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1泡沫系统
泡沫成分如图1所示,泡沫系统流体原理如图2所示。泡沫由泡沫原液、水和空气3部分组成。在泡沫系统运行中,操作手通过改变泡沫各成分的比例来满足不同土质的改良需求,以达到最佳的改良效果。泡沫系统由泡沫原液泵、泡沫混合液泵、泡沫原液箱、泡沫混合液箱、泡沫水管路、泡沫混合液管路、空气管路、泡沫发生器和电气系统等部件组成。泡沫电气系统包括电气硬件和软件,系统主要包括控制元件、电控执行机构、PLC控制部分和上位机。其中,电控执行机构是泡沫各管路的动力来源;PLC控制部分是整个系统的中枢神经,可为设备提供必要的连锁与警示;上位机是操作手的操作平台,负责将操作手的各种操作指令传达给PLC,并将PLC采集到的信息反馈给操作手作为操作依据。
2电气硬件系统设计
2.1泡沫系统的供电系统结构泡沫系统采用三相380VAC电源进行供电,电源的分配如图3所示。设备利用控制变压器将部分380VAC变为220VAC,供接触器、温控器和散热风扇使用。泡沫原液泵和泡沫混合液泵的功率分别为075kW和3kW,为了精确控制泡沫原液和混合液的流量,2种泵均采用变频器控制。设备选用了西门子6SE6440-2UD21-1AA1380V-11kW和6SE6440-2UD24-0BA1380V-4kW2种变频器。泡沫原液泵和混合液泵选用变频电机,电机风扇独立供电,由GV2M06C进行短路及过载保护,直流接触器LP1K0910BD控制其通断。混合液搅拌器由1台075kW的三相电机直接驱动,由电机断路器GV2-M07C进行短路和过载保护,接触器LC1-D09M7C控制其通断。泡沫混合液经过搅拌器的搅拌后混合将更加均匀,发泡效果将更加理想。三相动力线同时给控制线路供电,使用DRT-960-24将三相电源转换为24V直流电,为PLC、传感器、电磁阀等的控制提供电力来源。
2.2泡沫系统PLC硬件设计根据泡沫系统的控制特点和盾构机的PLC网络要求,系统采用三菱PLCQ02U进行本地的数据采集、逻辑运算以及数据输出,采用三菱H网络与盾构机其他PLC进行数据交流,利用以太网网络与泡沫系统上位机进行信息交换。在进行PLC硬件配置时,各功能模块可以根据用户习惯任意搭配顺序,使其应用更加灵活方便[4-5]。系统采用了1块16点的数字量输入模块、1块16点的数字量输出模块、1块8通道的模拟量输入模块和1块4通道的模拟量输出模块作为本地控制柜的输入输出模块[6]。数字量输入模块主要用于采集断路器和变频器的反馈信息,数字量输出模块主要用于控制接触器和中间继电器,模拟量输入模块用来采集传感器的反馈信号,模拟量输出模块用来控制变频器的运行频率,进而实现对螺杆泵的调试。系统选用以太网模块QJ71E71-100同上位机通讯,选用H网模块QJ71BR11跟盾构机其他PLC通讯。
2.3泡沫系统上位机设计本系统上位机选用研祥工业电脑PPC-1561,在工业电脑上安装三菱OPC软件[7],从而实现工业电脑与PLC的数据交换。上位机操作界面分为泡沫控制和泡沫参数设置2个操作区域。泡沫控制区域可选择需要操作的泡沫管路及控制方式,同时,控制泡沫系统的启动和停止。泡沫参数设置区域可对泡沫运行时的各控制参数(如泡沫原液比、发泡率等)进行设置。上位机设有报警界面,当泡沫系统出现故障时,该界面可显示出相应的故障信息,方便操作司机进行故障排除。
3控制系统软件设计
3.1泡沫系统控制流程泡沫系统正常运行的前提是建立在断路器及变频器正常运行的基础上。当泡沫系统各硬件一切正常后,首先进行泡沫各系统公用参数的设置,然后选择控制方式并设置与控制方式相匹配的控制参数,最后选择需要注入的泡沫管路并按下启动按钮。泡沫系统分为手动控制、半自动控制和自动控制3种控制方式。手动控制就是操作手可以根据需要对各管路的泡沫混合液流量和空气流量进行自主调节。半自动控制是泡沫系统运行后,PLC根据各路设定的泡沫混合液流量和发泡比控制泡沫系统的注入。自动控制在掘进时才能运行,PLC根据推进速度自动控制泡沫系统的注入。泡沫系统开始运行时,PLC首先检测泡沫混合液箱的液位开关,当出现低液位报警时,泡沫水管气动阀打开且泡沫原液泵运行。在泡沫水管路上安装流量计,PLC根据水的流量和上位机设置值进行泡沫原液流量计算,然后通过控制泡沫原液泵的变频器进而控制泡沫原液流量,使泡沫混合液按设定的混合比进行混合。在泡沫原液泵运行的同时,位于泡沫混合液箱的搅拌器开始工作,将泡沫混合液充分搅拌。当混合液箱高液位开关动作时,泡沫原液泵停止且泡沫水管气动阀关闭,同时PLC开始计时,5min后泡沫混合液箱搅拌器停止工作。当泡沫混合液箱液位正常且泡沫注入开始按钮被按下后,泡沫混合液泵运行,同时空气管路的电动调节阀也开始工作。PLC根据不同的控制模式计算泡沫混合液的流量值,然后对泡沫混合液变频器进行调节,进而控制泡沫混合液的流量;与此同时,PLC将空气流量的检测值和计算值进行比较,进而控制电动调节阀的打开和关闭。在电动调节阀的运算控制中引用PID控制,从而得到更加稳定的空气流量。在泡沫混合液管路中安装压力传感器,当压力检测值高于设定值时,泡沫系统停止工作且进行系统报警,操作手根据具体情况进行相应处理。
3.2程序设计程序设计采用梯形图设计,利用三菱GXDeveloper软件进行PLC编程。梯形图编程简单明了,具有良好的可读性和可维护性。梯形图的编程设计入门简单,对操作人员进行简单培训即可进行常规操作,方便操作人员对系统故障的诊断和排除[8-10]。在程序设计中,利用工业电脑采集到的启停信号及相关的控制选择信息配合控制回路中反馈的安全信号做出条件判断。当满足运行条件时,给出正常的运行提示,同时进行泡沫注入的控制输出;当不满足运行条件时,将无法进行泡沫注入操作,同时报警程序运行,并在工业电脑上给出故障提示,故障清除后报警信息才能消失。满足运行条件后,PLC首先采集工业电脑输入的控制信息,利用不同模式下泡沫系统的计算公式计算泡沫各成分的流量值;然后,通过调节变频器输出频率调节泡沫原液泵及泡沫混合液泵的流量,达到泡沫各成分精确控制的目的。为了更好地调节泡沫系统,在泡沫各管路中设置流量计,实时监控泡沫各成分流量值,并将流量反馈信号与其流量计算值进行比较,实时校验,进一步提高泡沫系统的控制精度。
3.3故障处理对系统运行过程中检测到的故障进行收集,故障报警检修人员可以直观地通过报警信号对故障进行处理。
课程建设是专业建设的核心,课程标准是课程的灵魂[2],是编选教材、组织教学、评价课程教学质量和进行教学管理的主要依据,是加强课程建设,实现专业人才培养目标的重要保障。课程标准是教学大纲的继承和发展,二者都是规范教学的纲领性文件,是根据人才培养方案制订的,是人才培养实施过程的体现。“机电产品电气控制”课程标准以学生职业能力和职业技能形成为重点来确定课程的教学内容标准,一是体现职业性原则,参照职业资格标准编写,充分体现职业性和岗位性要求;二是突出能力原则,以能力分析为基础设计课程,以能力培养为中心组织教学、以能力形成为目标引导学生学习,建立工学结合、任务驱动、项目导向的有效教学模式,以企业认可的能力指标体系评价学习成果;三是可学习性原则,“以学生为本”,突出学生的主体地位,以学生已有的知识和能力为依据,以学生的现有经验为起点,以学生的生活经验为基础,满足学生的兴趣与需求。“机电产品电气控制”课程标准涵盖电气控制和PLC两大类共八个项目。电气控制包括送料小车电气控制线路运行维护、C650-2车床电气控制线路运行维护、Z3040B钻床电气控制线路运行维护、X62W铣床电气控制线路运行维护等四个项目;PLC包括多种液体自动混合装置的PLC控制设计、十字路通灯控制、呼叫送料小车控制、PLC在C650-2车床电气控制系统改造中的应用等四个项目,每个项目由若干个人任务组成。
二、与实训设备相一致的教材建设
“机电产品电气控制”课程采用自编教材。教材的编写紧密结合实现技能型人才培养目标,从内容选材、教学方法、学习方法、实训配套等方面突出高职教育的特点,突出应用能力培养的特点,摆脱理论分析长而深的模式,增加并充实应用实例的内容,对职业岗位所需知识和能力结构进行恰当的设计安排。在知识的实用性、综合性上多下功夫,理论联系实际,加强操作与实训,把学生应用能力培养融汇于教材之中,并贯穿始终[3]。在内容组织上,以符合教学要求的工作过程为基础,由简单到复杂,由单一到综合,层层递进,将职业岗位所需的理论知识系统的串在一起,教材内容基本涵盖了基本电气控制规律、机床电气控制系统,PLC控制系统的组成。由浅入深,由易到难,每个部分都有实践训练,指导学生能够主动学习、提高效率,动手能力能够得到逐步提高。在教材编排上,打破以往教材先理论后实践的编写模式,以典型工作任务和任务的完整性及为主线,以提高职业能力为线索,理论知识够用为度编排教材内容。教材共有与《课程标准》内容相一致的八个学习项目,根据项目理论知识要求,将项目分解成各个子任务,每个子任务都有自己独立的知识点和训练内容,完成了子任务的学习,也就完成了整个项目的学习,并能使知识融会贯通。编写教材时充分体现“以学生为中心”“教中学,学中做”的职业教育理念,强调以学生直接经验形式掌握融于各项实践行动中的知识和技能,以学生能力培养为本位。
三、教学方法的改革
树立以学生为主体,教师为主导的教学理念。学习不仅是为了获取技术,还需要在获取技术的活动中,培养学生的方法能力、社会能力,使学生不仅要有技术适应能力,更重要的是有能力对社会、经济负责的态度,参与设计和创造未来的技术和劳动世界,因此在教学过程中注重强调教师对学生引导的行为。针对不同的教学实施环节,我们选用了不同的教学模式。1.教、学、做一体化教学模式教、学、做一体化教学模式是一边进行知识讲解和操作示范,一边让学生进行课程同步训练,符合学生认知规律。将知识点溶解到任务的实现中,完成学生对知识的理解和应用,能循序渐进地使学生最大限度地掌握知识。教、学、做三者融合,“教”为指导,“学”为过程,“做”为中心。学生在学了以后立即实施,实施完毕再进行总结,加强了对理论知识的掌握程度,巩固了知识在脑海中的印象。教、学、做一体化教学模式有利于学生利用教学软件、仿真软件等课程资源解决课程疑问,提高学习主动性。2.项目引导,任务驱动化教学模式项目引导,任务驱动化教学模式是在校内维修电工实训室、机床电气实训室及PLC实训室完成。围绕“控制线路的设计、安装、调试和运行维护”这一学习情境,把工作过程分成了8个项目,采取项目引导任务驱动,一步一台阶引导学生自主完成基本电气控制线路、机床电气、PLC综合技能实训领域的学习过程。在完成职业活动的学习过程中,也逐步训练和培养了学生系统的工作方法和严谨的工作作风,培养了学生具有良好的职业道德、团队协作能力与沟通能力和较强的工作责任心。教学过程贯彻“学生主体,教师主导”的原则,从教师指导学习教师引导学习学生自主学习。教师的指导作用逐步减弱,学生的主体作用逐步加强[4]。3.基于网络资源的自主学习这种方法突破了时空的限制,通过网络教学将学习延伸到课堂之外。我们将课程教学课件、实训课件和PLC编程软件与仿真软件挂接到课程网站。很多时候,学生在课堂实践中并不能通过一两次的模仿操作就可以理解操作要领和知识点的,少数学生不能独立及时完成一次完整的操作任务。因此,反复练习是提高理解和掌握技能的重要手段。
四、评价体系的改革
实践考核更注重学生的工作过程、职业素养,而非结果。同时,把学生的平时操行纳入考核的范围,对平时表现突出的优秀学生,给予加分;纪律及学习态度不好的,酌情减分。采取以过程考核为主的多元化考核方式的各部分考核所占的比例如下:职业素质考核方法:沿纵向以项目为单元,逐项考核。即在学生完成每个项目的工作任务和实操训练之后,对学生完成该项目的工作任务过程中的能力给予评价和认定。当本课程全部项目的工作任务和实操训练完成后,将各项目考核成绩累加。横向重点考核学生能力发展的渐进过程,即随着学习内容的扩展,评价学生完成工作任务的质量、合作能力及个人素质等,将纵向和横向的考核成绩按比例综合,即为学生学习本课程的最终成绩。
五、结束语
“机电理实一体化”教学模式中,根据教学内容和电工考核知识点将项目划分为三大模块的内容:模块一为常用低压电器的识别和检修。要求学生能正确识别常用的几种低压电器:熔断器、开关、交流接触器、热继电器,熟知分类、功能、基本结构、工作原理,熟记图形符号和文字符号。模块二为电动机典型控制线路的安装,此模块是整个教学过程的重点,具体教学内容和课时安排如表1所示。模块三为常用机床电气控制电路的分析。主要内容包括CA6140型车床电气控制电路的分析及检修;M7120磨床电气控制电路的分析及检修;Z3040摇臂钻床的分析与检修;X62W型卧式铣床电气控制电路的分析及检修;T68卧式镗床电气控制电路的分析及检修。
2.分组实施
任务布置下去之后,下面就是组织学生分小组,每个小组分3~4人。分小组的时候,考虑到学生的层次不同,要求按照动手能力的强弱合理分配。考虑到原来的实验环节中,学生依赖心理比较强,等老师示范之后再动手,主动性不高,效果也不好。这次在《电机与电气控制技术》实践教学过程中采用了一些新办法,事实证明学生的积极主动性得到了很大的提高,整个教学环节中洋溢着求知好学的气氛。师生共同发现问题、解决问题,收获颇丰。具体的实施过程就是首先打破过去的“组长化”,不再固定哪个学生讲解、汇报,人人都有可能是组长。这样的话,学生就不会再抱着等靠的心理,因为每个人都可能被抽到,所以每个人都会认真地对待理论课和实践课,学习的积极性显著提高。在给学生布置任务的时候,要培养他们独立思考问题,用实践去验证理论的好习惯。通过实践,学生会发现每次项目在实施过程中都会出现一些问题,在不断的发现问题过程中,学生积累了很多解决问题的经验,将理论知识点也掌握得更加牢固。由于每次都能将所学知识实用化,学生的积极性也得到了提高。
3.教师队伍一体化
“理实一体化”教学模式对教师队伍的建设提出了更高的要求。要实施一体化教学,要求教师不但具有扎实的理论基础,更要有娴熟的实践技能,丰富的现场解决问题的能力。我系的专业教师95%以上都取得了双师证,50%以上的教师有过企业顶岗锻炼的经历。同时为了加强教师素质,系里积极与企业建立联系,聘请专业技术人员来学校实训中心辅导,将积累的大量实践经验传授给教师,真正做到教师队伍的理实一体化。
4.项目考核
在值班室内安装控制箱,当将鼓风机控制方式转到手动控制方式时,在控制箱可以控制鼓风机的启、停,并可以手动改变变频器运行频率,在生产比较稳定的情况时,手动输入变频器频率,风机云新稳定;控制箱上安装双回路数显表,显示鼓风机的运行状态,包括鼓风机的运行电流、运行频率。
2自动控制
当将鼓风机控制方式转到自动控制方式时,鼓风机启动后,鼓风机的运行频率根据调节池的液位变化自动调整变频器的运行频率;调节池液位达到高液位时,鼓风机在工频下运行,当调节池液位达到高液位以前,鼓风机运行频率随液位的变化而变化;为了保证3台变频控制的鼓风机同时自动控制运行频率一致,在液位显示控制仪表输出的4~20mA信号加装一拖二模拟信号隔离器,通过一拖二模拟信号隔离器将频率信号分别传输给每台鼓风机变频器;从而保证了三台风机变频器的运行频率的一致,保证生产稳定运行。系统图及控制箱原理图如图2所示。
3变频器的选型和技术特性
目前市场上变频器的种类较多,考虑到变频器的性价比及公司内部备品备件问题,我公司选用AB生产的PowerFlex750系列的PowerFlex753变频器,其功能强大,易于使用、灵活且适用于各种工业应用特点,维修方便。变频器具体参数为6脉冲,带直流端子;机柜为IP20,NEMA/UL,变频器功率为160kW,额定电压为400VAC;选用风机水泵类变频器;变频器的具体型号为:20F1NC302。变频器控制柜距离风机距离为60m,小于100米,因此没有选用出线电抗器。
4安装调试
为了保证公司生产稳定,3台鼓风机分开单独改造,一台机组改造成功以后,再着手进行另1台鼓风机改造,即保证了生产的稳定,又使鼓风机变频改造工作连续进行,安装调试一次成功。
5结语
1.1冰库内环境因素对设备的影响
现在冰库系统中使用的是机械式传感器来控制内部风机的运行与停止,由于冰库内湿度大,温度比较低,传感器结冰比较严重,就直接导致传感器动作部件锈蚀与损坏,风机不能正常工作。
1.2工作人员在管理中对设备的影响
由于冰库在管理中的特殊性,工作人员需要在冰库管理的过程中频繁出入,这样就加快了传感器机械部件和照明供电开关的磨损,如果不关灯又会造成灯具的损坏,对冰库管理和设备正常运行带来困难。
2改造方案
2.1风机系统改造方案
(1)自动控制:合上电源主开关QS,将转换开关S1、S2打至“自动”工作模式,AC220V主电源通过变压器T转变为AC24V控制电源,当冰库门处于关门状态时,电子感应开关SR受到感应,控制电源通过转换开关S1、电子感应开关闭合触点SR,使延时继电器线圈KT得电,延时闭合触点KT2、KT3延时闭合,给控制箱内的PLC一个风机运行的闭合信号,由PLC来控制主接触器得电动作,使冰库内风机运行;同时,延时断开(常闭)触点KT1延时断开,主接器KM失电,主触点KM失电复位,冰库内照明系统断电,照明熄灭。当管理人员进行冰库时,冰库门被打开,电子感应开关接收不到感应信号,触点SR断开,延时继电器KT失电,延时闭合触点KT2、KT3复位,断开风机运行信号,风机停止运行;同时,延时断开(常闭)触点KT1复位闭合,控制电源通过转换开关S2、延时断开(常闭)触点KT1,使主接触器KM得电,主触点KM闭合,照明系统得电,照明点亮。(2)手动控制:将转换开关S1、S2转至“手动”工作模式,合上电源主开关QS,AC220主电源通过变压器T转变为AC24V控制电源,在“手动”工作模式下,无论冰库门处于关门或开门状态,冰库内风机与照明的工作不受电子感应开关的控制,只能手动通过转换开关S1、S2来控制其运行与停止。
2.2保护功能
(1)在自动工作模式下,通过利用延时继电器KT得电延时动作的工作特性,防止了冰库开关门时造成电子感应开关误动作使得风机和照明频繁得电,有效的提高了设备的工作效率和使用寿命。(2)联锁保护:在自动工作模式下,当延时继电器KT得电时,控制风机工作的延时闭合触点KT2、KT3与串在照明控制回路中的延时断开(常闭)触点KT1形成联锁控制,防止了风机与照明的同时工作,有效的改善了设备的工作环境与使用寿命。
3改造可行性分析
3.1机械限位开关该船目前采用的是,按钮式限位开关是利用机械运动部件碰撞限位开关的推杆来控制其触点动作的开关电器,用来控制机械运动部件的行程和变换运动方向、速度及程序控制。按钮式限位开关主要推杆(1)、反力弹簧(2)、触头(3)或微动开关及外壳等部分组成。借助机械件上的撞块触动操作机构,推动微动开关,使触点闭合或断开。机械限位开关的优点:内部结构简单,价格低廉。机械限位开关的缺点:触点动作时需要通过外界运行部件碰撞来控制,受外界工作环境影响较大,推杆、弹簧及微动开关容易锈蚀磨损。
3.2电子式感应接近开关
功能简介电子式感应接近开关是一种金属感应的线性器件,接通电源后,在开关的咸应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中产生涡流面吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。性能指标表1设备性能指标数据用途与特点电子式感应接近开关不需要直接与物体接触进行动作,无机械动作部件,工作时不受灰尘等非金属因素的影响,并且低功耗、长寿命,可使用在各种恶劣条件下。
4结束语
1电气的综合性供热工作的技术控制租用
由于供热热力公司的各项设备和线路的自动化技术分析运作,实现良好的综合性作用条件控制,逐步实现良好的电气控制故障的分析过程控制。例如,针对电电气电路的相关设备进行额定电路线路数据控制,制定良好的综合性系统自动化运行,实现综合性供热公司的相关进度分析,提高有效化的最大线路的额定电路压力控制,完成系统的自动化运行,保证良好的正常运作。为了构建良好的综合性故障检测控制过程,实现系统的综合性设备机制控制,防止各项数据的有效化分析,控制电气控制技术中设备的电流大小,完善供热线路的逐步控制管理,从而完善供热系统综合性的设备功能分析,实现最高效率的有效化设备保护。
2电气自动化的综合性供热控制的作用
在热力公司供热技术分析过程中,对电气自动化控制过程进行最大电流设备控制,对电气供热的压力、电流等设备的有效化控制,从而保证热力公司整个供热的效果运作,加强综合性系统管理分析,对电气设备的相关操控设备进行故障分析,防止出现系统内部的电路中断,造成综合性系统的终止。合理的控制电气供热的效果控制,构成合理化的科学供热设备分析,从而保证有效化的科学管理控制过程,逐步形成系统的综合性电气设备操作控制过程,完善供热电气供电的控制管理,完善供电设备的有效化运作效率控制,确保综合性的供热系统安全化运行过程。
3电气控制技术的功效测量过程分析
在供热效果电气控制过程中,通过对电气自动化的效果高校生产管理,加深综合性使用效率控制,加强设备的有效化运行过程,保证良好的效果测试分析测定过程,从而完善电气运行过程中的设备观察测定控制过程,及时发展电气设备过程中的相关运行过程,保证良好的设备存在供热效果分析。合理化的加强综合性电气设备效果控制,加深有效化的使用控制效率,积极加强综合性电气供热技术的控制过程,实现电气控制技术过程中的现场总线技术分析,对各个分散过程中的相关数据进行调控,加强总额还行供热网络设备的网络节点控制,提高有效化的综合性参数分析,保证良好的网络系统自动化分析过程,提高电气的技术控制管理,实现良好的数据分析过程,提高综合性的电气设备运行效率控制。
4电气的供热效果控制监控作用
根据电气的综合性效果控制,对电气设备的相关用电效果进行分析,加强综合性监控控制管理,实现良好的信号指标质控管理。例如,在供热控制过程中,合理的控制电气自动化的设备控制,实现电气运行过程中的相关故障分析,实现对电气供热设备运行的有效化分析和管理,从而逐步加深各个设备故障处理,改善电气设备过程中的相关故常处理过程分析,减少故障信号灯的闪亮次数,实现良好的电气设备控制管理,实现良好的研究分析控制过程,最大限度的保证低故障、高运行效果的控制管理,从而完善各项设备的有效化运行,实现合理化的缩短故障处理时间,保证对电气设备维护过程质量的效果分析,提高综合性电气设备维护的质量控制管理。
5结语
生产中要求实时检测钢丝绳张拉力,但由于测量传感器的检测范围所限,钢丝绳张拉力的检测是通过间接测量的方式得到的。在第一牵引轮与第二牵引轮之间安装了张拉力检测轮,用来检测运行中钢丝绳的张拉力。张拉力检测轮的支撑轴为轴销式压力传感器,钢丝绳经过检测轮形成夹角θ(补角为α,传感器安装角为α/2),钢丝绳张拉时通过张拉力检测轮在传感器上产生合力,钢丝绳张拉力合力方向即为传感器检测力的方向,其受力示意图如图2所示。张拉力主要采用PID控制。根据张拉力设定值与传感器测量张拉力实际值的差值,通过PID运算,限幅后控制电机输出转矩,使钢丝绳张拉力达到设定值。但在实际运行中,为了使成绳机在启动加速阶段迅速建立张拉力,以及改变张拉力设定时快速达到设定值(建立或卸放张拉力),则采用增量式和PID相结合的控制。在设定值与实际值差值大于3kN时,张拉力的调节采用增量式控制,即以固定的时间周期,连续地从零累加(减)一个固定值,并将累加结果作为第二牵引轮转矩给定。
2张拉力控制
张拉力是由第二牵引轮与第一牵引轮之间的转速差形成的,第二牵引轮的转速略大于第一牵引轮的转速。根据钢丝绳的直径、结构等不同,转速差也有一定的差别。为形成转速差,9/630在线预张拉成绳机采用的控制方式:第一牵引轮电机速度控制,第二牵引轮电机转矩控制。根据张拉力检测传感器测量数据,直接控制第二牵引轮电机输出转矩产生转速差,使2个牵引轮之间的钢丝绳张拉力达到设定值,张拉力控制原理如图3所示。随着张拉力实际值不断增加,当设定值与实际值差值≤3kN时,增量式控制的累加结果固定,张拉力的调节转换为PID控制进行微调,第二牵引轮转矩给定值为累加结果和PID输出的和值,调节后使张拉力平稳达到设定值,不超调,并且保证运行中张拉力变化在工艺要求的±2kN以内。
3电气控制系统
3.1控制系统构成
9/630在线预张拉成绳机的电气系统采用PLC、现场总线控制,其网络拓扑如图4所示。网络控制系统由1个PLC主站、1个PLC现场IO站、人机界面及4台变频器联网构成,各个通讯站点通过Profibus-DP现场总线进行数据交换。Profibus-DP现场总线最高传输速率能达到12Mbps,但由于此系统通讯距离较长、现场强电干扰源较多,为了保证通讯正常可靠,系统现场总线的通讯速率选定为1.5Mbps[3]。
3.2主要元器件功能
PLC选用西门子S7-300系列,CPU为313C-2DP,该CPU集成Profibus-DP通讯接口,作为整个网络的主站。由于现场信号与配电室距离较远,网络中配置现场IO站,现场信号、传感器信号、操作控制等信号通过现场IO站传入PLC主站进行逻辑运算以及数据处理,处理结果通过Profibus-DP现场总线发送指令到各个变频器控制相应的运行状态[4]。人机界面安装在现场操作台上,其接入Profibus-DP现场总线,显示设备运行状态、各运行参数的实时数值,便于操作人员清楚了解设备状况及工艺参数,并且通过人机界面,操作人员随时对运行参数进行设置。控制系统中,张拉力检测轮上的传感器决定着张拉力控制的效果及精度,设计选型上采用轴销式压力传感器,其型号为ZX-2T,输出0~20mA模拟量信号,传感器信号通过PLC现场IO站的模拟量模块采集张拉力信号到PLC,PLC进行数据运算控制钢丝绳张拉力达到设定数值。9/630在线预张拉成绳机的运行要求动态响应好、力矩精度高,所以在变频器的选型上要求较高,为此变频器选用施耐德公司ATV71系列变频器[5]。主机电机为速度控制模式,电机端部的旋转编码器反馈信号接入变频器,形成速度闭环控制,使电机的速度精度达到额定速度的±0.01%,保证运行时速度平稳。第二牵引轮电机为转矩控制模式,同样安装旋转编码器,反馈信号接入变频器形成速度闭环控制,使转矩的控制精度达到±5%,有效地保证运行时的张拉力精确、平稳。收线机卷绕控制采用电机转矩控制模式,电机旋转编码器反馈信号接入变频器形成速度闭环控制,提高转矩精度,通过PLC进行卷径等计算,实现恒张力收线[6]。
3.3共直流母线应用
成绳机运行时需要改变运转速度。由于主机存在很大的惯性,在其降速过程中,能量回馈到变频器直流母线,直流母线电压升高,达到一定数值后,制动单元动作,回馈能量消耗在制动电阻上;又由于直流母线电压波动,导致直流母线上的电容频繁充放电,电容使用寿命受到很大影响,严重时还会导致电容爆炸、变频器损坏。为此,9/630在线预张拉成绳机采用了变频器共直流母线技术,如图5所示。实现把焊丝紧压在测速轮上的同时,完成断线检测功能。当断线时此装置会压下1个线径的移动量产生位移,位移触动接近开关会产生信号进行反馈。
3.4放线机设计
放线机驱动部分采用交流变频电机通过一级皮带传动带动工字轮旋转,完成放线功能。放线主传动为一级皮带传动,按恒线速8m/s,埋弧焊丝一般采用h800工字轮,确定速比i=2.8,小皮带轮直径D1=140mm,大皮带轮直径D2=392mm。设定加减速时间为10s,根据8m/s恒线速和速比,进行电机选型,最终确定选用6极11kW电机作为放线电机。按公式f=Pn/60计算出最高转速时电机运行频率为48Hz,最低为24.6Hz,电机处于恒转矩运行状态,其中P=3为6极电机极对数。
3.5电控系统
整机电气系统由可编程控制器、交流变频器、人机界面、通讯等控制完成。收线机整机线速度可调,可保证恒线速8m/s高速运行。放线机为恒张力放线。在层绕过程中,放线机由满轮到空轮,直径由大变小,张力大小根据放线工字轮轮径大小自动调整。同时通过卷径计算,实现线速度跟踪,以保证焊丝张力基本恒定。
4结语
1.1线路设计控制方式通用化原则
通用化指的就是制定的线路设计方案,可以使生产机械设备加工不同性质对象。所以,在电气控制线路设计过程中,一定要尽可能选择满足设计要求,并且在实践活动中可以普遍运用的线路设计方案,进而符合生产机械设备、工艺等方面的要求,保证电气控制线路设计工作的有序完成。
1.2线路设计控制电路电源可靠性原则
电路电源是电气控制工程中确保机械设备正常运行的基础与前提,一定要予以高度重视。在进行线路设计的时候,一定要对配电方案、接地回路、线路布局等因素进行全面的考虑,确保电路电源负载处在标准范围以内。与此同时,一定要加强控制系统各电路的设置,避免其互相影响,并且,防止出现振蕴、电路过热等问题。除此之外,当线路控制非常简单的时候,可以选择电网电源;当生产机械设备自动化程度比较高的时候,可以选择直流电源。
2强化电气控制线路设计的策略
2.1尽可能减少连接导线
在设计电气控制线路的时候,设计人员一定要充分考虑各元器件的位置设定,尽可能减少配线连接导线。如图1(a)所示线路连接是不合理的,主要原因就是,一般按钮是安装在操作台上的,而接触器是安装在电气柜中的,也就是说,在设计控制线路的时候,需要从电气柜中二次引出连接导线,使其和操作台进行连接,所以,一般而言,均是将启动按钮和停止按钮进行直接相连,这样就可以减少一次引出连接导线。如图1(b)所示线路连接是合理的。
2.2确保连接电器的线圈正确
一般而言,电压线圈是禁止串联使用的,如图2(a)所示线路连接是不正确的,主要原因就是,其阻抗不相同,进而非常容易导致出现两个线圈电压分配不均衡的现象。尽管两个线圈型号一致,外加电压是其额定电压之和,那也线路也不可以进行这样的连接,因为不管是如何连接导线,所有电器动作总是存在着先后之分,而当其中一个接触器动作的时候,其线圈阻抗就会逐渐增加,进而造成该线圈的电压也随之增加,进而出现另一个接触器无法吸合的情况,出现线圈被烧坏的问题。如果是两个电感量相差较大的电器线圈,也是不可以进行并联的。如图2(b)所示的直流电磁铁YA、继电器KA并联,在此连接形式下,接通电源之后,能够进行正常运行,但是切断电源之后,就会因为电磁铁线圈电感量大于继电器线圈电感量,出现继电器电感量释放快的情况,但是电磁铁线圈产生的自感电动势就会致使继电器出现吸合现象,导致继电器出现误动作。如图2(c)所示线路连接是正确的。
3结束语
(1)职业性:知识和内容符合课程标准要求,满足机电一体化专业电气设备维护工作的要求,符合学员的认知规律和知识水平。(2)实践性:虚拟训练系统内容应贴近实践,有效辅助实践技能的形成。(3)情景性:设置的训练场景仿真实际生产过程,营造情景化训练氛围,学员能真实体验训练过程。(4)过程性:训练的设置要注意知识的产生发展规律,注重训练的过程的科学合理性,注重阶段性检查,注重层层推进性。(5)趣味性:表现形式形象生动,包含趣味,从而有效提高学员学习训练的积极性。
2所采用关键技术与实现途径
2.13D建模与Web3D技术
目前三维建模技术已经非常成熟,利用3D建模技术构建电动机、常用低压电器三维模型,采用层次建模方法,利用树状结构表示电动机、常用低压电器的各个组成部分。该系统是基于网络实施虚拟教学的,网络传输受带宽的限制,所以3D模型不能设计过于精细,建模完成后需要二次优化处理,在保证不失真的情况下,尽量减少面数以缩小模型文件大小,然后通过插件导出Web3D软件所支持的文件格式,在本系统中三维模型采用SolidWorks2012进行设计,通过3DMAX2012进行渲染,再利用Cult3D进行3D模型交互设计,利用Flash面向对象编程技术实现控制线路安装、调试与故障排除虚拟操作,然后通过IE浏览器。
2.2人机交互技术
根据电气设备零部件操作的关系,利用Cult3D和FlashActionScript技术,在模型中添加各种交互功能,建立Web3D和Flash对象,实现虚拟训练。
2.3网络集成技术
本系统采用B/S模式,综合应用Web3D、Asp、Jscript、HTML及网络数据库等技术,构建一个基于Web浏览器和虚拟现实技术的电气设备虚拟训练系统。其中,Asp技术负责界面显示,MySQL数据库技术负责数据的存储,Web3D和Flash技术建立交互式电气设备模型,共同实现电气设备的三维可视化展示和(二维、三维)虚拟训练系统。
3推广应用前景和效益分析
汽车信息娱乐市场兴起
汽车电子领域最具吸引力且成长最快的部分为车载信息娱乐系统(CarInfotainmentSystem),如今汽车娱乐部分主要分为三大类:音频(如CD),视频(如DVD),以及Navigation和Telematics,并将会形成多媒体中心整合所有娱乐系统,而此三项另一个重要部分则是与外部的连结。另外就市场成长来看,后座影音娱乐系统(RearseatVideoEntertainment)于2005年大约500万台成长率达30,北美大约近270万台,车载电视市场于2005年达170万台成长率达24。因此消费者对车内信息沟通与影音娱乐的需求是驱动这一产业快速成长的重要因素。
以DVD为基础的多声道环绕立体声后座娱乐系统、免提无线电话、驾驶员信息系统(路况信息、交通信息)、卫星导航、高品质音频播放系统等等逐渐被应用在汽车内。具备上述这些功能的车载信息娱乐系统也成为汽车半导体提供商竞争的焦点所在。
富士通微电子助力前行
作为半导体行业的领导厂商,富士通微电子在汽车电子领域的投入可谓是不遗余力,特别是在车载信息娱乐系统控制芯片的开发和研究方面,富士通微电子一直是业内的翘楚。如图像控制器(GDC)就是富士通在该领域的一大强项,在全球已占据了领先的市场份额。富士通的GDC可以充分满足目前汽车娱乐信息系统由简单的车载音响向丰富多彩的多媒体影响娱乐转变的需求。
近日,富士通微电子推出了业内首个集成了1394控制器的IDB-1394(智能传输系统数据总线-1394)控制器-MB88387。IDB-1394作为一个汽车多媒体网络,已经成为了众人瞩目的焦点,富士通微电子开发的MB88387,利用了AV协议和数字传输内容保护(DTCP),该产品可以支持汽车后视显示器中的DVD视频和数字电视视频的多路传输,尤其适合于汽车后座娱乐系统。
新的MB88387符合IEEE1394b高性能串行总线标准(IEEEStd1394b-2002),拥有两个内置的线缆端口,可支持S100、S200和S400的传输速度。MB88387用于汽车音频-视频多媒体娱乐系统,它把主机、DVD播放器、导航、摄像头、功放,以及它器件的视频和音频信号连接到汽车显示器。该控制器支持用来平滑播放音频和视频流的IEC61883A/V协议。
该产品在一块芯片上结合了物理(PHY)层、链路(LINK)层、AV协议和数字传输内容保护(DTCP),因而可以在最大程度上减少功耗和装配区域。另外,产品配备了两个供MPEG2-传输流(TransportStream)使用的接口,两者均不受限于用于命令传输的系统总线接口,因而可以同时支持DVD视频和数字电视视频的传输。本产品还配备了一个音频接口,可支持串行数字音频(I2S)以及线性编码(PCM)音频和DVD音频的传输。
MB88387是IDB论坛和1394商业协会共同开发的IDB-1394标准兼容,它是传输数字内容如DVD视频和汽车或卡车数字电视的最佳汽车网络。芯片支持的数据速率高达400Mbps,它的内部电压为1.8V,I/O电压为3.3V.PHY层支持1394b/S400两种端口,而集成的DTCP功能允许两个数据流同时进行加密或解密。采用MB88387的系统网络能在整个车内发送音频和视频,距离长达100米。富士通微电子还计划在不久的将来开发带有简易内置视频编解码器的IDB-1394控制器,从而实现更多路的视频传输,并减少整个系统的成本。
1)汽车发动机基本原理和构造
当今世界上的汽车发动机工作过程基本上都由四个冲程组成,即进气、压缩、膨胀和排气。利用燃料和空气的混合气在气缸内燃烧产生的高温高压气体的膨胀,发动机借助于曲柄连杆机构通过曲轴对外输出扭矩而作功。发动机按照所用燃料可分成汽油机、柴油机和燃气发动机;按照点火方式可分成点燃式和压燃式;汽油机按照空气和燃油的比例可分成理论当量燃烧和稀薄燃烧;按照汽油喷射地点可分成中央喷射、进气口喷射和缸内喷射。
发动机的各个部分按其功能可分成燃油供应系统、进气排气系统、点火系统、曲柄连杆传动机构、系统、冷却系统和辅助系统如发电机、起动机、空调压缩机和各种泵等。
发动机工况可分成冷起动、起动后、暖机、怠速、部分负荷、全负荷、加速、减速和倒拖滑行等。这些工况主要根据负荷与转速,结合发动机温度(即冷却液温度)来区分。
2)电子控制在发动机中的重要意义
汽车电子控制始于发动机电子控制。电子控制之于1957年引入发动机以及于1967年商品化,其初衷是为了满足越来越严格的排放法规要求,同时提高汽车的动力性、燃油经济性和舒适性。现代汽车和发动机技术离开了电子控制是不可思议的。电子产品的产值在整个汽车中所占的比例随着汽车级别的提升而升高,可达30以上。
3)发动机电子控制的核心问题
汽油机电子控制的核心问题是燃油定量和点火定时。柴油机电子控制的核心问题是燃油定量和喷油定时。
2.汽车和发动机电子控制系统的组成
汽车和发动机电子控制系统跟其它电子控制系统一样,也是由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器组成。
1)传感器
(1)目前汽油机电子控制系统常用的传感器有:
l进气岐管绝对压力传感器(提供进气岐管绝对压力信息供计算负荷等)
l燃油压力传感器(提供油轨燃油压力信息)
l燃油箱压力传感器(提供燃油箱压力信息)
l机油压力传感器(提供机油压力信息)
l冷却液温度传感器提供(提供发动机温度信息)
l进气温度传感器(提供进气温度信息供计算空气密度等)
l空调蒸发器温度传感器(提供空调蒸发器温度信息)
l空调冷凝器温度传感器(提供空调冷凝器温度信息)
l空气流量传感器(提供空气流量信息供计算负荷等)
l节气门位置传感器(提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息)
l油门踏板位置传感器(提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息等)
l霍尔传感器(提供转速信息、曲轴位置和相位信息)
l感应式转速传感器(提供转速信息和曲轴位置信息)
l燃油箱液面位置传感器(提供燃油箱液面位置信息)
l爆震传感器(提供发动机机体接收到的振动信息)
l排气再循环阀阀杆位移传感器(提供排气再循环阀开度信息)
l氧传感器(提供过量空气系数l是大于1还是小于1的信息)
(2)目前柴油机电子控制系统常用的传感器有:
l增压压力传感器(提供增压压力信息)
l燃油压力传感器(提供共轨燃油压力信息)
l机油压力传感器(提供机油压力信息)
l冷却液温度传感器(提供发动机温度信息)
l燃油温度传感器(提供燃油温度信息)
l进气温度传感器(提供进气温度信息)
l排气温度传感器(提供排气口和排气管的温度信息)
l空调蒸发器温度传感器(提供空调蒸发器温度信息)
l空调冷凝器温度传感器(提供空调冷凝器温度信息)
l空气流量传感器(提供空气流量信息)
l节气门位置传感器(提供节气门位置信息用于排气再循环控制)
l转角传感器(提供分配泵轴转角信息)
l油门踏板位置传感器(提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息)
l霍尔传感器(提供转速和曲轴相位信息)
l海拔高度传感器(提供海拔高度信息)
l车速传感器(提供车速信息)
l感应式转速传感器(提供转速信息和曲轴位置信息)
l燃油箱液面位置传感器(提供燃油箱液面位置信息)
l排气再循环阀阀杆位移传感器(提供排气再循环阀开度信息)
l氧传感器(提供过量空气系数l的具体数值)
l压差传感器(提供微粒物捕集器的压差信息)
lNOX传感器(提供排气后处理系统的NOX浓度信息)
2)电子控制单元
电子控制单元(ECU)接受传感器提供的各种信息并加以处理,根据处理向执行器发出指令给,对发动机实施控制。电子控制单元由微型计算机和模拟电路组成。随着发动机技术的不断发展,电子控制单元的信息处理量越来越大,现在所用的芯片已经达到32位,晶体管数量可超过700万个,匹配参数可超过6000个,针脚数目可超过150个。
3)执行器
(1)目前汽油机电子控制系统常用的执行器有:
l电动燃油泵
l电磁喷油器
l点火线圈
l各种怠速执行器
l炭罐控制阀
l排气再循环控制阀
l电动节气门(又称电子油门)
l液压回路电磁阀(用于可变气门定时控制等)
l气动回路电磁阀(用于可变进气管长度控制等)
l全可变气门电子控制执行器
l涡轮增压废气放空控制阀
l电动二次空气泵
l三效催化转化器加热执行元件
l冷却风扇
l空调压缩机电磁离合器
l发动机上的其他辅助设备
(2)目前柴油机电子控制系统常用的执行器有:
l电动输油泵
l各种燃油喷射泵
l喷油量执行器(集成于燃油喷射泵内)
l喷油提前角执行器(集成于燃油喷射泵内)
l燃油切断阀(集成于燃油喷射泵内)
l共轨高压泵
l共轨压力控制阀
l各种共轨喷油器
l单元喷嘴系统和单元泵系统的高压燃油电磁阀
l炽热塞
l排气再循环控制阀
l电动节气门(又称电子油门)
l可变气门控制执行器
l可变进气管长度执行器
l涡轮增压废气放空控制阀
l冷却风扇
l空调压缩机电磁离合器
l发动机上的其他辅助设备
一部分柴油机传感器和执行器集成于燃油喷射设备之内,因所用的柴油喷射设备而异。
3.汽油机基本的电子控制项目
1)燃油定量。这是汽油机最重要的电子控制项目。控制对象是进入发动机的空气与燃油的质量比例,由ECU根据发动机的负荷、转速和冷却液温度等参数决定。负荷就是驾车人对发动机的扭矩要求,通过吸入空气量或油门踏板位置传递给ECU。执行器是电动燃油泵和电磁喷油器。燃油定量影响汽车的动力性、燃油经济性、舒适性、排放和零部件的安全。
2)点火定时。点火定时通常用点火发生时活塞在压缩冲程上止点之前多少度曲轴转角,即点火提前角来表征,也要根据发动机的负荷、转速和冷却液温度等工况参数决定。执行器是点火线圈。点火定时同样影响汽车的动力性、燃油经济性、舒适性、排放和零部件的安全。
3)爆震控制。汽油机爆震会损坏发动机,恶化排放和燃油经济性。通过电子控制避免爆震的主要途径是减小点火提前角。所以爆震控制通过点火定时控制实施。但是过小的点火提前角会影响燃油经济性。爆震控制的目的就是使点火提前角保持在恰好不发生爆震的临界点。
4)油箱蒸发排放物控制。油箱蒸发排放物都是碳氢化合物,是有害物质,必须利用活性炭罐加以吸附,并在适当的时候用新鲜空气清洗活性炭罐。清洗气流通过进气管送入气缸燃烧。并不是任何工况下都可以进行清洗,所以要利用炭罐控制阀对清洗气流加以控制。
4.柴油机基本的电子控制项目
柴油机基本的电子控制项目就是燃油定量和喷油定时。这两者都由喷射设备根据转速、负荷和冷却液温度等信息控制。这里,负荷信息由油门踏板传感器提供。如果说汽油机可以采用,也可以不采用油门踏板位置传感器的话,那么柴油机必须采用。
5.扩展的发动机电子控制项目
1)扩展的汽油机电子控制项目
l可变进气管长度电子控制。用于提高发动机动力性。
l可变气门电子控制。用于提高发动机动力性、经济性和舒适性,降低有害物质排放。
l增压压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质排放。
l排气再循环电子控制。用于降低发动机氮氧化物排放。
l二次空气电子控制。用于满足欧4以上法规对碳氢化合物和一氧化碳排放的要求。
l三效催化转化器燃油加热或电加热电子控制。用于满足欧4以上法规对排放的要求。
l停车-起动运行电子控制。用于提高发动机经济性和满足欧4以上法规对排放的要求。
l气缸封闭和气门封闭电子控制。用于提高发动机经济性,降低有害物质排放。
l喷油压力和喷油定时控制。用于汽油直喷,提高动力性和经济性,降低有害物质排放。
2)扩展的柴油机电子控制项目
l喷油压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质排放。
l喷油规律电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质和噪声排放。
l多次喷油电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质和噪声排放。
l可变进气管长度电子控制。用于提高发动机动力性。
l可变气门电子控制。用于提高发动机动力性、经济性和舒适性,降低有害物质排放。
l增压压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性,降低有害物质排放。
l排气再循环电子控制。用于降低发动机氮氧化物排放。
l停车-起动运行电子控制。用于提高发动机经济性和满足欧4以上法规对排放的要求。
l气缸封闭和气门封闭电子控制。用于提高发动机经济性,降低有害物质排放。
l微粒物捕集器再生电子控制。用于降低发动机微粒物排放。
6.展望和结语
1)发动机电子控制系统是一个非常有潜力的市场。随着排放法规的逐步趋严和燃油经济性要求的逐步提高,发动机技术正在飞速发展,新的电子控制技术还在不断涌现。
2)都说世界制造业的重心正在向中国转移。汽车行业,包括汽车电子行业,也在一定程度上出现了这种趋势。但是,目前中国发动机电子控制系统的原配套产品基本上都出自外资企业。这些企业组装产品用的元件几乎都不是在中国生产的。由此我国丧失了许多GDP和就业岗位。国营和民营企业技术水平低下,只能仿造外资企业的产品,跟在外资企业后面从维修备件市场分一点残羹冷饭。有的甚至还偷偷摸摸地打着外资企业的招牌,干着生产假冒伪劣产品的勾当。这种局面应当扭转。政府应当看到,这个行业的发展将会带来巨大的GDP增长,并创造大量的就业机会。所以政府应当做出规划,对这一行业加以扶植和整顿。
[关键词]互联网;电子商务;系统安全;数据安全;网络系统
一、前言
近年来,随着因特网的普及日渐迅速,电子交易开始融入人们的日常生活中,网上订货、网上缴费等众多电子交易方式为人们创造了便利高效的生活方式,越来越多的人开始使用电子商务网站来传递各种信息,并进行各种交易。电子商务网站传递各种商务信息依靠的是互联网,而互联网是一个完全开放的网络,任何一台计算机、任何一个网络都可以与之相连。它又是无国界的,没有管理权威,“是世界唯一的无政府领地”,因此,网上的安全风险就构成了对电子商务的安全威胁。
从发展趋势来看,电子商务正在形成全球性的发展潮流。电子商务的存在和发展,是以网络技术的革新为前提。电子商务系统的构建、运行及维护,都离不开技术的支持。同时,因为电子商务适合于各种大、小型企业,所以应充分考虑如何保证电子商务网站的安全。
二、电子商务网站的安全控制
电子商务的基础平台是互联网,电子商务发展的核心和关键问题就是交易的安全性。由于Internet本身的开放性,使网上交易面临了种种危险,也由此提出了相应的安全控制要求。
下面从技术手段的角度,从系统安全与数据安全的不同层面来探讨电子商务中出现的网络安全问题。
(一)系统安全
在电子商务中,网络安全一般包括以下两个方面:
1.信息保密的安全
交易中的商务信息均有保密的要求。如信用卡的帐号和用户名被人知悉,就可能被盗用,订货和付款的信息被竞争对手获悉,就可能丧失商机。因此在电子商务的信息传播中一般均有加密的要求。
2.交易者身份的安全
网上交易的双方很可能素昧平生,相隔千里。要使交易成功,首先要能确认对方的身份,对商家要考虑客户端不能是骗子,而客户也会考虑网上的商店是否是黑店。因此能方便而可靠地确认对方身份是交易的前提。
对于一个企业来说,信息的安全尤为重要,这种安全首先取决于系统的安全。系统安全主要包括网络系统、操作系统和应用系统三个层次。系统安全采用的技术和手段有冗余技术、网络隔离技术、访问控制技术、身份鉴别技术、加密技术、监控审计技术、安全评估技术等。
(1)网络系统
网络系统安全是网络的开放性、无边界性、自由性造成,安全解决的关键是把被保护的网络从开放、无边界、自由的环境中独立出来,使网络成为可控制、管理的内部系统,由于网络系统是应用系统的基础,网络安全便成为首要问题。解决网络安全主要方式有:
网络冗余——它是解决网络系统单点故障的重要措施。对关键性的网络线路、设备,通常采用双备份或多备份的方式。网络运行时双方对运营状态相互实时监控并自动调整,当网络的一段或一点发生故障或网络信息流量突变时能在有效时间内进行切换分配,保证网络正常的运行。
系统隔离——分为物理隔离和逻辑隔离,主要从网络安全等级考虑划分合理的网络安全边界,使不同安全级别的网络或信息媒介不能相互访问,从而达到安全目的。对业务网络或办公网络采用VLAN技术和通信协议实行逻辑隔离划分不同的应用子网。
访问控制——对于网络不同信任域实现双向控制或有限访问原则,使受控的子网或主机访问权限和信息流向能得到有效控制。具体相对网络对象而言需要解决网络的边界的控制和网络内部的控制,对于网络资源来说保持有限访问的原则,信息流向则可根据安全需求实现单向或双向控制。访问控制最重要的设备就是防火墙,它一般安置在不同安全域出入口处,对进出网络的IP信息包进行过滤并按企业安全政策进行信息流控制,同时实现网络地址转换、实时信息审计警告等功能,高级防火墙还可实现基于用户的细粒度的访问控制。
身份鉴别——是对网络访问者权限的识别,一般通过三种方式验证主体身份,一是主体了解的秘密,如用户名、口令、密钥;二是主体携带的物品,如磁卡、IC卡、动态口令卡和令牌卡等;三是主体特征或能力,如指纹、声音、视网膜、签名等。加密是为了防止网络上的窃听、泄漏、篡改和破坏,保证信息传输安全,对网上数据使用加密手段是最为有效的方式。目前加密可以在三个层次来实现,即链路层加密、网络层加密和应用层加密。链路加密侧重通信链路而不考虑信源和信宿,它对网络高层主体是透明的。网络层加密采用IPSEC核心协议,具有加密、认证双重功能,是在IP层实现的安全标准。通过网络加密可以构造企业内部的虚拟专网(VPN),使企业在较少投资下得到安全较大的回报,并保证用户的应用安全。
安全监测——采取信息侦听的方式寻找未授权的网络访问尝试和违规行为,包括网络系统的扫描、预警、阻断、记录、跟踪等,从而发现系统遭受的攻击伤害。网络扫描监测系统作为对付电脑黑客最有效的技术手段,具有实时、自适应、主动识别和响应等特征,广泛用于各行各业。网络扫描是针对网络设备的安全漏洞进行检测和分析,包括网络通信服务、路由器、防火墙、邮件、WEB服务器等,从而识别能被入侵者利用非法进入的网络漏洞。网络扫描系统对检测到的漏洞信息形成详细报告,包括位置、详细描述和建议的改进方案,使网管能检测和管理安全风险信息。
(2)操作系统
操作系统是管理计算机资源的核心系统,负责信息发送、管理设备存储空间和各种系统资源的调度,它作为应用系统的软件平台具有通用性和易用性,操作系统安全性直接关系到应用系统的安全,操作系统安全分为应用安全和安全漏洞扫描。
应用安全——面向应用选择可靠的操作系统,可以杜绝使用来历不明的软件。用户可安装操作系统保护与恢复软件,并作相应的备份。
系统扫描——基于主机的安全评估系统是对系统的安全风险级别进行划分,并提供完整的安全漏洞检查列表,通过不同版本的操作系统进行扫描分析,对扫描漏洞自动修补形成报告,保护应用程序、数据免受盗用、破坏。
(3)应用系统
办公系统文件(邮件)的安全存储:利用加密手段,配合相应的身份鉴别和密钥保护机制(IC卡、PCMCIA安全PC卡等),使得存储于本机和网络服务器上的个人和单位重要文件处于安全存储的状态,使得他人即使通过各种手段非法获取相关文件或存储介质(硬盘等),也无法获得相关文件的内容。
文件(邮件)的安全传送:对通过网络(远程或近程)传送给他人的文件进行安全处理(加密、签名、完整性鉴别等),使得被传送的文件只有指定的收件者通过相应的安全鉴别机制(IC卡、PCMCIAPC卡)才能解密并阅读,杜绝了文件在传送或到达对方的存储过程中被截获、篡改等,主要用于信息网中的报表传送、公文下发等。
业务系统的安全:主要面向业务管理和信息服务的安全需求。对通用信息服务系统(电子邮件系统、WEB信息服务系统、FTP服务系统等)采用基于应用开发安全软件,如安全邮件系统、WEB页面保护等;对业务信息可以配合管理系统采取对信息内容的审计稽查,防止外部非法信息侵入和内部敏感信息泄漏。
(二)数据安全
数据安全牵涉到数据库的安全和数据本身安全,针对两者应有相应的安全措施。
数据库安全——大中型企业一般采用具有一定安全级别的SYBASE或ORACLE大型分布式数据库,基于数据库的重要性,应在此基础上开发一些安全措施,增加相应控件,对数据库分级管理并提供可靠的故障恢复机制,实现数据库的访问、存取、加密控制。具体实现方法有安全数据库系统、数据库保密系统、数据库扫描系统等。
数据安全——指存储在数据库数据本身的安全,相应的保护措施有安装反病毒软件,建立可靠的数据备份与恢复系统,某些重要数据甚至可以采取加密保护。
(三)网络交易平台的安全
网上交易安全位于系统安全风险之上,在数据安全风险之下。只有提供一定的安全保证,在线交易的网民才会具有安全感,电子商务网站才会具有发展的空间。
交易安全标准——目前在电子商务中主要的安全标准有两种:应用层的SET(安全电子交易)和会话层SSL(安全套层)协议。前者由信用卡机构VISA及MasterCard提出的针对电子钱包/商场/认证中心的安全标准,主要用于银行等金融机构;后者由NETSCAPE公司提出针对数据的机密性/完整性/身份确认/开放性的安全协议,事实上已成为WWW应用安全标准。
交易安全基础体系——交易安全基础是现代密码技术,依赖于加密方法和强度。加密分为单密钥的对称加密体系和双密钥的非对称加密体系。两者各有所长,对称密钥具有加密效率高,但存在密钥分发困难、管理不便的弱点;非对称密钥加密速度慢,但便于密钥分发管理。通常把两者结合使用,以达到高效安全的目的。
交易安全的实现——交易安全的实现主要有交易双方身份确认、交易指令及数据加密传输、数据的完整性、防止双方对交易结果的抵赖等等。具体实现的途径是交易各方具有相关身份证明,同时在SSL协议体系下完成交易过程中电子证书验证、数字签名、指令数据的加密传输、交易结果确认审计等。
随着电子商务的发展,网上交易越来越频繁,调用每项服务时需要用户证明身份,也需要这些服务器向客户证明他们自己的身份。而保障身份安全的最有效的技术就是PKI技术。
PKI的应用在我国还处于起步阶段,目前我国大多数企业只是在应用它的CA认证技术。CA(CertificationAuthorty)是一个确保信任度的权威实体,主要职责是颁发证书、验证用户身份的真实性。由CA签发的网络用户电子身份证明—证书,任何相信该CA的人,按照第三方信任原则,都应当相信持有证明的该用户。CA也要采取一系列相应的措施来防止电子证书被伪造或篡改。构建一个具有较强安全性的CA是至关重要的,这不仅与密码学有关系,而且与整个PKI系统的构架和模型有关。此外,灵活也是CA能否得到市场认同的一个关键,它不需支持各种通用的国际标准,并能很好地和其他厂家的CA产品兼容。在不久的将来,PKI技术会在电子商务和网络安全中得到更广泛的应用,从而真正保障用户和商家的身份安全。
三、目前信息安全的研究方向
从历史角度看,我国信息网络安全研究历经了通信保密、数据保护两个阶段,正在进入网络信息安全研究阶段,现已开发研制出防火墙、安全路由器、安全网关、黑客入侵检测、系统脆弱性扫描软件等。但因信息网络安全领域是一个综合、交叉的学科领域,它综合利用了数学、物理、生化信息技术和计算机技术的诸多学科的长期积累和最新发展成果,提出系统的、完整的和协同的解决信息网络安全的方案,从安全体系结构、安全协议、现代密码理论、信息分析和监控以及信息安全系统五个方面开展研究,各部分相互协同形成有机整体。
安全协议作为信息安全的重要内容,其形式化方法分析始于80年代初,目前有基于状态机、模态逻辑和代数工具的三种分析方法,但仍有局限性和漏洞,处于发展的提高阶段。作为信息安全关键技术密码学,近年来空前活跃,美、欧、亚各洲举行的密码学和信息安全学术会议频繁。1976年美国学者提出的公开密钥密码体制,克服了网络信息系统密钥管理的困难,同时解决了数字签名问题,它是当前研究的热点。
目前电子商务的安全性已是当前人们普遍关注的焦点,它正处于研究和发展阶段,并带动了论证理论、密钥管理等研究。由于计算机运算速度的不断提高,各种密码算法面临着新的密码体制,如量子密码、DNA密码、混沌理论等密码新技术出处于探索之中。在我国,信息网络安全技术的研究和产品开发虽处于起步阶段,有大量的工作需要我们去研究、开发和探索,但我们相信在不久的将来,会走出一条有中国特色的产学研联合发展之路,赶上或超过发达国家的水平,以此保证我国信息网络的安全,推动我国国民经济的高速发展。
四、结束语
电子商务是以互联网为活动平台的电子交易,它是继电子贸易(EDI)之后的新一代电子数据交换形式。计算机网络的发展与普及,直接带动电子商务的发展。因此计算机网络安全的要求更高,涉及面更广,不但要求防治病毒,还要提高系统抵抗外来非法黑客入侵的能力,还要提高对远程数据传输的保密性,避免在传输途中遭受非法窃取,以保证系统本身安全性,如服务器自身稳定性,增强自身抵抗能力,杜绝一切可能让黑客入侵的渠道等等。对重要商业应用,还必须加上防火墙和数据加密技术加以保护。在数据加密方面,更重要的是不断提高和改进数据加密技术,使不法分子难有可乘之机。
参考文献:
[1]佚名.解析电子商务安全[EB/OL].
[2]佚名.网络构建与维护[EB/OL].
[3]洪国彬.电子商务安全与管理[M].北京:电子工业出版社,2006.
通常情况下,数控机床的系统一般由三种系统构成,分别为反馈检测系统、NC控制系统和伺服驱动系统。数控机床的电气控制系统对于数控机床的加工方面会产生不同程度和不同方面的影响。从数控机床的加工精度方面来看,其中位置伺服控制系统能够对于机床加工的精度方面产生很大程度上的影响。所以,位置精度属于比较重要的指标之一。要想保持位置精度的准确性,不仅需要在系统使用的时候选择正确的开环放大的倍数,还需要对于位置检测中的元件能够有一定的精度上的要求。另外,由于数控机床属于精度高且效率也很高的一种自动化的设备,它能够为数控机床的生产提供更高的生产效率,但是如果这个系统出现问题和重大故障,那么其所带来的损失也是不可估量的。因此,数控机床电气控制系统的可靠性和安全性也是值得关注的一方面。
2数控机床电气控制系统出现的问题
数控机床在电器控制系统方面的故障一般都是强电故障和弱电故障两种,具体如下所述。
2.1弱电故障弱电指的是数控机床电气控制系统中的电子的元器件以及集成电路为主要的控制的部分。弱电故障中又可以分为硬件发生的故障和软件发生的故障。硬件故障主要是指各种集成电路内部的芯片或者是接插件等出现的事故。软件故障指的是在硬件都属于正常的情况下,内部发生的各种动作性的问题或者是数据出现丢失等问题,一般比较常见的例子有加工程序出现错误或者是计算机的运行出现错误以及系统的程序或者是参数出现错误等。
2.2强电故障强电部分指的是控制系统之中出现的主回路或者是大功率的回路中的继电器或者是电源变压器等一系列的电气的元件以及其中组成的控制电路。强电故障虽然在维修或者是诊断问题的部分较为简单,但是因为其处于一种高压以及大电流的工作状态之下,所以一般强电发生故障的次数要多于弱点故障,因此需要相关的维护和维修人员能够予以重视。
3解决方法
3.1调节法在解决数控机床电气控制系统的众多办法中,调节的方法是其中最为简单的一种。调节法主要是通过对于电位计进行调整,以此来达到修复系统出现的故障的目的。最佳的调整办法是对于伺服驱动系统和被拖动的机械系统来进行系统的调整,并实现最佳的匹配的一种较为综合性的调节的办法。这种调节的办法也较为简单,可以使用一台但是多线的记录仪来或者是双踪示波器来对于观察指令和速度反馈的一种相互响应的关系。一般都是通过对于速度调节器的比例系数以及积分的时间进行调整,促使伺服系统能够达到比较高的动态响应的一种特征,但是又不会出现振荡的一种最恰当的状态。另外,在现场如果没有示波器的情况下,相关的工作人员可以根据自己以往的工作经验,调节来使得电机起振并向反方向慢慢进行调节,一直调节到消除振荡状态为止。
3.2复位法如果数控机床的电气控制系统由于突发性故障而引起系统报警的情况,那么可以是他呀复位法患者是开关系统电源来进行依次地操作来消除故障。但是如果系统内部的工作存储的区域掉电并且插拔电路板以及电池欠压,而造成系统出现混乱的现象,那么就需要对于系统进行初始化操作来进行清除,但是在清除之前需要提前做好数据和信息的拷贝,以免丢失数据。但是如果初始化操作之后故障依旧没有排除,那么就需要进行硬件方面的检查和诊断。
3.3更正法所谓的更正法指的是对于系统中的参数进行修改,程序更正的办法。系统的参数主要是用来确定系统的功能的一种依据,如果系统的参数在设定的时候出现错误那么就很可能造成系统出现故障或者是系统中的某一项的功能失去作用。有的时候可能会因为用户的程序出现错误而导致系统出现故障而停止运作。在这种情况下,系统修复可以使他系统的搜索功能进行检查,来对于用户的程序中出现的错误进行搜索,在搜索完成之后依次改正,这样才能在发现错误之后进行改正,系统才能恢复运行。数控机床电气控制系统的发展在未来的发展道路中将不断走向开放式的发展形式,由于其可靠性和低成本等一系列的优点,将会促使更多的数控系统生产的商家逐步走向甲方是的发展形势。其中,数控机床电气控制系统在速度方面也将走向高速化的发展道路,精度方面也会得到一定的发展。另外,数控机床的电气控制系统还会向智能化方面进行转变。人工智能机在我国的研究和发展已经走向了一定的程度,其在计算机领域的发展也在不断深入,数控系统的智能化程度也将赶上时代的潮流,走向智能化的发展道路。
4结语
关键词:AT89C2051MC145436ISD33060电话遥控
1主要芯片简介
(1)AT89C2051
AT89C2051是Atmel公司生产的与MCS-51系列兼容的单片机。内含:2K字节FlashEEPROM、128字节RAM、15根I/O引线、2个16位定时器/计数器、1个五向量两级中断结构,1个全双工串行口、1个精密模拟比较器等,其引脚如图1所示。
(2)MC15436
MC145436是Motorola公司生产的DTMF(双音多频)解码器,负责将DTMF信号转变为二进制数字信号,其引脚如图2所示。7脚(AIN)为信号输入端;2、1、14、13脚D1、D2、D3、D4为解码输出端;12脚(DV)为输出数据有效端,当输入的DTMF信号经IC解码成功后该脚转变为高电平;3脚(EN)为解码输出控制端;6脚(XEN)为CLK信号控制端。
(3)ISD33060
ISD33060是ISD公司的第3代3V的单片语音IC,其引脚如图3所示。
该芯片总存储时间达60s,其与外部微处理器的接口采用SPI(SerialPeripheralInterface)串行外设接口或MSI(MircowireSerialInterface)微传输线串行接口,ISD33060的录放音时间可任意进行分段,每段最短长度为150ms。
使用SPI接口协议时,主要用到5条控制线:
①1脚(SS)--芯片选择输入端,低电平有效;
②2脚(MOSI)--串行数据输入端,ISD芯片从该脚接收来自单片机的控制命令数据;
③3脚(MISO)--串行数据输出端,单片机从该脚获得ISO的返回数据;
④28脚(SCLk)--SPI接口串行时钟输入,用于同步数据的传送;
⑤25脚(INT)--当语音放结束或录放音溢出时,该脚变低电平,在下一个SPI周期开始时,该信号被清除并返回高电平。
2硬件原理图
硬件原理如图4所示。上电后单片机在不断查询P1.4脚。无来电时,P1.4呈高电平,当有铃流来到时,光电耦合器PC817导通,P1.4呈现低电平。单片机检测到P1.4的低电平后,为了防止正常来电话本装置过快动作,先延时一段时间(这里初定为7s),然后再查询有无铃流存在,如没有,继续进入查询状态;如还有,则P3.7输出高电平,驱动9012导通,继电器J动作,接通线路。这时P1.5、P1.6、P1.7、P3.0、P3.1发出配合信号,启动语音电路ISD33060,通过13脚AUDOUT端发出语音提示:"请输入密码,以#字结束"。用户听到提示后,通过电话发出DTMF密码信号,此信号通过C1进入MC145436的AIN脚,经内部解码得到4位二进制信号从D1~D4脚输出;同时DV端输出高电平,单片机不断查询P3.2脚,将密码信号从P1.0~P1.3端输入,检测到"#"字信号即0CH后说明已输入完密码,然后判断密码是否正确。不正确,可输入3次,3次再不正确就结束。如正确,则ISD33060再发语音提示:"请选择:1开灯,2关灯,3开空调,4关空调,5开总闸,6关总闸,7改密码,8退出"(这里初定只对灯具、空调和总闸进行控制,也可改为控制其它电器)。单片机再通过MC145436接收控制选择,如想开空调,则用户发出信号3,单片机P3.4送出高电平,控制固态继电器SSR2动态,使空调运转;如想退出,则用户通过电话按8,单片机P3.7送出低电平,9012截止,J切断线路。每次可进行多个电器的控制。
图4
3软件设计
主程序框图如图5所示。
图5
关键词:充电控制器/选择器DPMbq24700/01
1概述
bq24700/bq24701是专为笔记本PC而定制的高集成度电池充电控制器和选择器。bq24700/1利用其动态电源管理(DPM)和AC墙上适配器来自动调节电池的充电电流,从而可使电池充电时间缩至最短,并可选用低成本的适配器。bq24700/1利用选择器可以选择电池或AC墙上适配器作为主系统电源。同时可利用300kHz的固定频率和PWM来精确控制电池的充电电流和电压。在对镍镉/镍氢电池和锂离子/锂聚合物电池组(包)充电时,充电电流精度为±4%。当对Li+电池充电时,充电电压精度可达±0.4%。器件中的PWM控制器适合于在墙上适配器电压高于电池电压情况下的降压变换器中使用。在电池过放电情况下,为了保护电池,bq24700/1可执行耗尽电池检测与指示功能。
2引脚功能和推荐工作条件
bq24700/1采用24引脚TSSOP封装,引脚排列如图1所示。表1列出了它们的引脚功能。
表1bq24700/01的引脚功能
引脚名称引脚号I/O功能
ACDET1IAC或适配器电源检测端。当该脚电压低于1.2V门限电时,器件进入睡眠模式,在睡眠模式下仅消耗15μA电流
ACDRV24OAC或适配器电源选择输出
ACN11I适配器电流感测放大器负差分输入
ACP12I适配器电流感测放大器正差分输入
ACPRES2O开路漏极输出,用作指示AC电源的存在
ACSEL3I该脚为逻辑低电平,选择电池;为逻辑高电平时,选择AC适配器作为系统电源
ACSET6I用于在DPM发生时编程适配器电流
ALARM19O枯竭电池报警输出
BATDEP4I已耗尽枯竭的电池电平设定输入
BATDRV23O电池电源选择输出
BATP13I电流充电调整电压检测输入
BATSET9I该脚电压>0.25V时,用作设定充电电平;该脚电压≤0.25V或接地时,内部电池误差放大器反相输入端连接内部1.25V(±0.05%)的参考电压
COMP10O从反相端输入到PWM比较器,该端同时也是跨导(gm)放大器的输出
ENABLE8I充电赋能
GND17-电源地回复,公共参考
IBAT14O电池电流差分放大器输出
PWM21O栅极驱动器输出
SRN15I电池电流感测放大器负差分输入
SRP16I电池电流感测放大器正差分输入
SRSET5I电池充电电流编程端,用于设定充电电流的限制电平
V22I工作电源
VHSP20O驱动外部MOSFET的电压源
VREF7O5V、±0.6%的参考电压
Vs18I系统(负载)电压输入脚
bq24700/1的推荐工作条件如下:
电源电压(Vcc):7~20V(选择器工作电压为4.5~20V);
ACN、ACP(11脚、12脚)输入电压:7~20V;
SRN、SRP(15脚、16脚)输入电压:5~18V;
PWM、BATDRV、ACDRV(21脚、23脚、24脚)输出电压:-0.3~20V;
1~5脚、8~10脚、13~14脚和18~19脚的输入或输出电压:-0.3~8V;
工作环境温度(TA):-40~85℃。
3应用电路及工作原理
bq24700在笔记本PC充电管理中的应用电路如图2所示。电路的输入端连接AC墙上适配器,输出端连接笔记本PC系统。Q1(P沟道MOSFET)为充电器开关,Q2为适配器选择开关,Q3为电池选择开关。
3.1电路工作原理
a.动态电源管理(DPM)
电池充电电流IBAT为适配器电流IADPT与系统电流ISYS之差,即IBAT=IADPT-ISYS。如果IBAT与ISYS之和超过适配器的电流限制,通过DPM功能可减小电池充电电流,从而使整个输入电流消耗保持在墙上适配器的限定容量之内。随着系统电流的减小,充电电流会相应增大,从而使电池充电时间缩短到最低限度。
DPM可通过电池充电来调节电压、充电电流和适配器,以使充电电流的三个控制环路进入PWM控制器。如果三个用户的编程门限有任意一个达到,相应的控制环路将命令PWM控制器减小占空因数,以减小电池充电电流。
b.AC适配器检测
IC的ACDET脚(1脚)通过外部电阻分压器来检测AC适配器的存在及其功率损耗。在应用电路中,由于R1连接于阻塞二极管D1的负极,故要求适配器电压VADPT≥18V(当VADPT<18V时,R1连接到D1正极)。当ACDET脚上电压低于内部比较器的1.2V参考电平时,IC将进入睡眠状态,PWM控制截止,Q2关断,Q3导通,从而选择电池作为系统电源。系统(负载)电压可通过VS脚上的电阻分压器进行监控,以便在Q2出现短路而适配器电源仍存在时,对系统电源提供保护。
c.电池充电操作
bq24700/1中的固定频率PWM控制器可用于为电池充电提供闭环控制。电池电压VBAT、电池充电电流IBAT和适配器充电电流IADPT三个控制参数,既可由键盘DAC或IC5V参考电压外部的电阻分压器来进行编程,也可利用内部参考电压(1.25V)来编程。适配器电流和电池充电电流可分别利用低值电阻R5和R6来检测,并被反馈到IC内部相应的跨导(gm)放大器上。电池电压则通过R7和R9组成的分压器检测,并将检测信号反馈到IC内部的第三个gm放大器。
(1)电池充电电压设定
电池充电调整电压VBAT可利用R7和R9组成的电阻分压器并通过IC的BATP(13)脚反馈到电池误差放大器,只要BATSET(9)脚上的电压VBATSET大于内部0.25V的参考电压,电池充电电压便可设定为:
VBAT=[(R7+R9)/R9]·VBATSET
(2)电池充电电流设定
电池充电电流IBAT可由IC脚SRSET(5)上的电压VSRSET和传感电阻R6共同决定,公式如下:
IBAT=VSRSET/(25R6)
上式中,VSRSET的最大值为2.5V。该电压可通过来自VREF(5V)的电阻分压器获得,也可以从键盘控制器DAC得到。
图2bq24700组成的笔记本PC电池充电器电路
(3)适配器电流设定
适配器电流IADPT可通过IC脚ACSET(6)上的电压VACSET和适配器电流感测电阻R5来确定:
IADDPT=VACSET(25R5)
d.电池耗尽检测
电池耗尽电平可由通过电阻分压器施加到IC脚BATDEP(4)上的电压来设定。当电池放电过量时,ALARM(19)脚会发出报警信号并输出高电平,而并不关心电源选择。
当电池电压低于已耗尽电平的80%时,被认为是电池深度放电。当电池耗尽时,bq24700仍会停留在已选择的电源上。但是,bq24701却会在电池耗尽时,自动切换到适配器电源。表2列出了两种器件的可用选择方式。
表2bq24700/01的选择方式
条件
TA=-40~85℃选择器操作
bq24700bq24701
电池作为电源
电池移开自动选择AC适配器自动选择AC适配器
电池重新插入基于选择器
输入选择当适配器
移开时选择电池
AC适配器作为电源
适配器移开自动选择电池自动选择电池
适配器重新接入基于选择器输入选择基于选择器输入选择
已耗尽的电池条件
电池作为电源发送报警信号自动选择适配器发送报警信号
AC适配器作为电源发送报警信号发送报警信号
报警信号有效
耗尽电池条件耗尽电池条件
选择器输入不匹配于选择器输出
3.2主要元件选择
a.MOSFET选择
MOSFET的选择取决于栅-源电压、输入电压和输入电流。P沟道MOSFET的栅-源耐压至少是20V,击穿电压BVDSS≈VIN+1V。平均输入电流的计算公式如下:
IIN(avg)=[(VOIO)×1.2[/VIN
有效值电流由下式确定:
IIN(RMS)=IIN(avg)(1/D)1/2
式中,D为占空比。
b.肖特基二极管D1的选择
选择肖特基二极管D1时,要求D1必须能承受输入电压VIN。
c.电感的选择
为防止电流斜坡太陡而导致过大的纹波,电路中电感器的电感值不能过小,推荐按下式选取: