单机片系统

单机片系统（共8篇）

单机片系统 篇1

0 引言

随着能源技术的不断进步, 传统能源呈现出更多的不足。为了解决这些日益严重的问题, 在通过对太阳能结合光伏技术与电动车技术, 利用新型绿色可再生能源替换传统不可再生的化石能源驱动车辆行驶, 是未来发展的主要方向。利用AVR单片机ATmega16-16AU芯片制作了太阳能电动车光伏控制系统样机, 安装在太阳能电动车上, 不仅能够正确的判定系统工作状态, 并且选取合适的充电方式利用太阳能对蓄电池进行快速、高效、安全的充电。

1 基于AVR单机片的太阳能电动车光伏控制系统

1.1 基本概念

太阳能电动车是一种新型环保车辆, 具有安全、方便、费用低、节约能源、无污染等优点, 其主要工作原理就是将太阳转化为电能, 给电动车的蓄电池进行补偿充电, 以补充车辆行驶中消耗的一部分能量, 从而延长车辆的行驶时间。同时, 为了迎合车辆智能一体化控制的需求, 通过与车辆CAN总线技术相结合, 选定速度快、功耗低、存储容量大、扩展性强、可反复多次擦写的AVR单片机作为直流变换电路的核心控制芯片, 并根据充电策略和实验方案的要求, 通过AVR单片机开发, 编写系统控制程序, 结合电路结构设计, 使用Proteus和ICCAVR单片机开发软件对系统控制程序进行了仿真, 验证程序的可行性。这一问题的解决, 诞生了以AVR单片机ATMEGA8L为核心控制器件的光伏电源控制系统, 实现了太阳电池板与汽车通用的铅酸蓄电池之间电压的自动识别和自动匹配, 充电过程的自动调节以及放电过程的自动控制和保护。

1.2 基本构成

电动车光伏控制系统是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件, 它就象是电动车的大脑, 是电动车上重要的部件, 并具有蓄电池过充、过放的保护装置, LED实时显示车辆的运行状况以及蓄电池充电和放电等状态。它的原理结构主要由太阳能光伏电池阵列、蓄电池及充放电控制、AVR单片机控制系统、电动机驱动电路以及显示器等部分组成。

1.3 浮充设计的整体结构

在恒压充电阶段的后期, 充电电流已经很小, 蓄电池的容量基本接近充满, 此时可对蓄电池进行浮充处理。因为在蓄电池一旦接近全充满时, 其内部的活性物质大部分已经恢复成原来的状态, 这时为了防止过充, 采用比正常充电更低的充电电压进行充电, 浮充电压根据蓄电池的实际要求设定, 通常需要进行温度补偿。一般对12 V的阀控式铅酸电池来说, 浮充电压一般为13.4~14.4 V之间。

2. 光伏控制系统硬件设计

2.1 AVR单机片ATMEGA8L简介

ATMEGA8L单片机由如下部件组成:一个8位微型处理, 用于数据的处理和分析;片内有一个数据存储器, 用于存储实时输入的数据, 大小为256字节;片内有一个程序存储器, 用于存放程序代码, 大小为4K;8位并行的I/O接口P0-P3共有4个, 每个接口不但可以输入端, 还可以作为输出端;定时器/记数器有3个, 用来对系统脉冲进行计数;中断控制系统有5个, 用于实时控制, 到系统发生故障时自动处理, 这样能在在提高处理器的工作效率;全双工UART的串行I/O口1个, 用于单片机与单片机或其它微型计算机之间串行通信;片内振荡器和时钟产生电路, 但是石英晶体和微调电容需要接在单片机的外面。ATMEGA8L单片机的振荡频率是有一定的限制的, 它的最高振荡频率不是超过12 MHz。单片机内部的各个部分在内部用总线连接在一起。

2.2 接口电路

接口电路如图3所示。

(1) VCC脚接电压范围为1.9 V

(2) 除电源和接地端, 剩下的引脚直接与单片机相连

(3) 2脚和9脚悬空。

(4) 排针间距为100 mil, 标准DIP插针。

2.3 AVR单片机控制系统

AVR单片机是个一种高速嵌入式单片机, 集成键盘输入、液晶显示、遥控和安全报警等模块于一体, 根据电动车的运行情况、太阳光照度强弱、蓄电池充放电状态等进行智能控制。它具有预取指令功能, 即在执行一条指令时, 预先把下一条指令取进来, 使得指令可以在一个时钟周期内执行。同时, 还具有这些优势, 即数据处理速度快、中断响应速度快、耗能低、保密性能好;I/O口功能强, 具有A/D转换等电路;有功能强大的定时器/计数器及通讯接口;片内有EEPROM数据存储器, 可以按字节读写。

3 光伏控制系统软件设计

3.1 编程语言的选择

整个控制系统软件混合采用C语言和汇编语言进行编写, 主要由主程序和定时中断服务程序组成。汇编语言虽然运行速度快, 但是其不易被人看明白, 而且可移植性比较差, 在平时的维护升级中带来很大的不方便。C语言是比汇编语言更高级的编程语言, 编程和高度都很方便, 数据完全模块化, 容易维护, 可移植性也相对比较好。另外, C语言很方便项目的日常维护和管理, 从而能保证整个系统的可靠性和可操作性。

3.2 程序运用方式

基本的主程序是初始化时完成PIC16C5x的I/O配置和中断设置, 在循环等待过程采集判断系统所处的状态, 并进入相应的状态处理子程序。同时, 等待键盘输入和串行通信的起始位, 异步串行通信是通过设置通用I/O口, 以软件形式来完成异步串行通信。系统通过键盘的输入来控制LED的显示内容, 由LED在线显示系统所处的状态, 表明系统充电或放电状态。也可选择显示蓄电池电压、容量及充放电电流。上述控制方式表明, 以单片机为核心的控制系统可以在线实时监测电动车的各项性能参数。在此基础上设计一种新型的基于AVR单片机的太阳能照明控制系统, 采用简洁的同步BUCK拓扑实现蓄电池充电电路, 三路独立的BOOST电路分别驱动三组LED。试验证明, 该系统能够实现最大功率跟踪, 按照预定参数在三个阶段以不同方式对蓄电池充电, 能够准确控制路灯的开启, 远程实现了对路灯的控制。

4 结语

本设计采用AVR单片机构成的太阳能电动车光伏控制系统结构, 完成了程序模块规划及各个模块的设计与编程, 实现了对信号处理过程的编程和调试。它具有电路简单、功能齐全、性能齐全、性价比高等特点, 是一种经济、实用的系统, 结合太阳能电动车自身的良好特点, 必将具有良好的市场发展前景。作为不仅肩负着要把太阳能转换成电能的重任, 而且还对蓄电池提供智能充电特管理的AVR单片机构成的太阳能电动车光伏控制系统, 必将在太阳能电动车上发挥着更大更强的作用。

摘要：在太阳能电动车光伏控制系统的技术运用中, 采用AVR单机片进行系统设计与程序运用, 形成太阳能电池获取直流电的存储与合理转换模式, 并对蓄电池进行相应的过电保护与过放电保护, 延长整个蓄电池的使用寿命, 都有很大的价值与意义。本文将围绕基于AVR单机片的太阳能电动车光伏控制系统进行研究, 在阐述基本概念以及构成的基础上, 并从太阳能电动车光伏控制系统的硬件、软件角度出发, 探讨基于AVR单机片的运转模式, 形成更好的控制系统。

关键词：AVR单片机,太阳能电动车,光伏,控制系统

参考文献

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[3]吴春华, 徐坤, 黄建明, 等.一种基于非反相Buck-Boost变换器光伏分布式MPPT的研究[J].电工电能新技术, 2011 (04) .

[4]陈剑, 赵争鸣, 袁立强.基于嵌入式目标模块的太阳能LED照明控制系统研究[J].电工电能新技术, 2010 (03) .

单机片系统 篇2

单机版用户手册

紫光软件系统有限公司

二零零九年五月

【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

目

第一章 1.1 第二章

2.1 2.2 2.3 第三章

3.1

录

单机版安装.................................................................................................单机版安装.................................................................................................单机版登陆与退出......................................................................................单机版登陆.................................................................................................修改密码....................................................................................................退出单机版.................................................................................................婚姻登记管理.............................................................................................结婚登记....................................................................................................3.1.1 新增结婚登记...................................................................................3.1.2 修改结婚登记记录..........................................................................3.1.3 查看结婚登记记录..........................................................................3.2 离婚登记..................................................................................................3.2.1 3.2.2 新增离婚登记.................................................................................修改离婚登记.................................................................................3.2.3 查看离婚登记.................................................................................3.3 补发结婚登记证........................................................................................3.3.1 新增补发结婚登记证......................................................................3.3.2 3.3.3 3.4 修改补发结婚登记证......................................................................查看补发结婚登记证......................................................................补发离婚登记证........................................................................................3.4.1 新增补发离婚登记证......................................................................3.4.2 修改补发离婚登记证......................................................................3.4.3 查看补发离婚登记证......................................................................撤销结婚登记...........................................................................................3.5.1 新增撤销结婚登记..........................................................................3.5 3.6 出具婚姻登记记录证明.............................................................................3.6.1 新增出具婚姻登记记录证明............................................................3.7 补录结婚历史数据....................................................................................3.7.1 新增补录结婚历史数据...................................................................3.8 补录离婚历史数据....................................................................................3.8.1 新增补录离婚历史数据...................................................................第四章 数据导出..................................................................................................4.1 第五章

5.1 第六章

6.1 第七章

7.1 数据导出..................................................................................................数据删除..................................................................................................数据删除..................................................................................................卷内目录打印...........................................................................................卷内目录打印...........................................................................................初始化设置...............................................................................................初始化设置...............................................................................................【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

继续点击 Next 按钮，如下图：

默认选择第一项，点击 Next 按钮，如下图：

【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

第二章 单机版登陆与退出

2.1 单机版登陆

双击桌面单机版图标，如下图：

 操作员代码：系统自动带出初始化设置中的操作员代码，初次登陆默认为１。 操作员姓名：系统自动带出初始化设置中的操作员姓名，初次登陆默认为“婚姻登记员”。

 操作员密码：输入您自己设置的密码，初次登陆默认为123456。注意，系统初始化的密码是公开的，请在登录进去以后修改立刻修改密码。点击 确定 按钮，进入单机版婚姻登记系统。如下图： 界面介绍：

【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

 旧密码：输入当前使用的登录系统密码；

 新密码：输入新密码，至少为6位且只能输入数字或字母；  新密码确认：再次输入新密码，保持与“新密码”输入值一致。填写完毕点击“保存密码”，系统提示“修改成功”，点击“确定”则再次登录系统时就可以使用新密码。

注：请所有的用户在初次登录系统后，都需修改自己的密码，因为初始化的密码是公开的，很容易让人冒用您的登录名登录系统。若忘记了密码，请及时与系统管理员联系，帮您再次初始化密码！刚初始化的密码，请在初次登录后立即修改为自己的专用密码。

2.3 退出单机版

点击退出按钮，如下图：

点击“是”退出单机版系统，点击“否”不关闭单机版系统。

【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

 提供证件材料：点击按钮，可选择证件材料。可手工填写。

 是否为补办结婚登记：根据真实情况，若为补办结婚登记，请勾选。

 是否为复婚：当男女双方婚姻状况同时为离婚时，该框才变为红色可选。 审查意见：给了默认意见，但可以修改。 结婚证字号：手动填写。

 印制号：必须为１０位数字，手动填写。 档案页数：为纸质材料页数。手动填写。 备注：手动填写。

 登记员：系统自动带出，不可修改。

 结婚登记日期：系统自动带出本机当前日期，不可修改。

1）点击“不予受理”，如下图：

 打印：打印不予办理结婚登记通知单  退出：返回到单机版办理页面。

2）点击“审理”按钮，如下图

【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

 婚证打印设置：如下图：在这里设置打印格式，点击保存。将来打印结婚证时都是按照这个表的设置格式来打印。

建议：这个页面中设置最好不要随便修改。如果打印不对，可以调左下方的“打印证书”栏目下的“整体左（右）移”和“整体上（下）移”两个参数即可。其他的参数基本上是可以的。

 导出至文件：将结婚登记审查处理表以ｅｘｃｅｌ格式导出至本机。 退出：点击退出按钮，返回单机版操作页面。

3.1.2 修改结婚登记记录

单击要修改的记录，然后点击按钮，如下图：

1【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

回到单机版操作页面。

3.2 离婚登记

3.2.1 新增离婚登记

点击按钮，进入离婚登记办理页面，点击“新增”按钮，如下图：

页面填写与操作与结婚登记相同。

下面详细介绍“导入婚登数据”功能。点击

按钮，如下图：

3【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

3.2.2 修改离婚登记

单击要修改的记录，点击“修改”按钮，如下图：

操作同结婚登记修改功能。

3.2.3 查看离婚登记

单击要查看的记录，点击“查看”按钮，如下图：

5【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

 补发原因：有遗失、损坏、其他。

 是否委托他人办理：默认为否，若选择是，则会增加填写受委托人信息功能。如下图：

１）不予受理

点击“不予受理”按钮，如下图：

 打印：打印不予补发婚姻登记证通知单， 返回：返回单机版操作页面。

7【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

系统自动带出已填写的信息，修改完成后可继续办理业务。

3.3.3 查看补发结婚登记证

单击要查看的记录，点击“查看”按钮，如下图：

3.4 补发离婚登记证

9【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

数据自动导入到补发离婚证页面，业务可办理“不予受理”和“审理”两种。操作同补发结婚证登记。

3.4.2 修改补发离婚登记证

单击要修改的数据记录，点击“修改”按钮，如下图：

系统自动带出已填写过的信息，修改完成后，可继续办理业务。

1【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

根据当事人真实情况填写页面信息。１）不予受理

点击“不予受理”按钮，如下图：

 打印：点击“打印”按钮，打印不予撤销结婚登记通知单。

3【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

根据当事人实际情况填写页面信息，当点击“是否委托”为“是”时，如下图：

出现受委托人信息填写功能，请根据受委托人实际情况填写。１）受理

点击“受理”按钮，如下图：

 新增按钮：点击

按钮，如下图：

5【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

 打印：打印婚姻登记记录证明表

 导出至文件：将婚姻登记记录证明导出到本地计算机。 退出：返回至单击办操作页面。注：

1、出具婚姻登记记录证明，没有修改功能，故每次证明只能打印一次，退出后不能再次打印。

2、若没有婚姻记录，则系统自动出无婚姻记录证明；若系统找到当事人的婚姻记录或手工添加了当事人的婚姻记录，那么系统就自动生成有婚姻婚姻记录证明。

3.7 补录结婚历史数据

3.7.1 新增补录结婚历史数据

点击，点击“新增”按钮，如下图：

7【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

根据实际情况填写页面信息，其他操作同补录结婚历史记录。

9【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

第五章 数据删除

5.1 数据删除

点击按钮，如下图：

选择日期后，点击“删除”按钮，如下图：

系统显示符合范围的记录类型和条数，点击“是”，数据从单机版中删除，点击“否”将不删除数据。

1【全国婚姻登记管理信息系统】单机版用户手册

第七章 初始化设置

7.1 初始化设置

点击，如下图：

    操作员代码：（不用考虑）

操作员名称：根据实际情况输入操作员姓名 部门编码：根据实际情况输入部门编码。

部门名称：根据实际情况输入部门名称，该名称将在婚姻登记审查处理表中自动带出。

 全宗号：根据实际情况，填写全宗号，在婚姻登记中的审查处理表中自动带出。

单机片系统 篇3

如何防止电子数据遭非法窃取、篡改甚至删除, 已成为信息安全面临的重要课题。以往, 我们在这方面主要通过加密及权限控制等手段来确保数据安全。但是, 虽然我们在文件安全性方面做过诸多努力, 文件系统整体仍然是无序存放的, 系统运行文件、程序文件、临时文件、敏感数据文件之间, 对系统而言没有任何区别, 并且经常是杂乱交叉存储的, 这不仅增加了权限控制的系统运行开销, 也给窃密者以可趁之机。本文主要探讨通过建立分级文件系统以区分各类型文件并进而确保数据安全的可能性。

首先, 让我们来看看什么是文件系统。文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构, 即在磁盘上组织文件的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区, 或文件系统种类。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统, 简称文件系统。文件系统大体可以分为基于磁盘的文件系统、基于网络的文件系统、数据库文件系统以及其它一些特殊用途的文件系统等。目前单机文件系统主要有两类, 一类是以linux系统为代表的单树形结构, 另一类是以windows为代表的多树形结构。

NTFS是Windows NT以及之后的Windows 2000、Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008、Windows Vista和Windows 7的标准文件系统。NTFS取代了文件分配表 (FAT) 文件系统, 为Microsoft的Windows系列操作系统提供文件系统。NTFS对FAT和HPFS (高性能文件系统) 作了若干改进, 例如, 支持元数据, 并且使用了高级数据结构, 以便于改善性能、可靠性和磁盘空间利用率, 并提供了若干附加扩展功能, 如访问控制列表 (ACL) 和文件系统日志。该文件系统的详细定义属于商业秘密, 但Microsoft已经将其注册为知识产权产品。

Ext3是一种日志式文件系统, 是对ext2系统的扩展, 它兼容ext2。日志式文件系统的优越性在于:由于文件系统都有快取层参与运作, 如不使用时必须将文件系统卸下, 以便将快取层的资料写回磁盘中。因此每当系统要关机时, 必须将其所有的文件系统全部shutdown后才能进行关机。如果在文件系统尚未shutdown前就关机, 如停电时, 下次重开机后会造成文件系统的资料不一致, 故这时必须做文件系统的重整工作, 将不一致与错误的地方修复。然而, 此一重整的工作是相当耗时的, 特别是容量大的文件系统, 而且也不能百分之百保证所有的资料都不会流失。

Linux系统的特色之一就是其将所有系统都表示为文件 (包括硬件设备) , 即“一切皆是文件”, 不仅普通的文件, 而且目录、字符设备、块设备、套接字等在Linux中都被当作文件对待;而配置一个文件系统就是使Linux系统可以使用一个具体的设备, 比如磁盘、CD~ROM等。Linux系统的文件类型有多种, 因其将设备也视为文件, 当然文件类型要比其它系统要多, 常用的有这几种文件类型:目录、普通文件、连 (链) 接、块设备、字符设备等。普通文件和其他系统类似, 一般都分为数据文件、文本文件、命令 (程序) 文件、可执行文件等。

Linux文件系统是一个目录树的结构, 它的根是根目录“/”, 往下连接各个分支, 例如, /bin、/usr、/sbin等。DOS也采用目录树的结构, 但是与Linux的略有不同, 如图2所示。DOS以每个分区为树根, 由于有多个分区, 所以形成了多个树并列的情形。

虽然这些文件系统的层次都很清晰, 但一个共同的问题是, 系统文件、运行文件和敏感数据文件没有区别对待, 对于操作系统来说都是没有任何访问限制的。因此, 一旦操作系统遭到入侵, 所有数据都将在用户毫不知情的情况下被“转移”。另一方面, 系统文件与数据文件的混合存放, 也给数据维护带来不必要的开销。

这里我们以DOS系统的基本结构 (多个树并列) 为基础, 将存储空间划分为系统运行区、交换区、数据区。系统运行区用来存储、运行操作系统及相关程序文件;数据区用来存储用户数据文件;交换区用来临时调取数据区文件供系统运行区访问。在安全操作系统设计中, 系统运行区和数据区无法互访, 只能经过交换区。交换区除提供系统运行区和数据区访问外, 主要控制系统对数据区的访问以及访问数据列表。例如, 当系统需要调用数据区文件时, 必须经过用户确认以免数据被黑客非法窃取;另外, 可以建立数据流日志及数据流量统计, 自动比对读取数据量大小与访问目标数据文件大小, 以免恶意软件非法窃取文件, 而形成的交换区数据流日志文件, 也便于用户定期核查机密数据的读取、访问情况, 以便及时发现异常。

系统实现的关键在于从操作系统设计上摈弃“系统高于文件”的思想, 让操作系统成为文件的保护者而非随意使用者, 将文件系统的分层结构与操作系统的运行结合起来, 将系统文件、普通文件与机密数据文件区分开。

摘要：随着信息技术的快速发展, 现在人们对系统安全问题考虑的越来越多, 对系统安全的要求也越来越严格, 信息安全已经不再是军方和政府要害部门的特殊需求。

关键词：文件系统,Linux,DOS

参考文献

单机架可逆冷轧机自动控制系统 篇4

随着我国经济的迅速发展,对冷轧窄带钢的需求越来越大,质量要求也越来越高[1]。据资料显示,我国目前冷轧窄带钢生产能力过剩,但是高精度产品依然供不应求。

新余钢铁公司特殊钢分公司冷轧带钢厂采用的四辊冷轧机大都是20世纪六七十年代的装备水平,产品质量较差。为了提高带钢产品的市场竞争力,该公司决定在2007年新上一套450 mm单机架可逆四辊冷轧机,控制系统采用西门子S7-400系列PLC和FM458功能模块,传动系统采用西门子6RA70系列直流调速装置,网络通信系统采用Profibus-DP现场总线和工业以太网。本文主要介绍该轧机的自动控制系统及实际应用情况。

1系统硬件和传感器配置

1.1系统和网络配置

控制系统采用西门子公司S7-400 PLC加FM458功能模块结构实现轧机主要设备控制。S7-400主要完成主令速度控制、张力控制和系统逻辑控制等,FM458具有非常高的运算处理速度,主要完成液压系统自动控制和自动厚度控制,S7-400 CPU与FM458通过机架总线进行快速数据通信。S7-300主要完成AGC液压站、辅助液压站和工艺润滑站控制,S7-300 CPU与S7-400 CPU之间采用Profibus-DP现场总线主从通信方式。系统硬件配置和网络结构如图1所示。

1.2仪表及传感器配置

准确检测轧制过程中系统的各种变量,是提高轧机控制精度和产品质量的前提,本系统采用了大量高精度的检测设备,以满足轧机控制的需求。

轧机上安装的传感器如表1所示。

2 液压缸自动控制(HCC)

液压缸自动控制(HCC)指液压缸的位置闭环控制(HAPC)、压力闭环控制(HAFC)和相关的逻辑控制。图2为单侧HAPC和HAFC的工作原理。

伺服阀流量不仅受控制电流影响,而且与阀口两侧压力差有关,具有变增益特性,不利于参数整定。为改善控制系统性能,加入了非线性补偿环节。流量非线性补偿分为上行和下行两种情况:

上行时液压缸出油,压力差 ΔP=P

下行时液压缸进油,压力差 ΔP=PS-P

式中,P为液压缸无杆腔内油压;PS为系统油源压力。

变增益系数

undefined

式中,Kn为标称增益。

采用位置闭环控制方式时,预设位置基准、AGC调节量和手动位置调节量之和作为位置基准,并与液压缸实际位置相比较,偏差值与变增益系数KP相乘后送入位置控制器。位置控制器的输出值与轧制力控制器的输出值比较,将二者之中较小的作为给定值输出到隔离转换器,进而驱动伺服阀,控制液压缸的动作以消除位置偏差。此时,将轧制力限幅值作为轧制力基准,当轧制力接近限幅值时限制液压缸动作,作为位置闭环下限制轧制力、保护液压缸及其他设备的一个环节,保证轧制过程正常进行[2]。轧制力闭环和位置闭环的工作原理大致相同。在轧制过程中,可以实现位置闭环与轧制力闭环的无扰切换。

3 厚度自动控制(AGC)

为了消除各种原因造成的厚差,运用轧制时的弹塑性曲线,可采用前馈AGC、反馈AGC、压力AGC等各种不同的厚度控制方法[3,4]。该轧机机架前后各配有一个接触式测厚仪,采用前馈加Smith预估监控的厚度自动控制方式,在轧线速度升降时给出相应的辊缝补偿量。

3.1 前馈AGC

采用传统的前馈厚度控制方法时,

undefined

式中,ΔS为辊缝调节量;KM为轧机刚度;Q为轧件塑性系数;Δh为出口厚度偏差;ΔH为入口厚度偏差。

由于该轧机来料厚度波动较大,因此如果以设定来料厚度作为厚度基准,则会产生波动较大的辊缝调节量,在实际应用中对厚度控制产生不利影响。因而对来料分段跟踪一定长度,取各段来料的平均厚度,经自学习后作为厚度基准。这样只利用前馈厚度控制系统消除尖峰性的厚度波动,而趋势性的厚度变化由监控厚度控制系统来消除。来料厚度基准为Href为:

Href=θH1+(1-θ)H2 (3)

式中,H1,H2为当前段和上一段平均厚度;θ为自学习系数。

3.2 Smith预估监控AGC

测厚仪一般安装在离辊缝较远的地方,使得整个厚度控制系统有一定时间τ的纯滞后。为了改善纯滞后对象的控制质量,参考文献[5]引入一个与对象并联的补偿器,即所谓Smith预估器,同时引入分段样本概念,将出口带钢按长度分段,计算每一段长度的平均厚度和辊缝调节量。图3为带Smith补偿的积分监控AGC控制系统方框图。

H′(s)—设定厚度的拉氏变换;ΔH(s)—出口厚度偏差的拉氏变换;ΔHτ(s)—系统理论偏差的拉氏变换;PG—积分控制放大系数;ΔS(s)—辊缝调节量的拉氏变换;τ—系统滞后周期数;H(s)出口实际厚度的拉氏变换; Hτ(s)—Smith预补偿输出的拉氏变换

积分控制器的输入为:

undefined

又undefined

从而可以得到:

undefined

将式(5)离散化,并整理得到监控AGC积分调节器的控制率为:

undefined

式中,ΔS(i)为第i周期辊缝调节量;undefined为控制系统消差率;i为当前周期数;Δh(i)为第i周期出口厚度偏差;Ka为常数。

3.3加减速厚度补偿控制

当轧制速度变化时,轧辊和带钢之间的摩擦系数、变形抗力和轴承油膜厚度都会发生变化,从而影响轧制力和压下量。为了减小速度变化对出口厚度的影响,当速度大于低速基准v1时,在设定速度增减时对辊缝做出相应调节。

undefined

式中,undefined为速度变化(v)对轧制力(F)的影响系数。

4卷取张力控制

控制卷取张力,实际就是通过限制电机电流控制卷取电机的转矩。该卷取系统采用最大转矩递变张力控制方式[5],如图4所示张力T随带钢卷径D按一定斜度变化。

电机转矩M=MF+MD+MB+MM

式中,MF为张力转矩;MD为加减速动态转矩;MB为弯曲转矩;MM为机械摩擦转矩。

undefined

式中,n为转速;GDundefined为系统飞轮矩;GD2C为带钢飞轮矩;ρ为带钢密度;W为带钢宽度;h为带钢厚度;δy为带钢屈服强度。

T0—最大张力;α—张力递变系数;D0—卷筒卷径;D1— 递变开始卷径;D2—递变结束卷径

产生转矩M需要的电流为:

undefined

式中,KT为转矩电流系数;i1为传动比;ϕ为磁场弱磁系数。

5使用效果

该控制系统2007年7月在450 mm单机架可逆式冷轧机上投入使用。在来料既有很大整体趋势性厚度偏差,又有很大高频厚度波动的情况下,经三道轧制之后,成品相对厚度精度能够控制在±1%之内,优于设计要求的±1.5%。

参考文献

[1]冯培德.我国窄带钢生产现状及发展设想[J].钢铁,1994,29(2):75-80.FENG Pei-de.Present status of narrowstrip production inChina and some ideas for its development[J].Iron andSteel,1994,29(2):75-80.

[2]张殿华,王君,李建平.首钢中厚板轧机AGC计算机控制系统[J].轧钢,2001,18(1):51-55.ZHANG Dian-hua,WANG Jun,LI Jian-ping,et al.TheAGC computer control system of a plate rolling mill[J].Steel Rolling,2001,18(1):51-55.

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[4]Y Okamura,I Hoshino.State feedback control of the stripsteering for aluminum hot rolling mills[J].Control Engi-neering Practice,1997,5(8):1 035-1 042.

单机片系统 篇5

电力系统稳定和控制,一直以来是科研人员研究和解决的重要问题,当系统受到大的扰动,例如大型发电机组或者重要联络线的跳开,系统将会被迫分列为数个孤岛系统,如果孤岛内发电功率大于负荷消耗的功率,系统频率上升,可以通过调整发电机出力或者切机来恢复系统安全稳定;而一些孤岛将出现发电功率不能满足负荷功率的需求,系统中发电机出现严重的过负荷,系统频率将会迅速地下降,如果系统中无功容量不足,负荷母线的电压完全由发电机内电势决定,系统的频率和母线电压将会同时下降[1],带来系统的不稳定,甚至崩溃。

本文首先研究了电力系统的运行状态及其分类,阐明系统所处运行状态的特点和转换关系及应该采取的控制措施。以简单的单机负荷模型系统为研究对象,因为该模型更接近系统出现孤岛运行时的运行情况,能更直观地分析系统受扰后,功角、频率和电压的轨迹变化情况,便于分析和理解系统的稳定变化情况。采用经典的电力系统理论分析方法,并结合电路理论的相关知识,分析和建立了系统有功、无功功率约束的状态方程,接着对系统的运行状态进行分析,重点讨论其系统在稳定运行状态和紧急状态下电气量的变化情况。利用Matlab数学工具编程求解建立的系统状态方程,并分别仿真分析系统受到有功、无功功率两种扰动情况下,电压、频率和功角的变化情况,并指出其运行状态的变化过程。系统紧急状态下切负荷控制策略,对系统恢复稳定和保证系统安全运行具有重要的现实意义。

1 电力系统运行状态分析

电力系统运行状态是指在不同运行条件下,系统和设备的工作情况,根据不同的运行条件,可以把电力系统的运行状态分为正常运行状态、警戒状态、紧急(极端)状态、系统崩溃和恢复状态(图1)。各种运行状态以及相应的转换关系[2,3,4,5,6,7],详细的分类说明如下。

1)正常状态

电力系统正常运行时,系统元件负载不超过其额定值,系统频率和母线电压处于正常水平,应能供应全部负荷并有足够的稳定储备和有功、无功功率的备用容量。

电力系统正常运行发生概率较高的故障扰动时,应能依靠其正确配置的措施,如相应的网架结构及运行方式,正常动作的保护和自动装置,即可保护供电和可靠运行,但允许系统的稳定储备和备用容量降低而进入一个潜在不够安全的状态,即下述的警戒状态,此时应采用预防性控制或值班员操作使系统及时恢复正常安全运行。

2)警戒状态

在警戒状态下,电力系统运行的等式约束和不等式约束条件均能满足,仍能向用户供应质量合格的电能,但是系统不能再承受大扰动事件的发生,否则将导致损失负荷、母线电压和系统频率超越运行范围、功角不稳定、连锁反应、电压不稳定或某些其他不稳定情况,如果这一故障非常严重,则可能使系统从警戒状态直接进入极端状态,因此,在运行中应尽早发现电力系统由正常运行状态向警戒状态的转变,并及时采取预防性控制措施,例如调整有功及无功功率,消除潜在不安全因素,尽快恢复系统到正常状态。

3)紧急状态

在紧急状态下,某些系统元件的负载超出其定额,某些母线电压降低并且/或者设备负荷超出其短时紧急额定值,系统可能失去稳定。此时,系统仍然是完整的,应立即采取适当的紧急控制措施,如:故障清除、励磁控制、快关汽门、切机切负荷等,保持系统稳定性和主电网完整性,防止设备损坏和系统状态进一步恶化,仍有可能使系统恢复到警戒状态或正常状态。

如果紧急控制措施未能采取或者不能奏效,则系统将处于极端紧急状态,系统难以保持稳定运行,其结果是连锁反应停电并可能使系统的主要部分停机。在此状态下,部分母线电压和系统频率可能严重超越运行范围,系统中部分负荷可能严重超出其额定值而中断供电,破坏了系统稳定而进一步扩大事故,甚至造成系统崩溃。

4)系统崩溃

系统崩溃是指系统稳定破坏、故障连锁反应、系统频率崩溃和电压崩溃,导致大范围中断供电,被解列的部分系统或机组需要较长时间才能重新启动及恢复供电。系统崩溃是电力系统运行中必须尽一切力量防止发生的,系统必须考虑可能发生的极端严重故障情况,配备完善可靠的系统解列、足够的低频和低压减负荷措施等,以确保万无一失。

5)恢复状态

系统崩溃后,借助继电保护和自动装置将故障区隔离,阻止事故的继续扩大,待电力系统大体上稳定下来以后,如果仍有部分设备运行于额定能力范围之内,或者若干设备已重新启动,则系统进入恢复状态。根据系统的实际情况,系统可从这一状态恢复到警戒状态或正常运行状态。

目前,对电力系统的运行状态没有严格和统一的定义,通过这种电力系统运行状态的分析,可以使我们比较清晰地了解电力系统运行的概念机在各种情况下控制的特点,为研究电力系统紧急切负荷控制策略打下基础。

2 单机负荷模型系统分析

忽略发电机内部损失和电磁振荡,具有非常简单的电压调整AVR(Automatic Voltage Regulation, AVR) 的单机带负荷系统模型图,如图2 所示。采用直轴暂态模型[8,9],得到发电机转子运动的平衡方程式为

其中:Pm和PG分别为发电机的机械功率和电气功率;DG为发电机频率反应的调节系数;0和G分别为系统额定频率和发电机的频率;V10为系统的基准电压;Kv为电压调整增益。

负荷采用恒定功率因数的负荷模型,k为无功和有功功率的比值,得到负荷母线侧的频率和电压变化的方程式。

其中:Pd为系统负荷的有功功率;DL为频率对负荷有功的影响系数;Δw2为负荷母线的频率变化值; 为无功功率对电压变化的影响系数。

分析图2,忽略系统中的损耗,设系统的总阻抗X=XL+XG,传输线上的有功、无功功率传输是平衡的,则系统的潮流方程满足:

设,w =wG,且,把式(6)~式(8)的表达式代入式(1)、式(2)、式(4)和式(5)状态方程中,得到系统受到扰动后的代数方程组为

忽略系统的内部损耗,系统的有功、无功功率潮流方程满足:

通过求解方程式(9)~式(11),便可以得到系统功角、电压和频率的运行关系,进而可以分析系统受到扰动以后的变化轨迹。

2.1 系统稳定状态分析

当系统处于稳定运行状态时,即满足系统有功和无功功率平衡的约束条件,系统频率和电压的变化近似为0,电压偏差满足V10V1=0 ,由方程(9)变化得到

当系统受到干扰之后,若发电机的机械功率和负荷功率能够保持平衡(Pm=Pd),发电机转子上不存在加速功率,频率变化 Δw=0 ,系统维持稳定运行状态,可以确定变量的平衡方程为

方程式(13)、式(10)和式(11)组成系统稳态情况下的平衡关系方程,可以求解和分析系统在正常运行状态下的各个电气量之间的关系。

2.2 系统紧急状态分析

频率稳定分析即是分析系统受到大的扰动以后,系统中发电和用电之间的有功功率是否平衡的情况分析。电压稳定分析即是系统中无功分布是否平衡的状态分析,进而保证负荷正常供电电压的要求[10,11]。当系统中出现有功扰动,系统中发电机的机械功率和负荷功率不再平衡,使得Pm≠Pd时,发电机频率和电压都将发生变化,根据方程组(9),可以确定随时间的变化轨迹,如果发电机的输出功率和负荷功率差额较大,系统的频率将会迅速下降。

当发电机的无功出力在系统允许范围内时,满足QGmin≦QG≦QGmax,所以V1=V10恒定,即发电机母线电压恒定,这时系统的数学微分方程为

当发电机的无功存在上下限时,即系统受到干扰以后,无功达到QG=QGmin, max上下限时,发电机母线的电压V1是变化的,则系统的微分数学方程变为

由方程式(14)和式(15)可以确定系统无功是否充足的两种情况下,系统的变量随时间的变化轨迹。

3 算例仿真分析

假设该系统中的相关电气参数如下:;系统稳态情况下的起始运行条件为:;利用Matlab编程求解方程和进行仿真作图分析。

3.1 有功平衡仿真分析

假设系统在t=1 s时,系统发电机容量损失50%,即系统出现大的有功缺额,由稳定运行状态进入紧急状态,需要采取紧急切负荷控制策略对系统进行校正,在t=5 s时,切除相对应的50%过负荷量,当系统不考虑无功的容量限制时,系统动态特性如图3 所示。

从图3 可知,发电机损失50%的容量,系统出现严重有功缺额,从稳定运行进入紧急状态,频率迅速下降,由于频率下降减少了部分的负荷功率,负荷母线电压V2略微增加,在第5 s实施紧急切负荷控制,系统中的有功恢复平衡,频率逐渐地恢复到额定运行状态,因为切负荷操作时,负荷的无功被相应的切除了一部分,无功需求也减少一部分,母线电压V2数值将继续增加,系统的功角差 继续变小。通过在紧急状态实施紧急切负荷控制,系统到达一个新的稳定平衡点,恢复稳定运行。

3.2 无功平衡仿真分析

假设系统在t=1 s时,系统的无功平衡被破坏,无功需求从0.5 pu增加到0.6 pu,系统从稳定运行进入紧急状态,考虑系统的无功容量(Q=0.5 pu)限制时,系统的动态特性如图4 所示。当无功消耗在正常范围内,即保证发电机母线电压V1为恒定值,系统的动态特性如图5 所示。

从图4 和图5 看出,当系统受到严重的干扰,出现无功不平衡时,系统从稳定运行状态进入紧急状态,如果不采取相应的控制措施,系统将由紧急状态进入失稳状态,也就是极端紧急状态,电压迅速下降,引起受电压影响的负荷有功相应地迅速下降,接着系统的频率迅速增加,系统的频率和电压都将失去稳定,系统崩溃。当存在一定的无功支撑时,但是补偿量不足,虽然可以减缓系统电压崩溃的速度,但是系统仍然由紧急状态进入失稳状态。

5 结论

本文研究了电力系统运行状态及其之间的转换关系,基于单机负荷模型基础上,重点研究了系统紧急运行状态电气量的变化及其应该采取的控制措施,得到如下结论:

1)电力系统受到大的扰动,判断系统是否将进入紧急运行状态是关键的,此时采取切负荷等控制措施,阻止系统稳定的进一步破坏,进而保证系统有功、无功功率的平衡,恢复系统的稳定性。

单机片系统 篇6

电力系统稳定器(PSS)作为增加电力系统机电振荡阻尼的有效措施得到了广泛的应用[1~3]。但多机系统的PSS设计问题仍然没有得到很好解决。多机系统PSS的设计思路分为两种。一种是基于全系统模型的统一协调设计,如根据PSS作用敏感度的设计法[4],极点配置法[5],基于遗传算法的协调优化法[6,7]等。此外,与PSS并行发展的还有基于最优分散协调思想的最优励磁反馈控制设计法等[8]。统一协调设计方法充分利用全系统信息,具有较好的效果。但多数统一协调设计方法都面临所需数据量大、算法复杂、计算量大等问题,且部分方法物理概念不清晰,不便于现场技术人员理解和使用。另一种思路是把各机组与系统的关系近似等值成单机无穷大系统,然后基于单机无穷大系统设计该机组的PSS。基于单机无穷大系统设计PSS的方法非常丰富,如极点配置法[9]、相位补偿法、根轨迹法[10],自适应PSS设计法[11,12]等。基于单机无穷大系统设计PSS的优点是物理概念清晰,计算简单,方法成熟,便于现场人员对PSS进行整定。对指定机组求取等值单机无穷大系统是应用该方法的前提,此问题似乎简单,但相关分析很少[10,13],致使现场人员往往凭经验来确定等值单机无穷大系统的参数,难以保证PSS参数设置的合理性。

本文分析了基于系统节点导纳矩阵的等值单机无穷大系统求取方法,提出了一种基于多机系统Phillips-Heffron模型线性化矩阵的等值单机无穷大系统求取方法,基于这两种等值单机无穷大系统采用传统的相位补偿法设计各机组的PSS,并将所得结果与统一协调设计法的结果进行了比较。

1 基于单机无穷大系统的PSS设计

单机无穷大系统线性化模型[14]如图1所示。图中,励磁系统用含Ke和eT的一阶惯性环节表示;K1~K6则为线性化系数,表达式为:

式(1)中ex为发电机外接无穷大母线间的电抗,U为无穷大母线电压,Ut为发电机端电压,I为发电机定子电流,各运行参数均取工作点的数值。

UPSS是PSS输出信号。设PSS以转速偏差Δω为输入信号,其传递函数为

对单机无穷大系统,通常采用传统的相位补偿法设计PSS[2,13]。设计时,一般取s=jωn

(),并根据工程经验令机电模式的期望阻尼比ζn=0.3,复位时间常数T=3 s。

2 多机系统中求取等值单机无穷大系统的方法

对多机电力系统中指定机组的PSS设计,可将该机与系统近似等值为单机无穷大系统,再按照上述单机无穷大系统线性化模型和PSS的设计方法进行设计。显然,PSS的设计效果与等值单机无穷大系统的求取方法密切相关。

2.1 基于K阵的等值法

n机系统的线性化模型如图2所示[15]。图中系数Kkij为n阶线性化系数矩阵K1~K6(k=1,2,,6)矩阵的元素。

K1~K6阵中的非对角元素反映不同机组之间的动态关联,而对角元素则包含有不同机组之间的静态关联信息。据此,本文提出一种直接获取等值单机无穷大系统Phillips-Heffron模型的新方法,即忽略K1~K6阵中的非对角元素的影响,直接将其对角元素K1ii~K6ii作为图1中线性化系数K1~K6。

由于求取多机系统的特征根、校核PSS设计效果必然需要计算K1~K6阵。采用本方法直接利用K1~K6阵的对角元素即可进行PSS设计,没有附加的计算量,非常简便。

2.2 基于Y阵的等值法

消去中间节点、只保留发电机节点的多机系统节点电压方程为

式中:

文[13]提出用自导纳Yii近似计算第i台机与无穷大母线间的联系阻抗及等值无穷大母线的电压,形成如图3所示的等值单机无穷大系统。

图中

式中:机端电压Uti和定子电流Ii根据潮流计算结果确定。

显然,这种等值方法与系统规模和发电机与系统联系是否紧密有关,系统规模越大、发电机与系统联系越弱,等值效果越好。

基于Y阵求取等值单机无穷大系统及进行PSS设计,不仅需要计算等值参数,还要逐机进行线性化系数K1~K6的计算,而校核PSS设计效果还要计算K1~K6矩阵。因此,其不如上述基于K阵的直接获取等值单机无穷大系统Phillips-Heffron模型的方法简便。

3 算例及分析

本文以中国电科院6机系统和New England 10机系统为算例,基于上述两种方法分别求取指定机组的等值单机无穷大系统并设计PSS。然后在多机系统线性化模型中加入PSS,计算系统的特征根,分析机电模式的阻尼比。并与直接基于多机系统模型的全局PSS或最优励磁控制器的设计效果进行了比较。比较指标采用通行的最弱机电模式的阻尼比,即所谓最小阻尼比[6,7]。

3.1 6机系统算例

中国电科院6机系统接线图和详细数据见文献[8]。该系统1#机为等值机,6#机为调相机,二者不需设计PSS。加装PSS前后系统的机电模式示于表1。由表可见,加装PSS前系统虽然稳定,但最小阻尼比仅为0.0141。加入基于前述两种等值方法所设计的PSS后,所有机电模式的阻尼都有改善,其中最小阻尼比也分别提高到为0.041和0.043,效果均很显著。目前笔者尚无查到可供直接比较的基于多机模型的6机系统PSS优化设计结果。表1中列出采用最优分散协调励磁控制器[8]的控制效果,以资对比。

3.2 10机系统算例

New England 10机39节点系统接线图和详细数据见文献[5]。该系统6#机为等值机,不需设计PSS。加装PSS前后系统的机电模式示于表2。由表可见,加装PSS前,系统有4个不稳定模式。加入基于前述两种等值方法所设计的PSS后,系统成为稳定系统,且最小阻尼比也分别达到0.165 1和0.171 1,效果良好。文献[6]采用三种全局优化算法进行本算例系统的PSS设计,其中遗传算法的效果最好列于表2,其最小阻尼比为0.128 1。另外,文献[5]采用极点配置法对本算例系统设计PSS,效果也不如本文方法。限于篇幅,具体数据恕不列写。

在多机系统中,PSS往往是根据系统具体情况按照一定规则逐步增加投入数量的。这时,可能出现新增PSS恶化其他机电模式阻尼比甚至导致系统不稳定的现象。本算例4个不稳定的机电模式4、8和{6,9}分别与1#、5#和10#号机强相关,同时在这3台机上配置本文设计的PSS,然后根据PSS作用下的最小阻尼比机电模式与机组的强相关性在对应机组上添加PSS,如此类推,直到全部机组均配置上PSS。结果示于表3。由表可见,采用本文方法所设计的PSS,随着PSS数量的增加系统最小阻尼比也逐步增加,没有出现系统阻尼恶化的现象。对6机系统,结果类似。

由上可见,对以上两算例而言,采用两种基于等值单机无穷大系统的PSS设计方法设计多机系统PSS都很有效,且效果不比基于多机系统模型的全局设计方法差。

4 结论

(1)本文提出了一种基于多机系统PhillipsHeffron模型K1~K6矩阵对角元素的等值单机无穷大系统的求取方法。与基于Y阵的方法相比,这一方法计算量小,易于嵌入多机系统特征根计算分析程序,非常简便。

单机片系统 篇7

随着全球极端气温的频繁出现, 用于验证电子产品的气候环境试验室的性能指标要求越来越高, 尤其是低温环境试验室的极限温度通常低于-40℃长时间连续运行。而在大型低温试验室的特点是设计冷量大, 制冷负荷变化大。适合采用螺杆压缩机。目前普遍采用单机螺杆压缩机, 但是在低温工况下单级螺杆压缩机有以下不利因素:

(1) 容积效率下降。蒸发温度越低, 压力比越高, 螺杆压缩机基元容积之间的压比及压差越大, 内泄露大, 故容积效率下降。

(2) 性能系数降低。蒸发压力越低, 则制取单位制冷量的功耗越大, 系统的COP值降低。

(3) 产生欠压缩。

(4) 噪声增大。

(5) 排气温度上升。

双级压缩机组由低压到高压通过两次压缩来完成, 这样的输气系数要高于单级压缩机;同时每一级的压比减少, 排气温度相对较低, 适合大压比工况下工作, 适合低温工况使用。

2单机双级螺杆压缩机制冷系统的设计。

单机双级螺杆压缩机制冷系统的设计除了考虑蒸发器、冷凝器、膨胀阀、压缩机这四大件外, 还要考虑中间冷却方式、油路系统和喷液冷却回路。

(1) 中间冷却方式的选择

为避免单机双级螺杆压缩机排气温度过高, 同时为了增加节流元件前制冷剂的过冷度, 系统设计时必须配置中间冷却器。考虑到制冷剂供液管道走向复杂, 管道阻力较大, 因此采用一级节流中间冷却方式。低温环境试验室制冷设计通常采用低温制冷剂R22或R404A, 因此采用中间不完全冷却方式。

1-单机双级压缩机, 2-冷凝器, 3-膨胀阀1, 4-蒸发器, 5-膨胀阀2, 6-中间冷却器

(2) 喷液冷却回路的设计。

双级压缩机应用的场合主要是中低温制冷系统, 而中低温系统的压缩机压比大, 在使用过程中会造成排气温度太高, 为使机组可以达到正常运转的目的, 系统需要配置液喷射。如下图所示, 引用系统一部分液态制冷剂, 直接喷入压缩室或则电机吸气侧以降低排气温度。不过控制排气温度主要靠冷凝器、冷冻油和中间冷却器, 而喷液冷却回路仅仅是作为保护件, 防止意外情况下排气温度突然增高。喷液冷却回路的关键部件是液喷阀, 液喷阀的感温包与压缩机出口的排气接触, 自动控制排气温度, 使其低于要求值, 通过阀门控制的制冷剂直接喷入压缩机的中间状态。但是使用喷液冷却回路会增加压缩机功耗, 减少制冷量, 因此最好的设计思路是:尽量不用喷液冷却回路, 仅仅作为保护装置。

1-单机双级压缩机, 2-冷凝器, 3-膨胀阀1, 4-蒸发器, 5-膨胀阀2, 6-中间冷却器, 7-液喷阀

(3) 油路系统的设计。

油路系统在螺杆机组中极其重要, 冷冻润滑油必须符合以下要求:动态密封、轴承的充分润滑、在高温高压下有良好的粘度、在低温状态下有良好的可混合性。因此油路系统设计要考虑三方面:保证冷冻油的洁净度、流量和温度。油路系统的循环是由于油分离器一排气压力与注油口之间的压力差所形成的。油路系统的主要部件有油分离器、油冷却器、油过滤器、油流开关、电磁阀组成, 油路系统设计如下图所示。

1-单机双级压缩机, 2-冷凝器, 3-膨胀阀1, 4-蒸发器, 5-膨胀阀2, 6-中间冷却器, 7-液喷阀, 8-油分离器, 9-油冷却器, 10-油冷旁通电磁阀, 11-油过滤器, 12-油流开关, 13-油路电磁阀。

单机双级螺杆压缩机不同于单级螺杆压缩机, 由于压缩机内部没有油腔, 因此油分离器需要设计足够大, 以便储存足够多的润滑油来保证系统的安全可靠。螺杆压缩机通常采用离心式油分, 几乎可以提取所有从压缩机排气口带来的油, 这样就可以限制随制冷剂进入系统的润滑油, 从而提高蒸发器的换热效果。由于要保证冷冻油能够有较好的流动性和润滑效果, 需要在油分离器内安装有油加热器和油温传感器。

为了保证进入压缩机的冷冻油有合适的工作温度和冷却效果, 油分离器后需要设置油冷却器。油冷却器是油路系统中最关键的部件, 根据实际情况可以采用水冷冷凝器、风冷冷凝器、或者采用自身的制冷剂冷却。由于考虑到冷冻油对压缩机的冷却作用, 为了避免压缩机排气过热, 通常会加大油冷却器的设计裕量, 其“设计换热量=油的冷却量+喷液阀的制冷量”。

为了避免冷冻油被冷却温度太低, 影响油的流动性, 因此需要设计一油路与油冷却器并联, 当油温低于50℃, 控制油冷旁路的电磁阀常通。

冷冻油的洁净度会影响到压缩机的润滑效果、螺杆的密封性和使用寿命, 因此在油路上需要设计一个可用于更换滤芯的油过滤器, 同时在过滤器的前后分别连接压差开关的高低压口, 当滤芯出现脏堵, 压差开关会传出开关信号。

冷冻油流量的大小也会影响到系统运行的安全可靠以及压缩机的使用寿命, 因此在油路上还要设置油流开关, 实时监控冷冻油的流动情况。

由于机组设计压缩机位于高位, 停机状态下冷冻油会在重力作用下流回油冷却器或者油分离器, 这样会造成压缩机启动瞬间的缺油, 因此在油路上需要设置油路电磁阀, 控制逻辑为“与压缩机启停同步”。

另外, 实际运行过程中, 经常出现由于管径过小, 导致阻力增大, 导致油流开关频繁报警的情况发生。因此, 建议管径设计上要考虑较大裕量, 保证油路的通畅和压缩机安全稳定的运行。

结束语

单级双级螺杆压缩机具有制冷量大、压缩比高、降温速率快、冷量调节方简单等特点, 是大型低温试验室的配套冷源的首选产品

参考文献

[1]吴业正, 韩宝琦.制冷原理及设备[M].西安交通大学出版社, 1995.78-94

[2]李军.螺杆式双级压缩系统的分析与应用 (上) [J].制冷与空调, 2004, 4 (4) , 52-56.

单机片系统 篇8

控制系统网络是自动控制系统的重要组成部分,其作用犹如人体的神经网络,控制系统的各种数据信息、各种指令都依靠控制系统网络来传输,控制系统网络架构的设计是自动控制系统设计的重要一环。目前企业的控制系统网络架构存在控制站通讯接口负荷大、易造成数据拥堵及双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患等问题。为此,设计了基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,以解决上述问题。

1目前各种网络架构存在的问题

目前在包括冶金矿山等的工业企业里,控制系统网络架构一般有以下几种形式:单层总线式对等网络、单层环网、双层总线式对等网络、总线+单环网式双层网络、双层单环网络、单环+双环式双层网络、双环+双环式双层网络等。这几种网络架构又可分为单层网络架构和双层网络架构两大类。对于单层网络架构,其弊端是:控制站通讯接口负荷大,易造成数据拥堵;总线上一点中断可能导致一部分甚至全部设备通讯中断,安全性差。对于双层网络架构,基本上都采用双机热备冗余服务器,双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术,由2台完全相同的独立服务器组成,每台服务器分别安装相同的操作系统和应用软件,在2台服务器之间配置串口通讯实现数据同步。尽管双机热备冗余服务器具有使用广泛、技术成熟的优势,但它同时存在以下弊端:一旦串口通讯出现问题,或者某一台服务器的操作系统或应用软件出现问题,则服务器就会出现冗余故障,这时操作站从服务器读取的数据和画面就会出现凌乱,从而威胁安全生产。

总之,目前的网络架构要么存在控制站通讯接口负荷大、易造成数据拥堵的问题,要么存在双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患等问题。

2基于单机容错服务器的控制系统网络架构的设计

2.1单机容错服务器技术的优势分析

在自动化控制系统中,最容易出现问题的是软件。由于单机容错服务器采用的是硬件冗余技术,并非由2台完全相同的独立服务器组成,而是1台具有2套硬件组件和功能全面冗余的特殊计算机。而双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术,所以单机容错服务器出故障的几率远远低于双机热备冗余服务器出故障的几率。此外,单机容错服务器采用了锁步运行技术、主动服务体系结构等一系列新技术,从而使得单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有诸多优势:

(1)单机容错服务器的可用性是99.999%,而双机热备冗余服务器的可用性是99.9%。

(2)设计上单机容错服务器的目标是避免停机,而双机热备冗余服务器是减少停机。

(3)单机容错服务器能有效地保护动态数据不丢失,而双机热备只能保证写入硬盘的数据。正常工作状态下,单机容错服务器内的数据相互备份,其中一组硬件发生故障,单机容错服务器仍能继续正常运行,可保证服务器不会发生中断或数据丢失。

(4)单机容错服务器能支持热插拔任意的硬件,包括主板、CPU等关键性硬件。

(5)单机容错服务器布置非常简单,只需要装一套操作系统,应用软件也只需要一套,免去双机热备软件和研发代码的麻烦,从而大大减少了工程师的工作量和软件成本。

(6)单机容错服务器速度比同配置的双机热备要快20%以上。

(7)单机容错服务器后期维护成本几乎为零,而双机热备需要工程师的支持,对于系统补丁的升级需要额外地研发双机热备代码来保证系统的切换成功。

(8)单机容错服务器是没有切换时间的,而双机热备由于硬件宕机会发生停顿的情况,还有就是双机热备切换工作是有可能不成功的。

鉴于单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有上述优势,设计基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,以确保自动化控制系统的安全稳定运行。

2.2基于单机容错服务器的控制系统网络架构设计

基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构主要技术包括单机容错技术、服务器技术、组合式网络技术等。该网络由设备控制级和监控级双层网络构成,设备控制级为标准以太双环网,监控级为以太单环网,双层网络通过单机容错服务器进行数据信息交换。基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构如图1所示。

单机容错服务器作为工程师站和操作员站服务器,是整个控制系统网络架构的核心,同时是整个控制系统的数据中心。PLC主控制站通过Ethernet通讯模块和交换机与单机容错服务器进行数据通讯,操作员站数据和人机界面全部从单机容错服务器上读取,这样,减轻了控制站通讯接口负荷,避免了数据拥堵。

在组合式控制系统网络架构中,监控级采用以太单环网,在具备网络冗余功能的同时,兼顾了网络结构的简洁。设备控制级为标准以太双环网,使控制级设备的通讯实现了双冗余功能,更加安全可靠。

3基于单机容错服务器的控制系统网络架构的效果

基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构,解决了目前控制系统网络架构存在的控制站通讯接口负荷大而易造成数据拥堵、双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患、总线网络无冗余功能等一系列问题。

基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构具备良好的使用效果,功能完整且分担合理,层次结构清晰,运行稳定安全可靠,为发挥工业企业生产过程自动控制功能奠定了坚实的基础。

4结论