(LVEF)。转换到TSI模式,获得心尖四腔、心尖左室两腔和心尖左室长轴切面,保持帧频>100帧/s,存储于硬盘以供脱机分析,应用TSI分析软件测量各切面节段的左室基底段、中段内膜下心肌层的收缩达峰时间(Ts),测量3个心动周期的Ts并取平均值,计算左室12个节段Ts的标准差(Ts-SD)及12个节段Ts的最大值与最小值之差(Ts-dif)。所有测量均由同一测量者进行。
1.3 统计学处理
采用SPSS 14.0统计软件。各组计量资料数据以均数加减标准差表示,两组资料的均数比较采用t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 常规检查结果
DCM组与对照组年龄、心率差异无统计学意义(表1)。DCM组的LVIDd、LVIDs较对照组高(P<0.05),LVEF较对照组低(P<0.05)。
2.2 左室TSI图及心肌达峰时间
对照组TSI成像主要显示为绿色,仅少数节段为黄色,没有橙色和红色的节段,但DCM组较多节段呈橙色甚至红色。DCM组及对照组左室Ts测量结果(表2)。对照组各室壁间Ts以后间隔、下壁最长,前壁、侧壁最短,后壁和前间隔居中,其中后间隔与侧壁、下壁与前壁间Ts差异统计学意义(P<0.05)。同一室壁相邻节段间Ts呈基底段>中间段的趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。该组有6例13个节段(3.33%)Ts轻度延迟,但无严重延迟节段。左室12节段的Ts-SD<33ms、Ts-dif<100ms。
DCM组左室Ts较对照组显著延长(P<0.05),以后间隔最长,前壁最短,其中后间隔与侧壁、下壁与前壁间Ts差异有统计学意义(P<0.05)。部分室壁Ts失去基底段>中间段的规律,但差异无统计学意义(P>0.05)。该组有30例236个节段(65.68%)左室Ts延迟,其中22例152个节段(42.23%)为严重延迟(Ts>300ms),以侧壁多见,其次为后壁和下壁。左室12节段的Ts-SD及Ts-dif均较对照组显著延长(P<0.05),其中29例(96.67%)的Ts-SD>33ms、30例(100%)的Ts-dif>100ms。
3 讨论
DCM是心肌疾病的最常见类型,由于广泛性局灶性心肌纤维化、心房及心室的重构等病理状态而导致心脏电兴奋和传导系统的电扩布异常,致使心室内传导时间延长,产生心室内不均匀传导,使心室内电-机械活动不同步,从而引起左心室室壁运动的不同步而导致室壁负荷的重新分布,造成心室内压力分布的不均匀,加重了左室心肌重构和左室扩大,同时由于各部心肌受损伤的程度、先后顺序及各部心肌(包括传导系统)对刺激的敏感度不同,致使心室各部分心肌舒缩的生化过程、电生理活动以及舒缩性能受损程度、先后顺序各有不同,就出现各部心肌在时间上和空间上的运动不协调,即不同步运动[2]。心脏不同步化运动在DCM中普遍存在。它可通过多种作用机制和途径导致本已受损的心功能进一步恶化,而心功能的进行性下降又会加重心脏非同步化运动,形成恶性循环[3]。
单纯采用心电图QRS宽>120ms,左室射血分数<35%作为评价左室不同步运动标准,存在局限性。TSI是基于组织多普勒现象的一门新技术,可以自动检测峰值速度,对达峰值速度的时间进行彩色编码,以不同的颜色定性、定量地反映室壁运动情况,能够通过观察快速室壁运动延迟来评价和计算患者的心功能[4]。TSI技术可快捷、直观地显示患者左室收缩活动延迟的节段,检测心肌机械非同步运动的程度。
测定左室各节段Ts并根据其衍生出的各种同步化指数可判断是否存在心脏非同步收缩,目前超声评价左心室内同步性的常用定量指标是:(1)心脏收缩同步指数(也称为不同指数):计算12节段达收缩峰值速度的时间标准差(Ts-SD),室内不同步定义为Ts-SD>33ms,收缩同步指数越低,提示同步性越好;(2)Ts最大差值(Ts-dif):左室12个节段Ts最大值与最小值之差,Ts-dif>100ms定义为室内收缩不同步[5]。本组资料用TSI技术对健康志愿者及DCM患者左室收缩的同步性进行了探讨。对照组后间隔、下壁Ts长于前壁及侧壁,可能与心率、呼吸和正常心电传导顺序等因素有关。DCM组出现收缩延迟的节段数较对照组显著增多,其Ts也较对照组显著延长,提示DCM普遍存在左室收缩延迟,其中严重延迟部位可能多位于下壁、侧壁、后间隔及后壁等。
本组资料对照组Ts-SD<33 ms、rlS-12<100ms,显示出左室收缩运动良好的同步性,从而保证了高效率地将心室内的血液泵出。而DCM组Ts-SD、Ts-dif较对照组普遍延长,提示DCM普遍存在左室非同步收缩。左室非同步收缩使心肌产生的收缩力因时间差异而部分抵消,降低心脏收缩功能,从而导致心排血量下降。Bader等[6]研究发现,左心室内不同步是严重心脏事件的独立预见因素,室内及室间不同步和QRS波宽度被证实相关性很小。
心脏再同步化治疗是一种治疗慢性心功能衰竭的有效方法,通过改善左心室内各节段的同步性来改善左心室收缩功能[7]。TSI是一种无创伤性定量评价局部心肌达峰值速度时间新方法,是目前评价DCM心室非同步运动的最佳方法,并能应用于心脏再同步化治疗的病例选择,指导起搏器植入及术后评价。
参考文献
[1]Penicka M,Bartunek J,De Bruyne B,et al.Improvement of left ventricular function after cardiac resynchronization therapy ispredicted by tissue doppler imaging echocardiography[J].Circulation,2004,109(8):978-983.
[2]潘翠珍,舒先红,史浩颖,等.组织同步显像技术评价心脏同步治疗扩张性心肌病的疗效[J].中华超声医学杂志,2004,13(12):888-890.
[3]Haghjoo M,Bagherzadeh A,Fazelifar AF,et a1.Prevanlence of mechanical dyssynchrony in heart failure patients with different QRS duration[J].PACE,2007,30(5):616-622.
[4]Yu CM,Zhang Q,Fung JW,et a1.A novel tool to access systoli-casynchrony and identify responders of cardiac resynchronization therapy by tissue synchronization imaging[J].J Am Coll Cardiol,2005,45(5):677-684.
[5]Yu CM,Lin H,zhang Q.High prevalence of left ventricular systo-licaIld diastolic asynchrony in patients with congestive heart failure and normal QRS duration[J].Heart,2003,89(1):54-60.
[6]Bader H,Garrigue S,Lafitte S,et a1.Intra-left ventricular electro-mechanical asynchrony.A new independentpredictor of severe cardiac events in heart failure patients[J].J Am coll Cardiol,2004,43(2):248-256.
汽车同步器模块化设计应用 篇8
众所周知, 所谓的模块化设计, 简单地说就是将产品的某些要素组合在一起, 构成一个具有特定功能的子系统, 将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合, 构成新的系统, 产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。模块化设计的主要意义, 一方面可以缩短产品研发与制造周期、费用, 增加产品系列, 提高产品质量, 快速应对市场变化;另一方面, 可以减少或消除对环境的不利影响, 方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。本文以锁环式同步器为例, 介绍了汽车同步器产品模块化设计技术的应用, 对帮助实现快速设计起到举足轻重的作用。
汽车同步器工作原理
在变速器换挡过程中, 同步器同步环受滑块传递的换挡力的作用, 其内锥面与锥体外锥面间产生摩擦力, 使同步环相对齿套转过一个角度, 齿套结合齿锁止面与同步环结合齿锁止面接触, 产生一个正压力N, 正压力N分解为轴向分力S和拨环力T, 力S推动下使同步环和锥体之间角速度逐步一致, 此时同步环转过一个角度, 齿套通过同步环继续移动与同步锥结合齿结合, 完成换挡。
同步器相关参数分析
根据同步器计算公式:
F——作用在齿套上的轴向力;
工作锥面上的摩擦系数;
——锥面平均半径;
α——锥面半角;
△ω——输入端和输出端齿轮角速度差。
在实际计算中, 可取, 视为常数, 因此, 决定同步器换挡性能可靠性的主要参数实际只有F、、α和。
(1) 换挡力F实际由用户给出要求。
(2) 锥环锥面角度α按标准, 有6.5°, 7°, 7.5°三种状态。
(3) 摩擦锥面半径, 取决于输入轴和输出轴之间的中心距a, 即同步器安装空间大小。
(4) 角速度差根据整箱布局不同及发动机功率转速等不同而不同, 一般由主机厂给出。
所以, 同步器设计实际就是摩擦锥面半径和锥角α的选择。
模块化应用分析
如何选择摩擦锥面半径和锥角α?可以通过把一系列公式编程计算程序, 然后代入用户提供的已知条件及锥面半径和锥面角度α, 验证其摩擦容量是否符合各种摩擦材料的允许滑磨功和锥面正压力等特性最大值。
经过大量的计算验证证明, 锥面角度α在6.5°~7.5°之间变化对计算结果无明显影响。锥面半径R在5m m范围内变化对计算结果同样无明显影响。
由此, 可以对同步器锥面半径以5mm为一变化单位进行分组, 如30mm、35mm、40mm等, 将锥面角度按6.5°、7°和7.5°进行分类, 然后借助事先编辑好的计算程序, 将上述两组数据分别排列组合代入, 就可以判断哪一组数据符合性能要求。
接下来将锥面直径与同步环外花键分度圆直径建立关系, 确定花键系列。
确定了同步环外花键参数, 从而可以得到齿套内花键和齿毂及结合齿圈的外花键参数。每个公司都可以根据自身的实际情况, 建立完善的花键参数数据库及相关加工刀具储存库。这样在设计同步器产品时, 可以直接从数据库中选择参数, 借用相关的刀具, 达到缩短开发周期和降低开发成本的目的。
最后依据渐开线花键强度校核标准GB/T 17855编制计算软件, 将花键参数代入其中进行验算, 如果强度合格, 则具体的模块化设计计算流程如下图所示。
结语
PLC控制电机同步技术的应用 篇9
所谓电机同步是指由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩, 以同步转速旋转的交流电动机。而PLC (可变成逻辑控制器、Programmable Logic Controller) , 它是采用一类可编程的存储器, 主要用于其内部存储程序, 执行逻辑运算、顺序、定时、计数与算术等方面的用户指令, 并通过数字或模拟式输入/输出控制的生产过程。在1969年美国就研制出第1台可编程逻辑控制器, 我国在1974年研发第1台PLC。其以使用方便, 性价比高, 适应力强, 可靠性高, 后期维修方便等特点在1977年广泛应用在工业行业。为了能够了解PLC控制电机同步技术, 我们通过以下实验进行测试。
1 系统控制方案
选择合适的PLC和伺服电机是实验测试的基础, 因此, 根据PLC与伺服电机在不同情况下的运动速度控制, 设定一定的程序。本次实验采用德国SIEMENS公司生产的S7-200系列的PLC (微型) , 它不仅符合实验要求, 而且还具有在实时模式下速度快、通信功能和生产力高等特点。在伺服电机上的选择, 可选用松下MSMD012G1U+MADHT1505E脉冲型额定功率50 W的伺服电机, 触摸屏选择富士UG30系列。
2 控制方案分析
2.1 控制方案设计
根据图1所示, 通过“数值输入”, 输入原始的指令, 将通信链接线传至PLC控制器中, PLC对原始指令或信息进行逻辑计算, 算出结果后, 并通过通信链接线传送至伺服控制器中, 伺服控制器再次将PLC运算结果进行内部计算, 得出结果后输入到伺服电机, 此时的结果是伺服电机达到与结果相应一致的运转速度, 同时, 伺服电机通过速度反馈元件将电机目前的转速等信息反馈给伺服控制器, 这样就形成了伺服电机的闭环控制系统, 从而达到稳定转速的效果。
2.2 控制的过程
在这个控制系统中, 触摸屏是输入指令和反馈结果的最直观显示设备, 当在触摸屏中设置一个数字输入框, 这个数字输入框的地址是PLC中的数据寄存器DXXX, 如果要在触摸屏上设置一个指示灯, 则指示灯的地址是PLC中的中间继电器。所有触摸屏中的输入输出数据都是来自PLC。PLC的输入模拟量的范围0~10 V, 所相应的整形数据是0~32 000, 而伺服电机的输入模拟量的范围是0~10 V, 而所对应的转速则是0~6500 RPM。不同的PLC其输入模拟量也所有不同, 所对应的整形数据也有所不同。通过实测表1、表2所示。
一般而言, PLC的模拟量输出数据与伺服电机的转速是线性关系, 根据表2就可以解出它们的关系。
经过公式计算, 如果设定实际转速为Z, 整形数据位Y, 关系方程即为:Z=5117Zz+152
通过PLC可以实现输出数据域伺服电机转速的线性转换, 同时, 通过运算数在传输到模拟量输出口时已经完成了转换, 特别注意的是输出口不接受双字数据, 仅传字VB2232。
2.3 控制方案分析
在实际的控制系统中, 每个电机所带负载存在不同, 所以在控制系统中都需要根据速度设定值利用PLC计算得出具体的控制参数。闭环控制系统中有上位机发出控制指令后, 根据电动机轴上的负载的半径, 计算出负载对应的转速, 再根据电机的转速公式, 实现到变频器输出频率的转换。这样不仅实现1台同步, 还可以实现2台电机的同步运行。如果多台电机同步运行, 必须具备各自的闭环控制系统, 对速度指令有较高的反映。
通过多次试验可以看出, PLC在控制电机同步方面具备非常优势, 它不仅操作方便, 便于控制, 可靠性强, 而且在控制精度方面, 也比其他可编程控制都要优秀很多, 误差范围也可以控制在0.05%左右。
3 PCL控制程序
PLC的程序可采用梯形图、功能块、语句表等形式进行标示。比如欧姆龙公司 (OMRON) 提供大量的PCL功能模块, 它包括了一个标准处理功能的基本单元。该标准处理功能是事先设置好了的, 但是功能模块不含实际的地址, 只有变量, 使用者可在变量中设置地址和常数。
4 结语
随着社会的发展, PLC作为目前应用最为广泛的自动控制装置, 它可以应用在多种自动化控制系统中, 特别是在机场的进给系统, 它需要极强的同步控制, 它的同步精度直接影响产品的质量。对于同步性能要求比较高的地方, 依然可以采用PLC、矢量控制变频器、三相异步电动机及脉冲编码器等构成高效调速系统。PLC控制电机同步技术为我们生活带来了巨大的变化, 比如电梯、空调等生活用品的自动化控制系统, 也是由PLC控制电机同步技术进行实现的。
参考文献
[1]刘宏涛.浅谈直流伺服电动机常见故障及维护[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (3) .
[2]傅丹霞.用于污水处理的PLC自动控制系统的初探[J].中国高新技术企业, 2007 (8) .
[3]张国芝.备自投自动技术分析[J].现代营销:学苑版, 2011 (5) .
[4]杨欣.变频调速技术及PLC控制在小型制冷系统中的应用[J].商场现代化, 2006 (2) .
架车机同步控制原理及应用比较 篇10
1 架车机系统构成
广州地铁现有固定式和移动式两种架车机, 两者结构类似, 每台单机主要有架升支撑构架、丝杆螺母驱动装置、电气控制系统、润滑系统等。其中电气控制系统负责架车机同步升降的功能, 一般采用西门子可编程控制器PLC 控制系统, 自动计算各个丝杆的升降高度, 并自动控制驱动电机启动或停止, 将同步误差控制在一定范围内。电气控制系统还设置了多个安全防护装置, 防止错误操作设备, 并能在紧急情况下停止工作。
架车机在群组模式下工作时, 要求主控制台上的上升、下降按钮应与现场单机上的确认按钮功能严格对应, 且同具有同步偏差累计功能, 即每次连续或点动操作所产生的同步误差将累计到下一次操作中, 在触发底部复位开关或超差报警确认后按复位按钮才被清零。
2 架车机同步控制原理
不管是移动式还是固定式架车机, 一般情况下都可架起单节或3节编组的地铁列车。每节地铁列车有4个架车点, 起升单节列车时将使用到4台单机, 而当起升3节编组的地铁列车时将使用到12台单机, 因此对分散于现场的架车单机来讲, 在安全范围内 (架车机同步误差一般为±4mm) 控制其同步升降显得极其重要。通常, 造成架车机群组升降不同步的主要原因有:①驱动电机特性不一致, 电机速度有快慢;②单机负载不一致, 导致电机速度差异;③因制造工艺影响, 传动精度有差异;④单机惯性不一致, 电机在启动和停止阶段都存在先后情况。尤其当作业人员在多次点动操作架车机时更易造成同步误差值的增大。
架车机的同步控制方法是:由编码器反馈位移误差, 控制电机转速变化, 保证丝杆在上升、下降过程中位移一致, 从而保证架车时高度一致。但目前架车机电机无调速环节, 所以无法精确控制同步, 只能在高度出现超差后采取停止某个单机等待其他单机转动到位后再共同转动的方法。
架车机同步升降主要由可编程控制器PLC控制, PLC接收安装于丝杆螺母驱动装置顶部的接近开关或光电编码器的反馈脉冲, 计算出每台架车机的实际升降高度并进行比较, 当快机与慢机的实际升降误差超过允许值1时, PLC将控制快机暂停, 待回到允许值后再启动, 以使同步超差在允许范围之内。若因继电器触点粘滞或点动操作过频等导致同步超差至允许值2时, 控制系统将自动关闭所有架车机的升降功能, 并在主控台人机界面、声光系统中给予提示和警告, 此时需要操作人员确认现场情况, 在调整和复位后方可再次使用架车机, 如图1所示。
3 德国NEUERO固定架车机与Windhoff移动架车机同步控制方法的比较
广州地铁三号线NEUERO固定架车机采用西门子S7 300PLC控制系统, 使用接近开关作为同步脉冲反馈装置, 基本控制方法如图2所示;广州地铁一号线Windhoff移动架车机采用西门子S5 PLC控制系统, 与NEUERO固定架车机一样, 采用了接近开关作为同步脉冲反馈装置 (见图3) 。
从图2、3可以看出, NEUERO固定架车机的同步控制方法较为灵活, 当架车过程中出现超差后仅对单个架车机进行调整, 从而避免了Windhoff移动架车机超差调整后所有架车机再次启动带来的电流冲击, 但其仅设有1个误差值, 当控制驱动电机的继电器触点粘滞或点动操作过频产生更大超差时, 不能实现对架车机升降功能的封锁。
人工选择群组模式并给出上升 (下降) 指令后, PLC控制相应继电器闭合, 架车机开始上升 (下降) 。→脉冲反馈装置与驱动丝杆一同旋转, 将信号输入PLC。→PLC根据反馈的脉冲数量, 进行加减计数, 同时将累计值进行比较。
→若误差超出设定值1, 实际上升 (下降) 较快的架车机将停止工作, 当进入允许值内且延时1 s后启动。
图2 NEUERO固定架车机同步控制方法
人工选择群组模式并给出上升 (下降) 指令后, PLC控制相应继电器闭合, 架车机开始上升 (下降) 。→脉冲反馈装置与驱动丝杆一同旋转, 将信号输入PLC。→PLC根据反馈的脉冲数量, 进行加减计数, 同时将累计值进行比较。
→若误差超出设定值1, 实际上升 (下降) 较快的架车机将停止工作, 其他架车机到达该位置时相继停止, 之后延时1 s后启动。→若误差不能消除, 继续增大到设定值2时, PLC将控制架车机全部停止工作。→现场确认及复位后可继续操作。
图3 Windhoff移动架车机同步控制方法
4 位置测量器件的选用
在同步控制中, 位置量是判断的依据, 位置量的检测装置是关键部件。
(1) 接近开关。
根据工作原理, 接近开关大致可分为电感式接近开关、电容式接近开关和霍尔开关等三种, 目前进口架车机上一般使用电感式接近开关。
(2) 光电编码器。
光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成, 由于光栅盘与电机同轴, 电机旋转时, 光栅盘与电机同速旋转, 光电检测装置检测输出若干脉冲信号, 通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外, 为判断旋转方向, 码盘还可提供相位相差90°的2个通道的光码输出, 根据2路脉冲的相位超前、滞后关系确定电机转向, 目前广州地铁二号线架车机使用的是增量式光电编码器。
接近开关或光电编码器的主要区别在于前者只能测量脉冲数量, 而后者还可同时测量电机的转向。另外, 使用接近开关的架车机每旋转一圈反馈的脉冲数远少于使用光电编码器的架车机, 使得后者的同步控制精度更高, 例如:Windhoff移动架车机丝杆旋转一圈反馈的脉冲数为36, 而广州花都车辆厂所生产的移动架车机丝杆旋转一圈反馈的脉冲数为1600。
在实际应用中, 仍需克服以下问题:①架车机主控制台一般位于中部位置, 使得单机到主控制台间连接电缆最长超过30m, 易造成同步脉冲在传输过中受其他信号干扰, 尤其是光电编码器所产生的高频脉冲;②光电编码器的结构相对复杂, 维护成本较高。
应用同步 篇11
前言
电网运行状态发生变化之后，只有快速获取到实时信息，才能保障事故处理的效率，即将变化的影响范围控制在规定的范围之内，以确保电网运行的经济性、稳定性、安全性。此外，快速获取实时信息也能为事后分析提供便利，即分析事故的发生、发展过程，以实现对灾难性事故的发生进行有效的防控。但上述行为的实现均应以统一的时间基准为基础。在变电站中，电能计量系统、功能测量装置、微机保护装置、安全自动装置、故障录波器、测控装置等均需配备统一的时钟授时。本文笔者结合实践经验，浅析时钟同步技术在变电站中的应用，以期为电力系统的监视控制、故障分析、运行管理提供技术支撑。
一、时钟同步源
时钟同步源包括无线电授时、卫星授时、网络授时三种。
（一）无线电授时。中国的BPC是经40～70kHz载波信号来传输标准时标。Loran-C是经地波来传输脉冲信号，但Loran-C本就具备100kHz的频率，因此易受电晕放电的干扰。OMEGA导航系统（10～14kHz）的作用距离较Loran-C更远，且对延时时间的预测精度可达2～5μs，但OMEGA具有接收器成本高的缺点。（二）卫星授时。卫星全球定位系统是以人造地球卫星为载体的无线电导航定位系统，具有全天候工作、全球覆盖及授时、定位、导航精度高的优点。中国的卫星全球定位系统为北斗导航卫星系统。（三）网络授时。网络时间协议NTP及简单网络时间协议SNTP是当前常用的国际互联网时间传输协议。NTP（隶属TCP/IP协议族）采用时间同步算法，对时精度为1～50ms;SNTP是NTP的简化版，对时精度<1ms，多在简单的网络中应用。IEC61850中要求的时间同步协议是SNTP，但IEEE1588才是变电站精确对时所需的时间同步协议。IEEE1588是用来使分布式网络内最精确的时钟与被授时时钟同步，且绝对兼容先前的以太网协议。IEEE1588具体定义的是精确时间协议PTP，即采用乒乓对时算法及在MAC层记录时间戳，以使分布式总线中的执行器、传感器及终端设备中的时钟实现亚微秒级同步，详见图1-1。
图1-1 IEEE1588协议对时过程
IEEE1588时钟同步过程分为偏移量测量与延迟量测量两部分。偏移量时差，式中，T1—Sync报文发生的精确时标;T2—时钟接收到Sync报文的时标;—网络延时的假定值（Sync报文由主时钟发出）。网络延时，式中， T3—时钟向主时钟发出Delay-Req报文的时标;T4—主时钟接收到Delay-Req报文的时标（Delay-Req报文由时钟发出）。综合上述两个函数式后，便可得到、。可见，从时钟便可修正得出与主时钟统一的时间标准。测试结果显示，IEEE1588可使时钟同步精度<±3μs，且若采取相应的补偿算法，可使此精度值更高。
二、时钟同步技术在变电站中的应用
变电站内常用的对时方案有脉冲对时（或称硬对时）、通信对时（或称软对时）、综合对时及编码对时四种，同时GPS时钟的精度、信号传播、IED对时处理方案与守时钟及IED对模拟量与开入量的处理方式均可能会产生误差。因此，在对时钟同步技术的应用进行研究时，务必要考虑到上述问题。依此研究背景，本章节就时钟同步技术在变电站中的应用进行研究。
（一）故障录波、故障定位及事故顺序记录 时钟同步技术的应用可使全网维持着统一的时间基准，如此通过对分散在变电站中的时间顺序记录、故障录波数据进行收集，便可在全网中重现事故的发生、发展过程及监视系统的实时运行状态。就时间顺序记录、故障录波来讲，对时精度应≥1ms。基于GPS同步时钟的电网故障定位系统对故障点的定位方法为：对故障反馈信号传至变电站的精确时间进行检测;对不同变电站站点的时差关系进行对比。从理论角度来讲，若能使对时精度≥1μs，则相应的测距精度便可≥300m。
（二）两个变电站之间的同步試验 在变电站线路两侧利用GPS同步时钟开展故障暂态同步试验，可实现对高频方向与距离保护装置、电流差动保护装置、相差保护装置特性进行准确检验。方向与距离保护采用的是就地信息，即线路两侧仅需完成逻辑信号的交换，因此对时精度仅需控制在几个ms之内;差动保护与相差保护要求对线路两侧的模拟量进行比较，因此对时精度应超过1ms。基于GPS同步时钟的电网故障定位系统亦可在全网内用来完成同步反事故演习。
（三）同步相量测量 当前，在电力系统的实时监测中，同步相量测量技术及基于同步相量测量技术的广域监测系统已被广泛应用。据调查结果表明，以GPS为同步时钟源的同步相量测量装置的应用最为广泛。研究表明，GPS的可用性与授时信息的精确度对同步向量测量的可靠性起着决定性的作用，因此相对精度应≥1μs。
（四）电子式互感器的同步采样 电子式互感器输出的数字信号是采样处理后的数字信号，因此各相电压与电流互感器的输出信号务必同步，以提高电子式互感器在继电保护与其他装置中的应用效果。例如，在母线保护装置中，所有呈间隔关系的电流采样信号均应保持同步，但在线路差动保护装置中，此类电流采样信号则应在两个变电站之间实现同步。若用于计量，则对时精度应≥1μs;若用于输电线路保护，则对时精度应≥4μs。
三、讨论
应用同步 篇12
电网安全稳定运行对电力二次设备时间同步精度提出了高要求,各类二次系统的稳定工作和作用发挥更离不开统一精确的时间基准[1,2,3]。目前普遍采用全球定位系统(GPS)或者北斗卫星导航系统作为基准时间,在220 kV及以上电压等级变电站构建全站统一的时钟装置[4,5],为保护装置、测控装置等二次设备提供统一对时信号,从而构建基于站内统一时钟的变电站时间同步系统[6]。
为了确保变电站统一对时精度,开展了时间同步监测技术的研究工作,初步实现了覆盖厂站侧和主站侧的时间同步闭环管理,为监测电网二次设备时间同步精度提供了技术手段和工作平台。本文阐述了基于实时监测层、实时分析层和综合应用层3层架构的时间同步监测分析系统,讨论了时间偏差抑制、时间一致性分析、自守时精度分析、时间误差综合诊断、网络时间协议(NTP)时间戳性能监测等关键技术。
1 系统架构
基于调度数据网络进行时间同步监测是一个成本较低的监测手段,难点则在于同步监测精度。保护设备目前不能实现实时监测,只能通过事故记录进行精度分析。监测对象方面,站内时钟装置是最主要的监测对象,测控装置实现事件顺序记录(SOE),通信服务器是站内软对时核心,上述设备具备监测接口。监测技术方面,首先考虑时间数据实时采集,例如时钟运行实时监测、NTP数据实时接收和SOE即时传输等;其次是时间信息实时分析,例如NTP实时分析和SOE分析;最后考虑基于全方位监测结果的时间综合应用,例如基于关联模型的时间误差诊断等。为此,本文提出了基于3层架构的时间同步监测系统框架,如图1所示。
1.1 实时监测层
操作系统实现对监测数据采集的实时性支持,实时监测的数据主要包括时钟NTP数据、时钟状态数据、通信服务器NTP数据和测控装置SOE数据等。实时监测层主要完成以下功能。
1)NTP实时性改造。
对Linux操作系统进行实时性改造,通过模块裁剪和改造,提高中断精度,从而提高NTP时间戳T1和T4等数据的实时性,提高时间监测精度。
2)时钟运行实时监测。
各厂站时钟基于网络提供变电站时钟运行信息如失步、同步卫星个数、重启等;主站系统设计基于通用数据接口规范,实现对不同监测协议的支持,完成与各类时钟装置的远方通信,实时获取时钟失步、同步卫星个数等时钟运行实时信息。
3)NTP数据实时监测。
时间获取模式按照请求至响应至获取的模式,避免广播方式,减少网络资源占用。系统向NTP服务器发送请求报文,对返回报文进行实时解析。
4)对时SOE实时监测。
构建实时获取SOE记录的传输途径,通过时钟装置、测控装置、通信服务器、前置接收系统来实时获取SOE。
1.2 实时分析层
实时分析层对实时监测数据进行加工分析,得到状态判断和偏差计算结果,主要完成以下任务。
1)网络运行实时分析。
高精度NTP时间监测需考虑调度数据网络运行质量的影响。基于NTP数据包,对远方时钟的网络延迟和抖动进行统计分析,作为实现高精度NTP监测的基础数据。
2)NTP时间实时分析。
对全网各NTP服务器的时间信息进行实时分析,排除时钟失步、网络拥塞等情况对时间精度分析结果的影响。
3)对时SOE实时分析。
对时脉冲SOE的精度分析结果可达到2 ms,系统基于对时脉冲SOE和事故SOE,分析各设备时间日常精度和事故时设备对时精度。
4)时间一致性分析。
以基准时钟为中心,对齐时钟、通信服务器、测控装置和保护装置的时间,判断全网各设备的时间一致性。
1.3 综合应用层
综合应用层主要完成从时间和空间角度进行的数据综合分析,包括以下内容。
1)时间偏差综合计算。
瞬时网络冲击可能对某次NTP数据包产生影响,从而出现单次孤立的高误差分析,应考虑一段时间内的时间偏差综合分析结果。利用多次NTP数据包及其单次分析结果,综合网络延时、时钟偏差、时间戳T3与T2偏差、时间戳T4与T1偏差、NTP数据包间隔等参数,给出基于多因素整合分析的时间偏差综合计算结果。
2)时间误差综合诊断。
综合依据各类监测结果,建立设备间关联分析的误差判断模型,正确排除时钟失步、网络拥塞等情况对时间精度分析结果的影响,对时间误差原因进行诊断和定位。例如:通信服务器作为软对时核心环节,其时间监测结果应用于对时误差分析中。
3)时间戳性能分析。
提出了基于NTP时间戳的系统性能监测方法,通过分析远方设备的时间戳T2和T3来判断远方设备的运行性能状态。
4)自守时精度分析。
记录时钟失步之后的时间踪迹,在长时间记录其失步与偏差的基础上对该时钟自守时精度进行模型拟合,实现自守时精度的分析与测试。当失步偏差远大于容忍阈值时,可通过NTP进行远方授时同步,提高失步时钟的运行精度。
2 关键技术
2.1 时间偏差抑制算法
为了解决网络延时对NTP时间精度分析的影响,需要进行高精度延时预测。考虑实际环境,电力调度数据网络相对稳定,参数变化不明显,模型的细微差别带来的网络延时误差占整个网络延时误差的比例不会很大,不会使预测精度产生显著下降。
实际预测算法由离线模型估计模块和在线延时预测模块两大部分构成。离线建模估计方面,在前期进行深入分析和大量样本数据基础上,引入概率统计方法,计算得到若干典型网络延迟预测模型。在线延时预测部分使用典型模型进行延迟估计,同时引入NTP传统的等距离延时估算方法作为比对方法。另外,当各种实时典型模型与等距离延时结果有变化时,作为是否重新启动离线建模过程的一个重要判断准则和指标。
2.2 时间一致性分析
时间监测结果表现形式为二元组(TL,TM),TL为本地时间戳,TM为远方时间戳。以基准时间为中心,将全网各相关设备时间对齐,进行时间一致性分析。默认情况下,本地时钟为基准时钟;异常情况下进入基准时钟动态选择过程。本地时钟记为Gs,则基准时钟Gb选择算法如下:
式中:ηGs为本地时钟的相对误差;Th为阈值;G1,G2,…,GN为系统监测的各地时钟,
m=arg min{|ηGi|e-(|di|+|ei|)}
ηGi为相对误差;di为网络延时;ei为网络抖动;i=1,2,…,N。
2.3 自守时精度分析
时钟晶振个体差异导致时钟自守时精度有较大差异,但实践中又缺乏监测手段。根据NTP时间监测和时钟运行监测,通过分析计算自守时精度,可实现远方评价时钟自守时精度。鉴于时钟自守时并非一个线性变化过程,在研究自守时过程时,可采取分段线性化方法,对时钟自守时精度进行模型拟合。基本思路如下:假设时钟G失步发生后的某个时间段[t1,(n-1)tp+t1];采样时间间隔为tp;ηt1G,ηt2G,…,ηtnG为n个时钟失步偏差采样值。若该时间段理论上自守时精度模型是直线关系,表达式为ηtG=α+βt,t∈[t1,(n-1)tp+t1],实际只能利用ηt1G,ηt2G,…,ηtnG来估计这个线性关系,即参数α和β的估计值记为
式中:ti=t1+itp;i=0,1,…,n-1。
从而得到拟合直线方程为:
在获得该时间段的直线方程后,可掌握该时钟在失步时间区域内的一般规律,对偏差判断、发送授时指令具有明确的指导意义。
2.4 误差综合诊断
对于设备对时误差,必须根据层次化对时架构下表现出来的设备时间之间的关联关系进行诊断分析[6],应建立涵盖各方面因素的时间误差综合分析模型。
设定下列结果和状态量:测控装置对时误差ηC,测控装置时间精度运行状态SC,通信服务器对时误差ηS,通信服务器时间精度运行状态SS,时钟对时误差ηG,时钟时间精度运行状态SG。
对于SC,根据对时误差范围确定3种时间精度状态:
对于SS,根据对时误差范围确定2种时间精度状态:
对于SG,根据监测情况确定精度误差值,暂定对时误差ηG的阈值为10 ms,有
根据各类设备之间的时间关联关系,设定测控装置硬对时接口状态SIC和测控装置与通信服务器软对时接口状态SICS。此处仅以分脉冲硬对时和通信服务器软对时配合实现对时为例,可以推导出下列关联关系:
1)SICS=|2-SC|(1-SS)(1-SG),当SICS=0时对时接口状态有误,否则正常。
2)SIC=|SC-1|(1-SS)(1-SG),当SIC=0时对时接口状态有误,否则正常。
再引入关联变量ηT。ηT=|2-SC|(1-SG)·|ηS-ηC|,若ηT=0,表明通信服务器对时误差导致测控装置对时误差,否则正常。
2.5 NTP时间戳性能监测
根据NTP实现原理,通过对时间戳T3与T2差值的长期跟踪分析,可以分析远方设备的性能变化情况,从而对设备运行性能给出评价结果。虽然不同装置的NTP程序优先级有所不同,但通过分析NTP时间戳差值,可以在一定程度上反映该系统的负载率。
对于设备G,某个时间段[t1,(k-1)tp+t1]内共有k次有效的NTP数据包,其时间戳分别为T11/T21/T31/T41,T12/T22/T32/T42,…,T1k/T2k/T3k/T4k,引入设备G的运行状态参数STG:
式中:Th为时钟标准NTP相应时间间隔。
STG越趋近于1,表明远方设备系统运行状态良好,性能稳定。当有对时误差发生时,通过针对性分析NTP时间戳差值的波动情况,可作为对时误差综合诊断的一个参考依据。
3 工程应用
3.1 工程实现
根据二次系统安全防护原则,采用分区设计子系统方案,开发安全Ⅱ区的时间同步监测分析子系统和安全Ⅲ区的监测数据综合应用子系统。处于2个不同大区的子系统之间通过隔离装置进行数据传输。在生产控制大区,基于Linux操作系统,采用C++语言和Qt工具,开发实现时间同步监测分析子系统,主要有时钟状态监测、网络运行监测、NTP时间分析、时间一致性分析、自守时分析等功能。在生产管理大区,基于.NET平台,开发实现监测结果的综合分析、数据展示和考核管理等功能,主要有在线工况、历史数据管理、时间评价、综合应用、报表统计等功能。采用基于Web的分级分权限应用模式,省调和各地调共享一套系统。省调观测全网统一对时监测信息,地调监视本地区变电站统一对时监测信息。
毫秒级监测分析精度对于精度日常监测、设备状态分析和电网事故分析能够起到较好的辅助作用,分析结果还可以结合二次设备状态检修工作进行探索,下文对实际应用进行一些归纳探讨。
3.2 应用分类
远方NTP服务器的实时监测偏差通常为1 ms~10 ms,实际中则更关注一段时间内的平均值。实际应用中的变电站统一时钟状态分析可包括3个方面。
3.2.1 时钟状态分析
1)时间精度偏差分析
对正常状态下的同步卫星个数与对应时间偏差之间进行关联分析,突出个体时钟偏差与整体时钟偏差的对应关系,可反映故障状态下的时间精度偏差。例如:监测结果表明某变电站时钟同步卫星个数显示正常,而监测时间精度出现明显背离,检查发现时钟硬件模块发生故障。
2)时钟失步运行分析
对同步卫星个数与相应时间偏差进行对比分析,可分析安装位置、天线状态等因素对时钟运行的影响。例如:监测发现某变电站时钟失步较频繁,时间偏差也相应改变,现场发现天线故障并更换解决。
3)时钟守时精度分析
实际应用中,通过使用时钟自守时精度分析功能,给出失步状态下的平均变化值,发现了多处时钟自守时精度不满足精度要求,且个体差异较大。例如:通过一天的监测,某变电站时钟自守时偏差达到了30 ms/h。
3.2.2 时间误差诊断
现有变电站的层次化对时架构相对复杂,通过构建对时误差诊断模型,在日常监测或者事故分析时,将输入的各类设备监测状态进行综合分析,得出辅助性的智能判定结果,以友好的人机界面提示给最终用户。监测误差诊断分析结果和事故误差诊断分析结果示例如表1和表2所示。
从表1和表2可以看出,通过误差诊断模型的建立和应用,可给出一个初步的误差推断结果。鉴于时间同步是一个新生事物,这类基础性工作的专业技术培训也需完善,专业人员往往不能完全掌握时间误差根源所在,导致问题解决困难或者效率较低,智能判定则能够辅助专业人员去解决具体问题。
3.2.3 系统性能分析
系统性能分析包括设备性能分析和数据网负载分析。基于NTP时间戳的分析方法,可反映目标设备在处理NTP程序及以下优先级程序时的性能反应问题。实际应用中曾发现通信服务器负载过重,会引起软对时误差,甚至自身死机乃至重启。实际监测中发现某厂家时钟NTP的时间戳T2和T3完全相同,说明该系统NTP实现方面存在问题,要求厂家进行相应整改,实现性能监测。某台设备的T2与T3差值相比日常明显增加,检查发现系统处于重载情况,运行异常。此外,记录应用分析模型所探测的NTP数据包异常波动结果,可以与调度数据网络网管系统结果进行对照分析,分析网络运行质量,并考虑网络稳定性对监测结果的影响。
4 结语
随着时间同步技术日益发展和精确对时的实现[7],一些深层次、细粒度的专业技术问题出现并被分析解决,时间同步监测分析的重要性也日显凸出,其技术思路也在不断发展。本文对时间同步监测分析系统的设计、关键技术和工程应用进行了分析讨论。随着智能电网、智能化变电站等技术的推广应用,全网时间同步和时间监测技术将在未来电网运行中发挥日益重要的作用。
参考文献
[1]朱文治,肖晓刚.GPS卫星时钟在电网自动化系统中的应用.电网技术,1997,21(3):32-33.ZHU Wenzhi,XIAO Xiaogang.Application of globalpositioning system clock in power system automation.PowerSystem Technology,1997,21(3):32-33.
[2]匡绍龙.基于GPS的变电站自动化系统校时问题定量分析.电力自动化设备,2004,24(11):26-29.KUANG Shaolong.Quantitative analysis of time correction insubstation automation system based on GPS.Electric PowerAutomation Equipment,2004,24(11):26-29.
[3]李泽文,曾祥君,黄智伟,等.基于高精度晶振的GPS秒时钟误差在线修正方法.电力系统自动化,2006,30(13):55-59.LI Zewen,ZENG Xiangjun,HUANG Zhiwei,et al.Methodfor correcting errors of the GPS-clock based on the highprecision crystal oscillator.Automation of Electric PowerSystems,2006,30(13):55-59.
[4]王峥,胡敏强,郑建勇.基于GPS的变电站内部时间同步方法.电力系统自动化,2002,26(4):36-39.WANG Zheng,HU Minqiang,ZHENG Jianyong.Synchronization in the substation based on global positioningsystem.Automation of Electric Power Systems,2002,26(4):36-39.
[5]邹红艳,郑建勇.基于GPS同步时钟的统一校时方案.电力自动化设备,2004,24(12):59-61.ZOU Hongyan,ZHENG Jianyong.Time synchronization basedon GPS clock.Electric Power Automation Equipment,2004,24(12):59-61.
[6]雷霆,李斌,黄太贵.220 kV变电站GPS时间同步系统实现技术.电力自动化设备,2007,27(11):71-74.LEI Ting,LI Bin,HUANG Taigui.Implementation of GPSsynchronization system in 220 kV substation.Electric PowerAutomation Equipment,2007,27(11):71-74.