实验室自动化设计范文

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第1篇

关键词：电子设计自动化，课程创新，教学改革，实验设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0082-02

随着微电子技术在世界范围内的飞速发展，以及各相关产业对电子电路技术的需求日益增长，《电子设计自动化》已经成为电子信息工程等相关专业的重要课程，也是国内外诸多理工科一流高校的电子信息类专业必修的核心课程[1-3]。尤其在近年来，智能硬件的发展与半导体技术的革新为电子系统设计带来了革命性的变化，电子设计自动化技术已经一跃成为现代电子工业的核心学科，引领了现代信息技术的发展方向，也成为了电子信息工程专业本科生考研深造与就业所必需的重要技能[3]。综上，考虑到创新研究型实验对学生的创新意识和能力培养的重要作用，笔者作为学校《电子设计自动化》课程的任课教师，对本课程的实验课程进行了综合性的思考与建设。

一、《电子设计自动化》课程实验改革的必要性

我们通过对国内外一流高校的调研发现，许多著名高校的EDA技术本科教学有两个明显的特点：一是课程在各工科专业的普及率极高；二是在实验中大量引入新技术、新方法与新器件，更多地注重创新性、设计性、综合性项目，突出EDA技术的实用性，以及面向工程实际的特点[4]。这些特点让我们认识到，通过《电子设计自动化》课程实验的改革与建设，既能够帮助学生更好地理解《电子设计自动化》的理论知识，增强学生的实践能力，更能够紧跟学科和行业的需求发展，为课程拓宽评价方法，提高教学效果，为学生树立创新精神，培养科学素质，增强科创能力，最终增强其综合素质，提高学院与学生的综合竞争力有很好的帮助。

二、实验改革方案及主要工作

为了充分结合现有的实验课程基础，全面提高试验课程效果，笔者从实验过程管理、实验设计、考核与评价反馈四个角度对《电子设计自动化》实验进行了综合性的方向改进，具体内容如下。

1.实现项目化的实验过程管理。笔者基于对科研与教学工作的熟悉，以《电子设计自动化》课程实验为改进对象，将其现有的实验课程学时进行压缩，补充对应EDA能力所需要的主要课程知识点，融合现代EDA技术的最新发展，并将最后四个学时设置为一次综合性、设计性的“综合实验”，实验过程及实验报告作为实验课程成绩的重要评价因素。该综合实验采用项目化的过程管理，学生须在给定的范围中任选题目或自选题目，在四个小时内完成该题目的主要设计，并在课程完成后提交课程报告时以“项目任务书”的形式填写实验报告，系统阐述选题原因、题目关键环节、设计时遇到的主要困难及解决方案、最终成果演示及存在不足分析等。

2.设计层次性的“综合实验”项目。为了确保实验教学的实际效果，保持学生的创新热情，全面提高电子设计水平，在上述“综合实验”的实验项目设计的基础上划分为三个层次：第一层次为逻辑行为的实现；第二层次为控制与信号传输功能的实现；第三层次为电子系统模块的实现。每个层次设置三至五个题目。此外，考虑到学生实验时间的约束，随着教学课程的进行，预先在教学中对“综合实验”进行题目的预告和必要的讲解，让学生提前进行课外的准备和练习，并将该四个学时的“综合实验”集中安排在一个下午进行，学生通过集中性的高强度的学习、讨论和实验，完成主要的“综合实验”功能。

3.设置创新导向的评价激励形式。考虑到该门课程的授课时段为大三下学期的后半段，学生的专业基础课及绝大多数专业课业已经结束，笔者在课堂上渗透该门课程对于考研及科学研究的重要意义，以及对于科创及电子行业就业的作用，在完成课程教学的同时讲授和提供论文撰写及专利申请与重要竞赛的资料信息，并鼓励学生利用课余时间进行深入钻研、挖掘，并主动利用配套实验课程进行研究性学习，进而促进学生的科创热情向论文（算法）、软件著作权（程序）、专利（电子电路）及重要竞赛（电子设计类）的成果转化。

4.提供实时动态的评价反馈渠道。结合自身工作特长与经验，笔者利用信息技术手段，设置了“韩博士工作室”教学专题网站（http：//），为学生及时访问和评价的反馈提供渠道。通过调查问卷、在线信箱、有奖问答、专题活动等方式，在授课过程中进行多次课下问卷调研，并开设贯穿授课全过程的实时反馈渠道，作为授课、答疑等必要教学活动的有效补充，便于及时了解学生对于综合性实验的接受程度以及对课程各方面的综合评价。

三、实验改革周期及内容

为了更好地实现对《电子设计自动化》课程实验的改革与创新，笔者制定了以十二个月为周期的长期方案，主要分为以下五个关键性阶段。

1.第一阶段，时间为1个月。结合《电子设计自动化》学科发展现状及人才培养需要，更新课程教案，丰富和扩充现有教学大纲及授课内容，补充相关多媒体与软硬件资料，完成“综合实验”的选题与设计。

2.第二阶段，时间为2个月。截至开学前，与实验课程老师进行充分的沟通和协调，完成各个“综合实验”项目的软硬件环境配置、具体要求、实施细则及评价方法，严格制定精密科学的给分标准。

3.第三阶段，时间为2个月。完成课程的教学与本项目的实施，除了完整进行原有授课内容的教学以外，按照既定方案进行综合性创新意识的培养、综合能力的渗透、实验技能的提高，并全面介入、观察、管理和把控“综合实验”的开展、实施与评价等各个环节。

4.第四阶段，时间为4个月。结合课程成绩，在课程结束后主动发现和联系具有良好科创能力的学生，在学生的自我意愿的基础上为其推荐和设置针对性的毕业设计选题，同时鼓励和推荐其参加与之水平相适应的科创竞赛，并进行必要的指导和培训。

5.第五阶段，时间为3个月。根据前期各个阶段的进展情况，稳步完成此次立项的后续各项相关工作，总结此次立项成绩与不足，鼓励、指导优秀学生将其成果、申请专利或获取软件著作权。

四、实验改革实践成果与创新点

自《电子设计自动化》课程实验改革在学校实施一年以来，已经取得了良好的效果。首先，对于学生而言，实验改革的实施有效地拓宽了学生的视野，并实现教学与行业的相互影响与促进。大部分学生在结课后的反馈表明，通过完成本项目所涉及的授课课程，使学生熟悉了具有一定强度的开发过程，培养了其科学的态度、严谨的作风与创新的精神。截止课程结束，已经有相当数量的学生能够掌握基本的EDA项目开发、电子设计类专利申请及学术论文撰写、电子设计类科创竞赛准备及参赛等综合性的技能，一大批学生在各类相关竞赛中获奖；其次，对于学校而言，通过实验改革的实施，实现了以项目模式重构实验课程内容，构造了“教―学―做―研”一体化的EDA教学模式，有效实现了学校《电子设计自动化》课程的教学深度挖掘与教学效果的提升，并进一步实现了学校EDA课程相关实验室的建设与完善，使得进行综合性、设计性实验所必需的软件、系统、例程、方案及芯片、板卡、连接线缆等软硬件设施得到了补充；最后，对于任课教师而言，通过本项目的发展与磨合，有助于任课教师及实验教师更好地了解学生现状，为后续编制符合学生学习特点与发展需要的新教材、新课件与新方案打下基础，从而实现对现有EDA实验项目的更新和发展。

参考文献：

[1]丁达春.《电子设计自动化》课程改革探索[J].教育教学论坛，2013，（49）：41-42.

[2]王艳玲，何新凤.电子设计自动化精品课程建设的实践[J].广西教育，2016，（19）：58-59+74.

[3]唐燕影.在《电子设计自动化》课程教学中引入案例教学法[J].知识窗（教师版），2014，（12）：65.

[4]汪志成，赵杰.基于CDIO理念的《电子系统设计自动化》课程改革初探[J].考试周刊，2015，（57）：10-11.

Reform and Innovation of "EDA" Experiment

HAN Peng，LI Yan ，LIU Zhi-gang，NIU Xue-fen

（Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao，Hebei 066004，China）

第2篇

论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。

由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。

1EDA实验环境的建设

EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。

在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:

(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。

(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。

(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。

(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

中国-2EDA实验环境的管理

我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。

在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:

(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。

(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。

(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。

(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。

参考文献:

第3篇

论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。

由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。

1EDA实验环境的建设

EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。

在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:

(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。

(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。

(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。

(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

中国-2EDA实验环境的管理

我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。

在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:

(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。

(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。

(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。

(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。

参考文献:

第4篇

关键词：现场总线；自动化控制；装置设计

随着科技的迅猛发展，计算机技术不仅仅在生产过程中得到广泛的应用，其在控制层、监控层、管理层和决策层占据了主要的地位。计算机技术与PLC技术的飞速发展，现场总线控制系统在工业控制领域中得到了充分的应用。文章基于现场总线的自动控制实验装置，模拟了企业资源管理、车间监控及现场控制三层网络。

1 现场总线控制系统的类别

1.1 DCS现场总线控制系统

DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又被称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统，部分资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是一个由过程控制级、过程监控级组成的，以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通信、显示和控制4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。

工程师站是对DCS进行离线配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护网络节点等，其主要功能是对DCS提供组态，配置工作的工具软件（即组态软件），DCS在线运行时，实时监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置、设定一些系统参数，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能。现场仪表――安全栅――I/O卡件――控制器――服务器――操作站和工程师站都与服务器联系，用于组态和实时数据的调用等。

1.2 FCS现场总线控制系统

现场总线控制系统（FCS）已经经历了20多年的发展。它是在DCS/PLC基础上发展起来的新技术。现场总线是"控制室连接到现场设备的双向串行数字通信总线"，现场总线的"现场"更多的是指现场设备，而不是位置。FCS主要特点是采用总线标准，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。开放的现场总线控制系统具有高度的互操作性。FCS既是一个开放的通信网络，又是一个全分布式的控制系统。

FCS的关键要点有三点：（1）FCS系统的核心是总线协议，即总线标。只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。（2）FCS系统的基础是数字智能现场装置，数字智能现场装置是FCS系统的基础硬件支撑，其是因FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。（3） FCS系统的本质是信息处理现场化，对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加，而传输信息的线缆却大大减少了。

1.3 PLC现场总线控制系统

PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。

而相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

2 现场总线自动化控制试验装置设计

2.1 总体设计

本次研究中现场总线控制系统是由西门子S7-300、S7-400系列PLC、Profinet、Prpfobus-DF、AS-I等现场总线。整个系统是由3层网络组成，分别是ERP层（企业资源管理）、MES层（车间监控层）、现场控制。其中ERP层是由Internet组成或者校园局域网组成；MES层是由实验室局域网、工业以太网组成；现场控制层是由S7-300和S7-400组成。

2.2 系统软件组成和硬件配置

2.2.1 软件组成

软件操作系统是Windows XP，自动控制系统软件包括SIMATIC WinCC FLEXIBLE 2007、SIMATIC WinCC（V6.2）、SIMATIC Manager Step7（V5.4）等等。

2.2.2 车间监控部分

其是整个自动化控制系统的中枢组成部分，其对全部现场设备的工作状态进行监视控制。主要外城状态、图形、数据显示及设备操作控制、历史数据存档、报表打印、故障记录等等，实现分布式控制。

2.2.3 特殊功能装置

系统通过SIMOTION S425配备一个5kW电源模块、两个0.4kW、一个双伺服电动驱动模块等，可对各种复杂的运动进行有效的控制。

2.2.4 现场控制部分

本次研究过程中Profinet网络是由西门子Scalence X208交换机、ET200S分布式I/O、TP177B触摸屏组成，其是控制电动机启动器的组成；使用的S7-300控制器使用的是CPU315F-2PN/DF安全控制CPU，其备有I/O模块和存储卡，传感器模块SM338可与多种传感器连接；S7-300控制部分DP网络连接有ET200S和MM440变频器，将PA网络和AS-I网络介入系统中后，仪表、执行器和现场开关都可通过S7-300、现场总线进行连接与通信。

S7-400控制器单纯配置了CPU模块，主要是充分利用强大运算处理功能。同时还配置了了SIWAREX FTA、SIWAREX U承重模块。S7-400控制部分可进行数据处理与采集、位置控制、速度控制、模拟生产工艺实现过程量控制等复杂控制，在大部分工业企业中属于非常重要的控制解决方案。

3 结束语

现场总线控制系统将成为新世纪工业控制系统的发展趋势，使用该系统的企业，将在管理现代化、综合自动化和信息集成化等方面有了长足的进步，虽然现场总线系统仍然存在许多的不足之处，相关的从业人员将对现场总线控制系统的进行不断的研究，促进行业的可持续发展。

参考文献

第5篇

关键词：综合性设计性 实验项目开发 实验反馈

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0131-01

据了解，国内许多高等院校甚至知名大学的学生，在毕业后不能尽快进入工作角色，不能胜任本职工作的现象屡见不鲜，究其原因主要是学生的实验课程学习是被动的，循规蹈矩的，学生专业素质、创新精神、实践能力、竞争意识等综合素质没有得到全方位提高。尽管国内许多院校采取了一些改革措施，如改革实验课程体系、实验内容、实验方法和实验手段，但这些都只是对原有实践教学模式枝节的修补，仍停留在纸上谈兵，很少有从统筹综合应用型人才培养的全过程着眼，为综合应用型人才培养提供必要的实训平台、开发出技术先进的反映学科发展前沿的实验项目。因此，本文首先结合长春理工工大学自动化专业07版培养方案对实验教学内容进行了整合，明确了实验教学改革及实验项目开发的主要目标，旨在结合实验室的实验平台和教师的科研项目开发自动化专业综合性、设计性及创新性实验项目，引导学生尽早参加科学研究基本训练，加强学生对教学内容的理解和掌握，提高学生的专业素养，而各个模块功能相结合完成的一系列的创新实验又能培养学生的科研能力和创新能力，实现科研资源与人才培养的有机结合，突破验证性实验为主的实验教学模式，实现实验教学体系和课程教学体系的紧密结合。

1 实验项目开发的主要方法

1.1 调查研究

收集并研究国内外著名大学在学生创新实践、综合应用能力培养方面的成功经验以及综合实验内容、实验方法、实验手段方面的资料。对我校历届电子大赛获奖参赛作品进行总结，找出可用于开发实验项目的素材。对我校科研成果进行调研，总结可用于开发实验项目的例子，设计开发综合性、创新性实验。

1.2 科研实践

设计完成自动化专业综合性设计性及创新性综合实验平台，以科研项目作支撑，开发、设计、创新实验项目，编写实验指导书。

1.3 文献资料法

借助网上数据库CNKI、万方数据库、维普数据库等，通过大量的文献了解各大高校自动化专业最新实验教学内容发展动态。

1.4 案例分析

基于综合实验平台组织、针对长春理工大学自动化专业09级、10级、11级开展各项实践活动，例如：工业自动化挑战赛，毕业设计、本科及研究生科技创新实践，收集反馈信息，不断完善综合设计性创新性实验内容、实验方法和实验手段，形成课题研究报告。

2 实验项目的开发步骤及内容

（1）搭建模块化自动化专业综合性设计性及创新性实验平台，为综合性设计性及创新性实验的开发提供硬件保障。实验平台主要包括单片机系统（MCU）、PLC系统、变频器、数字信号处理器（DSP）、计算机总线、传感器、仪器仪表等设备。通过该综合实验装置，可实现MCU，DSP，PLC对外接被控对象的复杂控制算法，例如模糊控制，PID控制等，并可通过对外部传感器进行数据的采集，实现相应的数字信号处理算法，也可以通过通讯协议的应用来进行三者之间的数据传输以及它们与上位机之间的通信，通过上位机软件的开发来掌握Matlab，Labview和VC++等软件的基本操作，不仅涵盖电工电子技术、信号与系统、数字信号处理、自动控制原理等专业基础知识，而且涵盖微机原理与接口技术、DSP应用技术、计算机控制技术、电气拖动技术、专业综合实验等专业知识。

（2）注重科研成果向实验教学转化，结合课题组教师科研成果开发出综合性设计性实验项目，使自动化专业实验教学内容反映学科发展前沿。对学生综合能力和科研素质的培养，应注重选择与现代技术有关的综合性、设计性及创新性实验，更应开发与当前科研相关的研究创新性实验，本项目结合课题组教师的科研项目，通过自动化、计算机应用和通信等学科的交叉综合，开发了充分反映当前自动化领域先进的控制技术和控制方法的综合性、设计性及创新性实验，通过科研成果充实实验教学的内容，提高了自动化专业学生的科技创新能力。

（3）构建了“赛课结合，相互促进”的实验教学模式。改革综合性设计性及创新性实验的实验教学模式，将可编程控制器实验课程和教育部西门子杯工业自动化挑战竞赛及大学生创新实验计划项目紧密结合起来，鼓励学生参加各类创新活动，充分调动了学生的积极性、激发了学生的学习兴趣，提高了学生的科技创新能力。在可编程控制器课程的实验教学及实践教学过程中采用 “赛课结合，相互促进”的实践教学模式。自2012年起，长春理工大学自动化系开始举办长春理工大学工业自动化挑战赛，培养学生的PLC编程及应用能力，自动化专业自09级起，结合本课题开发的实验平台，重新整合了可编程控制器的实验及实践教学内容，使教学内容反映学科发展前沿，紧密结合西门子杯工业自动化挑战竞赛。

3 实验项目应用反馈

自2012年起，长春理工大学自动化系开始举办长春理工大学工业自动化挑战赛，作为教育部西门子杯工业自动化挑战竞赛的校内选拔赛。为了使学生在校内竞赛及全国竞赛中取得优异成绩，培养学生的科技创新能力，结合本课题开发的实验平台，重新整合了可编程控制器、自动控制原理、计算机控制系统等5门课程的实验项目，并在自动化专业进行了应用，学生及教师在实践过程中有如下反馈意见：（1）部分教师反映实验内容整合后提高了这几门课程的综合性设计性实验比例，激发了学生的学习兴趣，允许学生自主选择题目，带着任务学习，在学习中逐步完成任务，教师在整个学习过程中予以指导，使学生的设计和开发成果在竞赛中能够得到更高层次的展示，将创新能力、综合设计能力和工程实践能力的培养贯穿于实验教学的全过程。（2）增加了PLC的实验学时，更新了实验内容，实验内容紧密结合西门子杯工业自动化挑战竞赛，有利于学生在比赛中获得好成绩。

4 结论

该文介绍了自动化专业综合性设计性实验的开发及实践，课题实施中采用了“赛课结合，以赛促学”的实验教学方法，在实验教学过程中注重理论教学与实验教学相结合，实验内容与工程背景和科研项目相结合；课内实验与课外科技竞赛和创新活动相结合，取得了良好的教学效果，提高了学生的动都能力。

参考文献

[1] 赵军，仇林庆，张秀宇.“实现设计性、综合性实验教学（方法）体系方案”的研究[J].科技创新导报，2009（30）：111.

第6篇

关键词：工程教育；实践教学体系；工程实践能力；创新能力

作者简介：黄崇林（1975-），男，广东廉江人，广东石油化工学院机电工程学院，副教授。（广东　茂名　525000）

基金项目：本文系广东省高等教育教学改革工程项目（项目编号：YCJ20114731702）的研究成果。

中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）34-0106-02

随着科技进步和经济的飞跃发展，国际竞争日趋激烈。为加快国家创新体系的建设，提升国际竞争力，我国迫切需要一大批高素质的工程技术人才，这对我国人才的培养和教育提出了新的挑战和要求，对高等工程教育的改革起到了巨大的推动作用。近几年来，随着改革的不断深入，我国的高等教育体系发生了积极变化，但随着经济全球化的加速，高等教育特别是工程教育与经济发展的需要还显得很不适应，培养的工程技术人才远不能满足现代企业的要求，这种状况将直接影响我国的国际竞争力。据统计，我国只有不到10%的工科毕业生适合在跨国公司工作。不少现代企业对国内培养的毕业生评价是：学生独立性强、思路开阔、时尚、知识面广，但知识广而不深，专业知识不扎实，动手能力差；缺乏工程实践能力和工程创新意识，综合素质低下；交流与表达能力严重不足，缺乏成为一流工程师的潜质；学生熟悉工作须在企业工作3～4年左右。所有这些都为我国高等工程教育敲响了警钟，加强学生实践能力和综合素质的培养，构建以培养工程实践能力为导向的实践教学体系势在必行。

为了进一步适应社会发展对高素质工程技术人才的需求，结合广东石油化工学院（以下简称“我校”）在大工程观教育理念指导下的人才培养，对机械设计制造及其自动化专业工程实践教学体系的构建进行了探索和实践。

一、更新教育理念，培养学生的大工程观

实践教学是工科人才培养方案中的一个重要组成部分，要解决目前工科院校人才培养中存在的问题，必须借鉴国内外先进的高等工程教育理念，形成结合自身实际的工程教育理念。2008年，我校进行了大工程观教育理念、教育教学改革，经过近几年的探索和实践，机械设计制造及其自动化专业初步确立了“理论与实践结合，技术与工程素养结合，专业与地方制造业结合”的工程教育理念。理论与实践结合：工程实践教学与理论教学相互支撑、相互促进、相互融合，以理论教学带动工程实践教学，以工程实践教学促进理论教学，良性互动，共同发展。技术与工程素养结合：强调以工程素养为基础，以工程实践深化理论知识，综合培养学生的工程创新与技术实践能力。专业与地方制造业结合：强调结合地方制造业的产品实现全过程运作能力的培养，并通过加强校企合作，提高学生的适应能力和就业竞争力。根据自身形成的工程教育理念，结合学校自身的优势和办学特点，合理制定专业人才培养方案，构建新的实践教学体系，以培养学生的大工程观。

二、加强实验教学的改革，强化学生基础性实践环节的训练

实验教学作为对课堂理论知识教学的必要补充和延伸，进行实验教学改革对培养学生的大工程观，提高学生的工程素质和工程实践能力起着重要的作用。

1.深化实验教学内容改革，增加设计性、综合性实验

传统的实验教学多以演示性、验证性实验为主，我校机械设计制造及其自动化专业在进行实验教学改革时，要求每一门有实验课的课程都要开出一个以上的综合设计性实验，通过综合设计性实验项目形成系列课程，并互相衔接、互相配合、互相支撑，强化学生对专业课程的理解能力；实验指导教师要结合实验内容编写相对应的实验教材，最好能与工程实践相联系，同时鼓励教师申报与课程实验教学改革相关的教研项目，深化实验教学改革。专业学生能够在夯实基础实验的同时，使实践动手能力和创新能力得到大大提高。

2.开放专业实验室，探索开放性实验教学模式

在学校实现课程资源和实验资源共享的同时，探索开放性实验教学模式，可以让学生充分利用实验设备资源进行实践活动，探索、研究自己感兴趣的课题。通过开放性的实验教学，充分发挥学生的主观能动性，增强学生分析问题、解决问题的能力。目前我校部分进行课外科技创新的同学已能很好地利用开放性实验教学模式进行学习和研究。

3.合并、重组实验室，建立一体化的创新综合训练平台

改变基础实验室和专业实验室专为某一课程或专业服务的状况，根据功能和专业特点进行整合，建设多个具有专业特点、符合地方产业发展的实验、实训平台，如先进制造技术综合训练平台、机电一体化系统设计综合训练平台等。通过这些平台的建立，培养学生独立设计和自主开发的综合能力，为学生今后的就业和发展打下坚实的基础。

三、拓宽工程训练渠道，加强实习基地的建设

1.建立产学研有机结合的校外实习基地

认识实习、生产实习和毕业实习是机械设计制造及其自动化专业重要的实践性环节，学校在选择校外实习基地时，要求企业与专业设置吻合，并具有先进的设备和营销理念，使学生通过不同层次的实习，逐渐了解机械工业生产的各种类型和特点，了解企业的生产、管理和文化，熟悉各种零部件的加工工艺和方法，充分发挥校外实习基地在培养学生大工程观方面的作用。目前，我校机械设计制造及其自动化专业已经在茂名、柳州、桂林等地建立了相对稳定的校外实习基地，与企业进行产学研项目合作还有待加强。

2.建设功能强大、水平先进的现代机械工程训练中心

现代机械工程训练中心是我校在2008年整合学校优质实验教学资源并结合周边地区的石油化工产业、打造石油化工特色高校所建立的工程训练中心，2010年获得国家财政部支持建设。中心面向全校开展工程认知教育，并对全校30个理工科专业开设实验、实习和工程实训项目以及科研创新活动。中心以学生为主体，以科学技术发展和社会需求为导向，面向石油化工行业，面向区域经济，面向基层一线，构建面向石化过程的工业系统和石油化工过程装备制造实践的工程认知、工程基础技能实训、现代设计与先进制造技术综合工程实训、创新实训的“四层次阶梯式”具有石油化工特色的工程训练教学体系，开展“实物实训与虚拟实训、固定实训与开放实训、传统实训与创新实训、工程实训与技能培训”相结合的教学实训，着力培养学生的专业实践能力和科研创新能力。该中心的建设突出石化特色，采用先进的教育理念、完善的教学体系、丰富的教学内容、先进的教学方法手段及合理的管理和运行机制，强化对学生工程实践与专业能力以及科研创新能力的培养，可为学生提供一个真正的工程训练场所。

四、加强设计类环节，提高学生工程设计能力

课程设计是培养学生综合运用所学的课程知识，模拟解决工程实际问题的训练过程。在机械设计制造及其自动化专业的课程设计中，有机械设计基础课程设计、专业课程设计等，在课程设计具体组织实施的过程中，课程设计的题目偏少，不利于学生独立思考，容易滋生抄袭的不良风气。教师在选题上应尽可能接近工程实际，尽可能做到每人设计的内容不同，增加课程设计的综合性，提高学生的工程设计能力。

毕业设计是机械设计制造及其自动化专业学生毕业前总结性的实践教学环节，通过毕业设计能使学生综合运用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统的技术及基本技能的练习。因此，应采取有效措施，加强毕业设计环节的管理，提高毕业设计质量。具体做到：一是优化选题，把好毕业设计入口关；二是强化监控，严格毕业设计过程管理；三是量化考核，客观评定毕业设计成绩。

五、建立多样化的课外实践能力培养体系

课外课堂也是工程实践教学体系中重要的一个环节。学校应以培养学生大工程观和工程应用能力为出发点，为学生创造积极参加课外课堂活动的条件。如：

（1）选拔学生参与到教师的科研工作中，让学生尽早接触工程实际项目。

（2）鼓励学生申报大学生实验创新基金项目，由指导教师把关，学生利用课外时间查阅资料、设定方案、配备仪器进行实验，加强学用结合，实行个性化教育，培养创新能力。

（3）组织学生参加具有学科特色的技能竞赛和课外科技活动，如“挑战杯”大学生课外学术作品大赛、机械创新设计大赛等。

（4）鼓励院系每学年面向学生举行一定次数的学术报告等。

目前，学校已经开展大学生素质拓展学分计划，大学生素质拓展学分包括学术科技和专业技能、文化艺术和体育竞技、社会实践与志愿服务三部分。推进大学生素质拓展计划，建立多样化的课外实践能力培养体系，可以让学生的创新意识与创新能力在实践中得到培养和锻炼，促进大学生成才成长、全面发展。

六、建设一支与学生工程实践能力培养要求相适应的教师队伍

落实人才培养方案，实施实践教学体系的各个环节，关键在于建立一支与学生工程实践能力培养要求相适应的师资队伍。学校教师的理论水平是不容质疑的，但具有较强工程实践能力的教师偏少，不能满足高素质工程技术人才培养的需要，为此，学校采取了“引进、培养与企业聘请”相结合的方式，提高师资队伍整体工程实践能力。具体措施有：

（1）不受学历和职称的限制，重点引进一批具有一定理论基础、实践经验丰富、来自生产一线的工程师或高级工程师，以充实学校的专职教师队伍。

（2）通过制定制度，明确要求中青年教师下实验室，并且要有不少于1年的企业挂职锻炼，要求副教授职称以上的中老年教师，每年至少完成一项企业实际工程项目。

（3）建立学生企业学习阶段的“双导师”制，学校教师和现场工程师一起指导学生实习，学校指导教师在企业指导学生的时间每周不少于一天，通过这些措施，培养学校教师的工程实践能力。

（4）建立企业兼职教师选拔和管理制度，建立一支相对稳定的综合素质高、工程实践经验丰富、年富力强的企业导师队伍和企业专业课兼职教师队伍。

参考文献：

[1]赵汉清，等.以培养工程能力为导向的机电实践教学体系的构建[J].中国电力教育，2011，（19）：136-137.

[2]高顶，等.构建以创新能力培养为主线的机电类专业实验教学体系[J].煤炭高等教育，2006，（5）：114-115.

第7篇

关键词：软件测试；自动化测试；“猴子”测试

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）009001504

作者简介：鲜征征（1977-），女， 广东金融学院计算机科学与技术系讲师，研究方向为软件开发、软件测试、数据挖掘。

0引言

软件测试是使用人工或自动化手段来运行、检测软件系统的过程，是软件开发必不可少的环节和软件工程实践的重要组成部分，自动化测试是软件测试发展的必然结果。成功实施自动化测试的关键是选用适合自己测试项目的自动化测试工具，然而，不管选用何种测试工具，都会带来相应的测试成本：商业测试工具昂贵，开源测试工具虽然免费，但却拥有较高的使用成本，且免费的测试工具性能比较单一，无法支持整个自动化测试的实施，有时，即使在付出了相应的测试成本后，测试效果依然不如人意。

因此，开发适合自己项目的特定的测试工具将是一种行之有效的解决方案。其中“猴子”自动化测试工具也正是在这样的背景中提出的。由于项目资源投入有限，大型而通用的测试工具的开发和维护需要耗费项目组不少的资源，而具有简单功能的“笨猴子”的开发成本相对于收益是可以接受的。本文将在分析自动化测试的主要技术后给出一个“猴子”自动化测试工具的设计步骤和实现的关键技术，其中的方法可以为将来设计功能更强大的“猴子”测试工具奠定一定的基础。

1自动化测试技术

1.1自动化测试优势

针对手工测试，自动化测试有着很强的优势，即借助计算机的计算能力可以重复、不知疲倦地运行，对数据能进行精确的、大批量的比较，而且不会出错。因此，自动化测试适宜用在需要重复执行机械化的界面操作、计算、数值比较、搜索等方面。应该充分利用自动化测试工具的高效率来帮助测试人员完成一些基本测试用例的执行，从而实现更加快速的回归测试，并提高测试的覆盖率。虽然，自动化测试的目的是帮助人工，但是手工测试仍有很多不可替代的地方，例如很多数据的正确性、界面是否美观、业务逻辑的满足程度等都离不开测试人员的人工判断。因此，为了让软件测试更加顺利和取得更好的效果，通常是自动化测试和人工测试相结合，让其充分发挥各自的优势。

1.2自动化测试工具选择

自动化测试工具可以将复杂的测试工作自动化或半自动化， 减少测试工作量， 提高测试工作效率、减少测试开销， 所以需要选择一个合适的且满足企业信息系统工程环境的自动化测试工具。从开发成本来说，自动化测试工具分为商业、开源和自制的测试工具。根据测试方法的不同，自动化测试工具分为白盒测试工具、黑盒测试工具和测试管理工具。工具和软件开发过程中相关活动的关系如图1所示。

（1）商业测试工具。目前很多软件公司都具有一套自动化测试工具。白盒测试工具的代表有：Telelogic公司的Logiscope，PR公司的PRQA，Compuware公司的DevPartner，Rational公司的Purify，其中前两个是静态测试工具，后两个是动态测试工具。黑盒测试工具的代表有：Rational公司的TeamTest和Robot，Compuware公司的QACenter，Mercury Interactive的WinRunner、LoadRunner 和QTP等。测试管理工具的代表有Rational公司的TeamManager、Compuware公司的TrackRecord等。除此之外，还有专用于性能测试的工具有Radview公司的WebLoad，Microsoft公司的WebStress等工具，针对数据库测试的TestBytes对应用性能进行优化的EcoScope等工具。

虽然，很多大型软件公司都有一套自动化测试工具，但没有一种通用的测试工具可以找到任何软件中的所有Bug。应该根据被测软件的特性来进行合理的选择，此外，上述的测试工具价格都相对较高，从整个软件开发的成本来说也是需要考虑的。

（2）开源测试工具。开源测试工具作为开源软件的重要组成部分，但开源并不意味着完全免费，开源测试工具同样需要考虑使用成本。开源测试工具相对于商业测试工具的优势：相对成本较低，可以根据实际需求对其进行个性化改造。引入开源测试工具也需要考虑成本、选型等问题。

常见的测试管理类开源测试工具有：Bugzilla、Mantis、BugFree。单元测试类开源测试工具有：Nunit、Nmock等。性能测试类开源测试工具有：Jmeter、TestMaker等。自动化功能测试类开源测试工具有：Abbot Java GUI Test Framework、White、Watir等。

（3）自制测试工具。目前，很多软件测试组织其实都已经具备了自己动手开发测试工具的条件。自己动手开发测试工具的优势主要有：购买成本为0；可以有针对性地开发自己需要的那部分功能；可以自己定制需要的功能，随时修改，实现个性化；可扩展性好，可以随时增加新功能；可以充分利用项目组熟悉的语言来开发，从而利用自己的技术优势；可以使用自己熟悉的脚本语言，从而不必使用商业工具提供的“厂商脚本语言”。

虽然，自制测试工具有很多好处，但是也必须考虑随之而来的成本问题。自制测试工具开发的成本主要是指开发时间、人员和维护方面的成本，还需考虑测试工具的实用性，不需要做一个大而全的、面面俱到的工具。因此，通常应当将自制测试工具最好定位在辅助测试、用于解决专门的问题、迫切的问题。在商用工具价格昂贵、开源测试工具也不适用的时候，可以考虑自制测试工具。本文下一章节将着重介绍一个“猴子”测试工具的设计与开发的关键技术。

2“猴子”测试工具设计与实现

2.1“猴子”测试技术的概念

所谓的猴子测试（Monkey Test），即搞怪测试、随机测试，通俗来讲是一种系统对信号因子输入稳健性的测试方法，一般用于计算机软件程序这样的逻辑严密性要求较高的系统。测试者可以进行各种稀奇古怪的操作模式，用以测试软件的稳定度。该测试技术泛指任何形式的，不需要任何人工干预的，随机进行的自动化测试。这种类型的工具之所以称为“猴子”是源于“无限猴子定理”，即“让一只猴子一直在打字机上按键，最终能完成莎士比亚的全部工作”。由于系统的“可重复性”以及系统输入因子“有限性”和“单纯性”，“猴子”测试被广泛用于软件Bug测试。

根据“猴子”测试的原理，有很多可以实现“猴子”测试的方法，一个简单的实现方式是一个能随机产生鼠标点击和键盘输入来模拟用户操作的“猴子”测试工具。 而复杂的实现方式是实现一个“聪明”的“猴子”，构建聪明“猴子”测试工具需要开发和测试资源，而最昂贵的代价是创建模型或状态表[2]。

2.2“猴子”测试工具开发使用的技术

一个“猴子”测试工具的开发主要是语言的选择和接口驱动的设计。本文基于对被测软件（C#语言开发的软件）的考虑，故选用了 C#语言。“猴子”测试工具的实现原理是利用产生鼠标点击和键盘输入事件来模拟用户操作，而Windows GUI 驱动是直接驱动Windows底层的API完成查找GUI控件、驱动鼠标和键盘操作的方式实现对软件的测试。故可以利用Windows系统提供的Windows API完成工具的实现。

2.3“猴子”测试工具的具体实现

（1）功能简述。该“猴子”测试工具主要功能：随机点击界面，输入随机字符和键盘按键，对于某些类型（按钮、可编辑框等）的控件做出特定的动作，监视被测试程序的进程信息，能识别出程序是否出现异常，持续记录内存和CPU使用情况，方便发现是否存在内存泄漏问题，持续截屏，方便追溯和问题定位。

（2）设计原理。“猴子”测试的工作原理是利用测试工具随机产生键盘敲击和鼠标单击事件。因此，利用Windows系统的本机原生函数实现对键盘输入，鼠标点击的模拟，从而创建一个”猴子”进行简单测试。

（3）设计流程。本文的“猴子”测试工具的设计流程如图2所示。

在设计过程中，鼠标操作功能和截屏功能是开发的难点，“猴子”动作规则的设计则是整个工具的核心。

（4）具体实现。

界面设计：“猴子”工具的界面主要包含Bug报告存储地址选择、源字符集、被测程序选择、测试时间间隔选择等。作为一个运用于软件开发过程中以测试相对应的项目而实现的辅小工具，其界面的实现不需要太复杂的功能。

实现鼠标操作功能主要有以下步骤：

首先，引入鼠标触发事件的函数。该函数原型为：

public static extern void mouse_event（int dwFlags， int dx， int dy， int cButtons， int dwExtraInfo）；

其次，设计鼠标相关操作的类MouseAPI，该类定义了鼠标的各种操作，考虑到篇幅有限，这里仅列出该类的主要函数原型及功能说明，如表1所示。

（6）“猴子”动作规则。将该工具之所以用“猴子”来命名，最关键的是它具有猴子天性好动的特性，“猴子”的动作规则主要包含：随机完成鼠标移动和键盘输入、具备一些智能、连续不断地完成一些指定动作。

“猴子”随机完成鼠标移动和键盘输入实现分析：首先获取某个范围内是随机数，然后通过其得到一个当前屏幕中任何一个点的坐标，接着实现鼠标的随机移动。最后使用将指定的字符串数组中某个字符串以键盘输入的方式发送给应用程序。

让“猴子”具备一些智能实现分析：首先将获取光标所在点的窗口类的类名与指定的控件类类名进行比较，进而判断当前鼠标点击的控件，然后做出相应的动作。使用雷同的方法，“猴子”可以识别出按钮控件、静态控件，如标签、出错提示对话框等控件并做出相对应的动作。

让“猴子”连续不断地完成一些指定的动作的实现分析：为使“猴子”能连续不断地完成指定动作，利用Timer控件实现一个计时器，然后通过一个按钮来控制定时器的启动和停止。而“猴子”工作时的所有动作规则都被封装于Timer控件的Tick时间中，这样，在每一个指定的时间段，“猴子”便会执行一次指定动作。

3实验及结果分析

（1）被测对象的选择。为了有效地完成对“猴子”测试工具的有效性检查，被测对象的选择应该是拥有可编辑控件和若干按钮控件的小型软件。本次测试选了一个仅具有加、减、乘、除的简单计算器。

（2） 实验过程。整个实验过程分为如下步骤进行：①设置测试报告存储的位置；②设置键盘输入的字符集。指定字符集所在的文本文件的位置，指定键盘输入的字符串；③指定被测程序；④根据测试的需要，设置“猴子”操作程序的时间间隔；⑤启动被测程序；⑥开始“猴子”测试。

（3）测试结果及分析。考虑到篇幅有限，这里仅给出部分测试结果，分别如图3、图4、图5所示。

通过对实现的“猴子”测试工具的实验，该工具达到预期效果，可以实现一定的自动化测试。“猴子”测试工具开始工作后，“猴子”每隔一段指定的时间就会随机点击被测程序主界面，并在识别到可编辑控件时会随机键入某些字符串，字符串是事先准备好的字符集文本文件中的一部分字符。在连续进行的多次试验中，基本上，在“猴子”进行操作了若干有限步操作后，被测程序的bug便将会被检查出来。当测试进行了一段时间，被测程序的大部分Bug便会被找出并纠正。这之后，再进行“猴子”测试时，Bug的发现变得越来越困难。

4结语

软件测试是软件工程实践中的重要组成部分，自动化测试是软件测试发展的大方向。软件自动化测试实施的关键是自动化工具的选用，而当所有的工具都不适用，或自己开发一个跟项目相适应的工具比应用现有的工具更

能节约成本时，自制一个自动化测试工具便也是一种可供选择的方法。本文设计的“猴子”测试工具是对应于简单的软件进行测试“猴子”原型，针对具体的项目程序的环境，可以进一步完善“猴子”，使其更加智能，从而能发现更多的Bug。

参考文献：

[1]张建，徐宝文.软件测试专辑前言[J].计算机学报，2011（6）.

[2]陈技能.软件测试技术大全[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[3]胡铮.软件自动化测试工具实用技术[M].北京：科学出版社，2011.

[4]JAMES BENDER，JEFF MCWHERTER.C#测试驱动开发[M].北京：清华大学出版社，2012.

[5]徐进.自动化软件测试的分析[J].信息技术，2010（3）

[6]单锦辉，姜瑛，孙萍.软件测试研究进展[J].北京大学学报：自然科学版，2005（1）.

[7]王雅文， 宫云战， 杨朝红.软件测试工具综述[J].北京化工大学学报：自然科学版，2007（S1）.

[8]石红霞.软件测试运行规划及自动化测试工具的研究[D].成都：成都理工大学，2011.

[9]宋洁.软件测试技术及自动测试工具的实现[D].北京：北京邮电大学，2007.

[10]XIAO HUABO ， HUANG SHULI. Research in test case method in software testing[C]. ICEET2012， HongKong， 2012.

第8篇

Abstract： This paper based on coal mine power supply management demand， through the introduction of KJ626 coal mine power supply automation control system， further improved the overall architecture of mine power supply system， to reduce the rate of failure of the power supply system and improve the stability of power supply system， so as to achieve the purpose of downsizing for efficiency.

关键词： 电气自动化；控制；煤矿；减员增效

Key words： electrical automation；control；coal mine；downsizing for efficiency

中图分类号：TD76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）19-0091-03

0 引言

随着煤矿机械化和自动化程度的不断提高，其对安全供电的需求也越来越高，已经成为了保证其正常运行的必要条件。虽然近年来有关部门也意识到了供电系统的重要性，相继采取了很多措施努力提高煤矿井下供电系统的可靠性，比如改进井下配电装备、应用新技术成果等，但依然无法真正的确保煤矿的安全生产，由于人为因素导致的供电事故依然屡禁不止。不仅如此，由于煤矿供电系统尚未实现电气自动化，供电部门不得不每天安排人手负责值班和线路维护，客观上降低了劳动生产率。所以，对于井下供电系统而言，实现电气自动化系统刻不容缓。

电气自动化系统在煤矿供电系统中的应用，恰好解决了矿用供电系统无人值守自动化控制的问题。本文将以当前比较先进的KJ626煤矿供电控制系统为例，对该系统在煤矿自动化供电管理中的应用方法及自动化控制措施进行具体分析，最后结合应用实践验证该系统的实效性。

1 电气自动化控制技术概述

电气自动化控制简称EAC，该技术是科学技术发展的产物，是工业控制现代化的标志性技术之一，其在工业领域中的应用可以使操作人员的劳动强度大幅度降低，并且能够有效消除人为操作失误影响产品质量的问题，有助于生产成本的降低和企业经济效益的提升。虽然EAC技术出现的时间并不是很长，但是随着它在工业领域中的广泛应用，使该技术获得了长足的进步和发展，与一些常规的控制技术相比，EAC技术已经较为成熟和完善，它的特点具体体现在如下几个方面：①过程简单，实时精确。EAC技术在工业企业生产中对各种电气设备进行控制时，一般不需要繁琐的过程，仅需要简单的操作步骤便可以达到精确控制的目标，同时，整个操控能够实时完成。②反应速度快。在工业生产过程中，通过EAC技术能够在非常短的时间内完成对生产全过程的实时控制，同时，该技术还具有远程操控功能，操作人员可以在中央控制室对现场电气设备下达控制指令。③EAC技术能够实现对与现场生产过程有关数据信息的采集，由此可以对电气设备的参数进行调整，进而达到高效控制的目的。

2 电气自动化对于优化煤矿生产管理系统的重要意义

近年来，虽然相关部门相继采取了很多措施努力提高煤矿井下供电系统的可靠性，比如改进井下配电装备、应用新技术成果等，但依然无法真正的确保煤矿的安全生产，由于人为因素导致的供电事故依然屡禁不止。不仅如此，供电部门为了避免安全事故的发生，每天不得不安排人手值班和线路维护，一定程度上降低了劳动生产率。因此，对于井下供电系统而言，实现电气自动化是必要的。

煤炭矿井建设未来的发展方向是集矿井综合信息化和自动化控制系统于一体的“数字化”矿井。就目前的煤矿供电系统而言，目前自动化电气控制装置还不多，大部分是在防爆开关中设置的各类保护功能，比如短路保护、欠压保护、过载保护等，采区内配电设备的联网功能较弱。只有实现遥信、遥测、遥控、遥调四遥功能和各种保护功能，才能真正实现井下变电所无人值守。

针对煤矿供配电系统的特点， KJ626煤矿供电控制系统利用地面电力自动化系统的各种先进技术，比如嵌入式技术、分布式网络技术等，开发了新一代煤矿电力控制系统，不仅实现了对煤矿地面和井下供电系统一体化的实时控制，还实现了矿井电网的自动化和现代化管理，具有广阔的应用前景。

3 KJ626自动化控制系统在矿用供电系统中的应用

3.1 矿用KJ626自动化控制系统的整体架构

该系统是全矿井供电网络实现自动化、智能化的完整方案，其主要包括：采区变电所保护自动化系统、井下中央变电所、地面配电所保护自动系统、地面变电站保护自动化系统、地面集中监控中心、移动变电站保护以及通讯分站等。其系统的拓扑结构如图1所示。

3.2 矿用KJ626自动化控制系统在供电管理中的设计思路

3.2.1 基于模块化电路设计构建分列运行方式

为使所有的生产环节都能够获得足够的电能，KJ626自动化控制系统采用的都是模块化电路设计（如图2所示），这样能够实现分列运行方式供电。

3.2.2 基于IEC1588核心通讯架构实现井上井下变电站、开闭所一体化管理

采用国际先进的IEC1588为核心通讯架构，实现井上井下变电站、开闭所一体化管理，同时就地分散分布式保护控制装置在实现保护、测控功能的同时完成积分电度计量的功能；系统采用特有的GOOSE通信技术能实现各装置式之间的快速数据交换，进而实现故障的快速定位，实现全线路准确快速动作，避免越级跳闸情况的发生，直接提高了供电可靠性；此外，还采用辅助信号源技术，实现了全供电网络内准确的单相接地点定位，从而可以快速准确的切除故障点，避免不必要的停电。

3.2.3 防越级跳闸管理，确保稳定供电

通常情况下地面中心变电站出线速断保护采用无延时设计，如此能够保护系统和设备，因为线路主要采用电缆方式且距离并不长，因此会和下级变电站出线或移动变电站的电流保护的动作区重合，从而失去选择性。系统利用IEC1588的GOOSE技术实现保护测控设备之间的快速信息交换，利用下级变电站保护动作或馈出线保护动作信号快速闭锁本线路保护的速断保护功能，从而实现选择性。

如图3所示，考虑极限情况线路末端短路仅靠电流定值无法满足选择性，所有流过故障电流的保护装置均能启动速断保护，本保护装置速断启动同时向上一级发出闭锁信号，同时检测下一级是否有闭锁信息发出，如果检测到闭锁信息则闭锁速断出口，否则经过一个短延时后跳闸，延时时间一般与GOOSE闭锁信息可靠传输时间进行配合，实际应用中在4级及以下出线延时时间大于50ms即可保证信息传输的可靠性。

如此确定各级线路保护的速断定值时无需考虑选择性，只需考虑灵敏度即可，实际应用中可以采用相近或相似的定值。

由于该本级保护装置具有短延时跳闸功能，一旦通信线路出现异常情况，那么利用该功能能够有效避免事故的扩大。

4 红柳林煤矿自动化供电管理实践

红柳林煤矿是由陕西煤业化工集团有限责任公司控股，神木县国有资产运营公司、榆林市国有资本运营管理有限责任公司参股组建、年核定生产能力1500万吨的大型国有股份制企业。该矿自2009年试生产以来，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，在供电管理中全面引入KJ626自动化控制系统。通过电网自动化控制，减少了供电管理中的人为操作的工作量，同时大大提高了供电系统的稳定性，取得了很好的成效（见表1）。

5 结论

KJ626自动化控制系统在平煤二矿供电系统中的应用，使得供电系统监控人员减少3人，同时供电系统的故障率和维护成本都大幅度降低，充分说明该系统对供电系统的优化改进确有成效。

目前中国煤炭行业的发展水平还比较低，但对所有电气自动化厂商来说这也暗示着其蕴含的潜力也非常大。只要能够做到充分了解煤炭行业的发展和趋势，并切实满足用户的需求，相信每个电气自动化厂商都能够找到自己产品的在这个行业的切入点。

参考文献：

[1]刘富强.多媒体及其关键技术在煤矿监测监控系统中的应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2015（12）：65-67.

[2]张申.煤矿井下综合业务数字网网络结构及其无线接入关键技术的研究[J].中国矿业大学学报，2014（4）：87-88.

[3]王晓东.探讨电气自动化在我国煤矿的发展现状及未来展望[J].科技与企业，2013（4）：99-101.

[4]谭得健，徐希康，陈琦.自动化技术、信息技术在我国煤矿企业的应用[J].工矿自动化，2013（11）：77-79.

第9篇

关键词：机械设计制造 自动化 发展方向

国民经济各部门的技术设备最重要来源就是机械制造行业，这也是工业制造业中最主要的方面，对于完善我国的产业体系所发挥的作用是非常巨大的。究其原因，机械设计与制造实现自动化的改革是促进机械设计和制造持续发展和创新的主要方面，因此则可以通过这个环节来实现整个产业发展的不断变革和创新。虽然我国近年来非常重视创新，但是与发达国家进行比较还是存在非常大的差距，所以，需要深入理解其真正的含义，并且探索出一条具有中国特色的机械设计和制造的自动化发展道路

1机械设计制造及其自动化特点

传统的机械设计与机械设计制造及其自动化之间存在很大的差距，其最本质的区别就是智能化和自动化。机械设计自动化主要是将各种技术进行综合应用，但绝不是简单的将机械设计与多种技术进行简单的堆叠，其本质是有机的结合多种技术，从而能够构建一个统一的整体，进而使智能化成为现代机械设计与制造自动化的主要特点

机械设计与制造的自动化能够完全的响应设备自身功能的需要。任何一款产品的内在要求都是特定的，这就是该产品被设计开发阿德主要目的，然而机械设计和制造的自动化则能够使产品能够很好的满足产品自身内在功能的要求。机械设计设计和制造自动化系统的实施，则能使产品从输入端到输出端都能够产生响应的输出，进而满足其自身功能的要求。机械设计制造自动化系统则是一种全面的符合性含义，其中不仅囊括了机电一体化，而且还将机电一体化产品纳入了其中，这就是产品的设计和制造以及产品功能的实现看成一个统一的整体来对待，但其内在的主要目的则是为了实现其内在的功能能够满足使用方的需要

2机械自动化的发展优势探究

2.1自动化机械操作简便

在我们在实现机械化控制功能的过程中，要全面的了解整个控制系统的功能，对其工作形式进行逐渐的更新，没有必要对产品的零部件进行改变，只是需要对其运行程序进行相应的调整和更新，通过不同的控制程序的编制和输入，实现设备自动化生产的目标，这样设备就能够按照所设定的程序进行各种不同模式的生产，因此我们能够有效的对自动化生产过程进行全面的监控，并且能够通过对其的诊断来制定相应的保护措施，以实现设备的自动保护。运用过程控制来简化整个操作过程，这样就能够简化基本的工作流程，通过对各种程序的有效控制来实现对整个操作过程的优化，真正的实现机械设计制造的自动化

2.2机械自动化适用范围广

在我们进行机械生产自动化的过程中需要对多种技术进行交叉使用，进而实现各种技术的有机结合，这就使得生产自动化过程中对各种技术复合使用，在进行自动调节，自动保护，自动控制和自动补偿的过程中，这些方面的功能则可以提高设备的安全性和可靠性，我们总结用户需求时，需要结合其具体要求的功能进行自动化设计

3机械设计及其自动化的发展方向

3.1微型化

1980年以来，机械自动化领域开始进行微型化设计，而且也开始投入到实际生产之中。国外则把该系统称为微机械自动化系统，或者是微电子机械系统，其所覆盖的范围是比较广的，任何大小不超过一平方厘米的机器自动化产品都在其范围之内，这主要是因为其精准度需要向微米，纳米的靠近。由于微机械自动化产品自身体积小，移动灵活，能耗低等特点，因此就将该技术应用于精确度要求较高的行业，比如军事信息，生物医学等方面，主要是由于这些行业所需要的产品必须要精确到微米或纳米，这样微电子机械系统就可以有效的地发挥其自身的优势。如今，微机械自动化的发展到达了一个新的时期，面临的挑战和机遇更多，如果无法进一步满足精准度的要求或不能实现更加精密的加工，那么微型化也就无法继续得到发展

3.2绿色化

工业的生产和发展极大地方便了人们的生活，但是其生产过程中对于重型机械和重金属的运用则对环境造成了比较大的影响。如何实现工业生产与环境的和谐发展已成为当今亟待解决的问题，因此，机械工程设计制造及其自动化，必须要将绿色化考虑在内。绿色化产品应主注重回收和再利用，通常情况下旧的重型机械在失去使用价值后都是被直接丢掉，对环境造成了沉重的负担，与此同时还造成了资源的浪费，因此对其的回收和再利用是非常重要的。世界各地的人们都非常重视绿色健康，中国作为世界上新兴的大国必须要与世界机械发展的方向相一致

3.3模块化

传统的机械设计制造行业存在非常大的竞争，自动化的产品的种类繁多，厂家更是比比皆是，所以实现机械设计行业的模块化是一项非常艰难的过程。因此标准的机械接口的研究和开发，以及统一的电源接口、机械自动化环境接口则成为了该过程的重要方面。因此，就可以在标准单元下对新产品进行开发，进而能够使生产规模得到显著的提高。显然，实现电气产品的标准化所产生的效果是显著的，不管是对生产标准的机械自动化产品的单位还是自动化机械的生产单位，模块化的实现能够使得机械自动化生产企业看到更管阔的发展空间

3.4智能化

21世纪以来，自动化技术不但使机械设计制造拥有了更加广阔的发展空间，而且对于各个领域都产生了重要的影响，将技术看做减轻人类负担的重要方面，所以自动化在机械制造中就实现了减轻人们负担的作用。这种智能体现在机器的自动化生产过程，将传统的控制理论与人工智能，心理学，计算机科学，运筹学，数学等知识进行结合，获得新的方法来模拟人工智能，这样就使得机器能够进行判断，形成相应的逻辑思维能力。同时，能够进行自主决策，在机器遇到故障是能够及时的处理，当机器能够自主的进行判断和产生逻辑思维时就已经达到了较高的水平，这样就使得人类对机器的控制更加便捷。当然，任何机器都不能完全摆脱人类进行全自动化的生产和作业，因此保留相应的人工控制和智能的链接还是非常必要的，这就保证了当生产过程中机器出现状况能够及时的进行解决

3.5网络化

众所周知，计算机和网络是第三次科技革命的主要成就，如今计算机技术也得到了迅速的发展。生活中我们能够感受到网络的优势，如洗衣机，洗碗机等。由于网络的迅速发展，地球更加倾向于整合，经济出现一体化，竞争也已经成为了世界范围内的竞争。网络的普及推动了自动化产品的普及，特别是对远程监控和网络检测技术具有显著的效果，该项技术的终端就是机械自动化的产品。各种家用电器使用网络进行连接，并以电脑作为集成中心从而形成家电系统网络，让人们在家中能够完全享受高科技所实现的便利

总之，机械设计制造及其自动化是在竞争激烈的当今社会的潮流，在这种形势下如何能够更好地进行创新，实现利益的双丰收则成为每个企业应该考虑的重要方面，因此就需要实现机械设计制造自动化过程的模块化和绿色化发展。本文以上的几个方面则根据不同的角度来分析机械设计和制造在未来的发展方向，但是，只有继续的探索和实践才能够实现其真正的发展

参考文献

[1]张伟玲.现代机械自动化制造技术分析 [J].中国科技博览 ，2011（26）

第10篇

[关键词]电气自动化设备测试

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120025-01

关于不断提高带有半导体器件的电气传动及自动化控制设备的可靠性,一直是业界人士十分关心的问题。对此,国家有关部门根据我国现状,提出了电控及自动化设备的可靠性测试方法,在现阶段使用的测试试验方法主要有:试验室测试方法;保证试验方法;现场测试方法。通过对电气自动化控制设备可靠性的测试,可以指导设计和工艺的改进。

一、可靠性测试的主要方法

要取得电控及自动化设备的可靠性等征量定量地评价其水平,首先要决定一个测试方法,根据国家电控配电设备质量监督检验中心提出的测试方法,当前常用的可靠性测试方法主要有以下几种。

(一)试验室测试方法。在试验室内,用一种规定的可控的工作条件和环境条件,模拟现场的使用条件,使被测设备如同现场所遇到的环境应力进行试验,将累计的时间和累计失效数等其它数据通过数理统计得到可靠性指标这是一种模拟可靠性试验,这种试验方法试验条件易于控制所得数据质量高所得试验结果可以再现,可以分析,但受试验条件的限制很难得到与真实情况相对应的数据,同时试验费用昂贵,由于这种试验一般都需要较多的试品,所以还要考虑到被试产品的生产批量与成本因素,因此这种试验方法比较适用于大批量生产的产品。

(二)保证实验方法。该方法是在产品出厂前将产品在规定条件下进行无故障的工作试验,俗称烤机,我们研究的电控设备通常由大量的元器件组成,它的故障模式是一种不以某几种故障为主的,随机的,多样化的形式来显现出来的,因此它的故障服从指数分布,也就是说它的失效率具有随着时间变化的特性。我们在试验室内对出厂前的产品进行烤机,实际上就是对产品的早期失效进行测试考核,通过对产品的改进,使失效率达到某一项规定指标后再出厂。这项试验主要是一种可靠性保证试验,而且所需的时间长,对大量生产的产品来说,它只能用于设备的样本,对小量,大系统生产的产品来说,它可用于所有产品。这种试验方法对电路复杂,町靠性要求较高台数又少的电控及自动化设备比较适用。

(三)现场测试方法。通过对设备在使用现场进行的可靠性测试记录各种可靠性数据,然后根据数理统计方法得出设备可靠性指标的一种方法。该方法的特点是试验需要的试验设备比较少,工作环境真实,其测试所得数据能真实反映产品,在实际使用情况下的可靠性,维护性等参数,且需要的直接费用少,受试设备可以正常工作使用。不利之处是不能在受控的条件下进行试验、外界影响因素繁杂,不可控,试验条件的再现性比试验室的再现性差。

现场测试分为三种情况:一种是在线测试,测试设备不停止运行;一种是停机测试,被测试设备停止运行;第三种为脱机测试,将被测部件从运行现场取出,放到专用的测试装备上进行测试。从测试技术角度上说,后二者更容易进行各种测试;对于复杂系统来说,往往故障和问题需要在设备运行时才能发现和定位,必须进行在线测试。究竟采取哪种方式进行现场测试,取决于故障状况和实际应用是否允许立即停机。

二、可靠性测试方法的选择

如何选择可靠性测试方法,可以从实践场地、试验环境、试验产品、试验测试程序等方面来推断。

(一)试验场地的选择。场地的选择原则,即如果要考核可靠性水平不低于某一指标时选择最严酷的试验场地,如果是为了测定正常使用条件下的可靠性水平,则应选择工作环境最为典型的试验场地,若为提供可靠的可比资料,则应选择有相同或近似的试验条件场地。

(二)试验环境的选择。由于电控产品的工况差异很大,选择了非恶劣的场地,设备工作在一般应力下,以保证测试的客观性。

(三)试验产品的选择。这方面的特点要有典型性。包含的品种也很多,造纸机电控设备、纺织机电控设备、矿井提升机电控设备。从性质上讲,产品属性有大型设备、中小型设备。从工作运行情况看,既有连续运行设备又有间断运行设备。

(四)测试程序及组织工作。试验的测试程序:要有统一的试验程序,如实验起始结束时间,时间间隔的确定,数据的采集,各种性能指标的记录,保障情况的记录,故障的排除等,都应有规格规范,并由现场试验人员严格执行。以保证测试的准确性、可信性。试验的组织工作:要有高效、严密的组织机构,对试验数据收集、整理。对试验人员的选定,试验工作的协调,试验报告的分析,及至最后试验结果的判断工作,还要通过这个组织把现场工程师、可靠性设计工程师、制造工程师联系在一起。其工作开展是通过组织的管理机构,对现场的测试进行全面管理,这样会收到比较好的效果。

三、现场可靠性测试方法

现场可靠性测试方法是一种较为实用的测试方法,通过现场测试,可以收集数据,对数据进行系统分析,得出故障工作时间,做为评估和制定考核指标的依据。

(一)现场可靠性测试目的。1.收集现场可靠性数据,进行可靠性评估,为制定合理的町靠性考核指标提供依据。2.收集现场的可靠性数据经过数理统计后得到可靠性数据指标。3.收集设备上元器件的可靠性数据,为今后元器件的使用提出可靠性指标。4.对设备的寿命特性进行考查,可帮助确定出厂时设备进行的烤机时间。5.收集现场的设备维修性数据,进行维修性评估。

(二)现场可靠性试验的条件。试验方法首先要求设备生产厂管理制度比较完善,工艺条件比较稳定和成熟,元器件进货渠道比较正规,制造的产品有品质保证,对于用户工厂,被测试设备的使用工厂,要求设备的工作条件符合产品的技术标准,最好是用户使用的电控及自动化设备量比较多一些,以使统计的数字更为可靠。

(三)可靠性数据统计分析。依据收集到的可靠性数据,按照点控设备可靠性指标体系的要求进行统计,计算有关可靠性特征,根据收集的数据通过统计计算表明,典型的国产电控及自动化设备的平均无故障工作时间。

四、结论

试验室测试并且通过对试验室测试所获得的可靠性数据与现场可靠性测试所获得数据进行比较更准确地判定设备的可靠性程度。因此笔者认为试验室实验是未来发展的方向。

第11篇

关键词：低成本；物理实验；自动化；电路设计

物理实验作为物理课程中重要的组成部分，具有独特的作用。成本高的物理实验不适于学校课程的学习，相反，低成本的物理实验能发挥它的优势，既能缩减开支又能帮助我们学习与应用物理知识。

一、低成本物理实验的意义

相比于成本较高且操作技术难度大的物理实验来说，低成本的物理实验就体现出了成本低廉与高级智慧的双重优点。这种实验不是完全依照于课本进行的物理学习，而是发挥我们学生的创新能力与知识点的融合来进行因地制宜的探索，创造出成本低廉却切实好用的发明。这个进行低成本物理实验的过程是对物理知识的理解和深化的过程，是源于课本又高于课本的过程，也是一个创作与研究的过程。低成本物理实验操作帮助我们打通了物理知识的任督二脉，使我们真正学懂了诸如电流、电阻等的物理知识，并将其转化为生活实际中能够用得上的技能。进行实验需要事前的计划，事中的动手操作与问题解决，事后的反思与总结，这前前后后的一系列过程帮助我们提升了思考问题的能力、创新思维的能力、解决问题的能力、克服困难的能力和沟通交流等的各种能力。这种发挥我们主动性的实验也让我们体验到了动手操作的快乐，调解了紧绷的神经，对于学习状态的改善以及其他学科的学习都具有促进作用。进行低成本物理实验让我们爱上思考、爱上创新、爱上操作，兴趣的趋势会让我们变得更优秀。

二、低成本物理实验自动化的电路设计

物理知识离我们的生活很近，我们通过低成本的物理实验完成了对家用调光台灯的光照自动控制，可以实现台灯在白天自动熄灭，夜晚自动点亮的效果。

（一）家用手动调光台灯的工作原理简介

我们知道了家用的手动调光台灯，是由白炽灯泡和调光电路两部分组成的，它的工作原理是将220V的交流电进行桥式整流和滤波，通过手动调节可变电阻改变整个电路中的电阻来控制灯泡两端处的电压，达到改变灯泡亮度的效果，这就是家用手动调光台灯的工作原理。

（二）新思路的构建

我们知道了手动控制台灯灯泡亮度的工作原理是通过改变电路中的电阻从而改变灯泡两端的电压实现的，那么就此原理如何将调节灯泡亮度的控制由手动改成自动是不是可以在电阻这里下功夫呢？我们进行了激烈的讨论与研究，最后一致同意，利用光敏电阻来实现对家用台灯亮度调节的自动化。

（三）光照自动控制台灯的制作与工作原理

我们利用导线将光敏电阻连接在台灯上，一旦台灯周围的光线减弱，光敏电阻MG便会呈现很高的电阻态，这样就加快了电容C1的充电速率，可控硅PCR中的导通程度就会增大，进而达到了增大灯泡两端电压的效果，一旦电压增大，灯泡的亮度就会提高；当台灯周围的光线增强时，光敏电阻MG便会呈现出很低的电阻态，这样就减缓了电容C的充电速度，可控硅PCR的导通程度也会减小，就达到了减小灯泡两端电压的效果，灯泡就会变暗；当可变电阻变到一定程度并且光照强度降低到一定程度时，灯泡就会熄灭。这就是将家用手动调节亮度的台灯改造成自动调节亮度的制作和工作原理。进行实验的过程中，老师告诉我们，应特别注意此项实验中的灯泡必须是白炽灯泡，必须保证是纯电阻负载状态下进行，不能用内含电感性负载的节能灯泡以免发生不必要的故障，造成器材损伤。

三、低成本物理实验存在的问题

经过大家的讨论和付诸实践，这个低成本的物理实验基本上取得了成功，实验利用了物理学科中的电学知识，我们在这个过程中将电阻与电压的关系这一知识点真正做到了融会贯通，体会到了物理的奇妙和动手的快乐，增加了学习物理的信心，提升了学习物理的兴趣。但是，这种实验尽管是低成本的，发挥了我们学生的积极性，却免不得仍然存在着一些问题需要解决。

（一）不能保证人人参与展示

在动手操作过程中，大家积极参与，但是到了展示环节，一般是从分好的小组中选择代表上台进行展示，这就使得参与展示的人是一小部分，得到锻炼的人也是一小部分，我们学生的参与性不高。

（二）没有完善的评价机制

像这种低成本的物理实验在课程体系中属于自主合作探究部分，这个部分还没有科学的评价机制，这就会降低我们的学习兴趣，不能使这种实验长久有效的进行下去。

（三）班级的文化氛围不够

这种实验课在学校的课程中还只是一小部分，单靠一科甚至是一科中的几节课来提高我们的各项能力是十分不现实的。目前的班级文化环境还需要进一步改善，动手操作实验的重要性还需要进一步强调。

四、结语

低成本物理实验对于我们学生来说是十分有必要的，利用低成本的物理实验进行电路设计将物理知识应用到生活实际中是学以致用的体现，也是符合现代教育观的行为。我们应配合学校和教师的教学，并不断提升自己的能力，尽快成长，报效祖国。

参考文献：

[1]王太军,唐忠敏.低成本物理实验之“自动化”电路设计———光照自控调光台灯的制作[J].物理教师,2013(10).

第12篇

关键词：航空电子设备；自动化；测试；关键技术；发展；故障

中图分类号：TP274 文献标识码：A

当今社会就是信息化战争的社会，为了进一步适应信息战条件下的作战要求，确保在电磁环境下还能够占据信息的主导位置，就要求信息作战平台装备的电子设备也逐渐复杂化、多元化，这些作战平台装备性能的好坏也会直接影响到整个信息作战的最终走向，而且这一复杂状况也给我们的设备维修人员在设备的维护上带来了非常大的困难。传统的维护模式一般都是对测试之后的设备根据测试的结果来对设备故障进行定位，一般定位的准确程度与维护人员的工作经验是有直接关系的，由于作战平台的装备一般较为复杂，不仅包含了雷达以及电子干扰等多种设备，而且随着信息技术的不断发展，设备新技术的引进，也使得技术管理人员在短时间内很难对电子设备都熟记于心，我们的维护人员刚刚记住这些电子设备，又出现了新的电子设备，工作人员维护认知的速度跟不上技术更新的速度，因此设备的后期维护也会很难得到进一步的保障。

1.计算机技术及自动化测试技术

当前社会发展主要是信息技术的发展，现代计算机技术以及自动化测试技术的发展也为我国的航空电子设计技术提供了有效的保证。同时也让设备的测试和故障诊断都进一步实现了自动化理。自动化技术的出现也进一步保证了航空电子设备的准确程度和故障检测率。由于测试和故障定位都是自动测试系统自主完成的，这样一来也极大降低了航空设备维护工作人员的素质要求，也正是因为这一特点也受到了人们的普遍关注，一般来说，自动化测试设备在使用阶段的频率是非常高的，而且使用起来也非常方便，但是这种自动化测试技术的难度是非常大的，自动化测试技术的发展在航空电子设备领域的用途非常广泛，我们此次主要就是针对自动化测试中的关键技术进行了详细地分析和探讨。

2.航空电子设备自动化测试关键技术难点分析

2.1 宽带微波系统

电子设备的功能随着设备的不断发展更新而变得愈加复杂，而且频带也非常的宽，一般来说，一个平台上的电子设备所覆盖的频段有时会到毫米波。也就是说我们的测试设备，其测试资源也一定要覆盖到整个被测试对象的应用频带上。

（1）大功率超宽带微波元件

我们的研究人员为了测试电子设备中发射机输出输入信号的功率以及频谱的参数信息，将发射机的输出信号经衰减器降低之后再进行数据测量。因此大功率的超宽频带衰减器微波元件是一定要存在的，但是由于受到电子元器件材料等外部因素的制约，使得在通信频段的超宽频带都已经非常成熟，但在雷达波段上，成熟度远远没有通信频段的成熟度高。所以说我们在航空电子设备自动化测试领域中，关键技术的研究重点主要集中在了雷达频段的研制上。

（2）超宽带天线技术

由于航空电子设备的覆盖频带范围非常广泛，因此所测试设备中采用的辐射天线也一定要运用宽频带的辐射天线，而且我国的航空电子设备元器件中，在雷达频段采用的宽带天线主要有平面螺旋天线和对数周期天线，在通信频段一般采用的是刀形天线。

2.2 故障自动诊断技术

对电子设备进行自动测试的主要目的就是为了检测雷达性能以及相关的电子元器件技术指标是否能够达到正常的标准，然后在根据检测的最终结构对故障进行精准定位，故障自动诊断技术是当前航空电子技术自动化测试中关键的技术手段，目前故障诊断的方法主要分为以下3类。

（1）基于解析模型的故障诊断

这一方法要建立在被测对象的数学模型上，通过将被测对象的可测信息由模型与检测信息进行比较，然后对产生的残差进行阶段性的处理，进而实现故障的有效诊断，而我们的维护人员还要根据残差的产生形式来采取不同的检测方法，目前较为常用的测试方法就是状态估计法和参数估计法，运用这两种方法进行维护是非常有效果的。其中，状态估计法的根本原理就是利用被测对象的解析模式以及可测信息设计的检测滤波器，运用滤波器来重建被测对象的可测变量，然后对系统的状态进行评估并构成残差序列，然后在序列中检测当中存在的故障，这样就能够对故障进行深入地分析。而此时要求的是所设计的系统都是可观测系统，这样进行维护工作也会更加方便。

（2）基于信号处理的故障诊断

这一方法主要是利用信息信号模式直接分析可测信号，提取信号与信号之间的幅值和频率等特征值，将这些数据信息用于故障的检测上，目前这一信号模式可测信号的方法有基于小波变换的方法、基于信息融合的方法以及基于自适应滤波器的方法等，在这些方法中，基于小波变换方法的多辨力分析特点非常的明显，它并不需要对象的数学模型，而且输入信号的要求也相对较低，计算量也在可靠的范围之内，可以说这是一种很有发展前途的故障诊断方法。

（3）基于解析的故障诊断方法

这一故障诊断方法主要是依靠已知被测对象的紧缺数学模型，由于在很多的系统中，精确数学模型是很难得到的，而基于解析的诊断方法需要已知对象的数学模型，这一方法还随着不同使用环境和不同的使用领域而分为基于症状的方法以及基于定性模型的方法。

目前基于症状的方法主要包括神经网络法、模式识别法以及专家系统法等，而在神经网络方法中，运用最多的就是基于多层次的感知器神经网络理论，神经网络故障诊断方法的自适应能力也是非常强的。

3.航空电子设备故障自动诊断的关键技术分析

故障诊断技术在理论上取得的进步比较大，但是一些关键技术问题并没有得到真正的解决，主要的原因是因为故障诊断的敏感性问题，也就是说被测对象的故障具有较高敏感性的同时，对噪声、干扰的不敏感性也是非常的明显，这也就导致很多的故障诊断出现失误的几率会加大。再有就是要求我们的故障诊断人员找寻出合适的科学的诊断方法，设计出合理的计算机诊断软件，不断提升故障诊断的速度，并能够对故障进行实时诊断。第三还要求我们的研究人员设计出先进的故障诊断技术，创建一个完善的诊断系统，实现故障自主诊断。最后还要求我们的维护人员利用多故障假设模型，从而实现多故障的诊断耦合，进一步解决故障与故障之间存在的耦合问题，更好地实现对故障的诊断和解决。

结语

航空电子设备自动化测试是我国一直不断研究的高精准高深度测试系统，我们此次分析了电子设备自动化测试以及故障诊断的相关关键技术问题，通过分析我们得知，被测设备本身的可测量性能的好坏会直接影响到测试的最终结果，而航空电子设备自动化测试关键技术中，设备采用模块化结构以及相关的故障诊断方法对提高航空电子自动化测量的效果和故障诊断的效果都是非常有帮助的，希望此次探讨可以为我们航空电子设备的自动化测试发展提供有效的帮助。

参考文献

第13篇

自动化调试借助差动保护的方式，利用数字算法来实现多种保护的功能，这种自动化调试技术的操作简单，而且维护也非常方便，受到了人们的欢迎。在应用的过程中需要对差动保护装置的精度和算法功能进行测试，一般是通过现场试验来完成的。在微机差动保护中，机械电气设备变压器的接线方式以11点比较常见，变压器的差动保护接线方式常见的是Y/Y接线方式。但是这种接线方式容易导致保护装置两侧电流产生相位差，为了消除电流的相位差，需要对内部软件进行调试来实现相位的校正。在进行单相接线实验的过程中。A、C两相电流，而且它们的幅值大小相同，相位差为180°，再在Y侧加上A相电流，此时A相的相位和侧的A相相位之差为180°，这样就做好了接线工作。当条件合适时，可以考虑进行三相实验，这种情况下侧输入电流的相位和Y侧的相位应当遵循相应的差值。目前数字式机电设备满足了单相实验和三相实验的要求，而且通过检验其实验结果都非常可靠，所以可以应用到机械电气设备的差动保护中。

2煤矿机械电气设备自动化调试的配套措施

2.1严控设备调试和移交程序

为了保证机械电气设备自动化调试的顺利进行，应当加强设备调试和移交的管理和控制，保证设备调试的质量。煤矿企业应当加强对设备调试的招投标管理，做好投标企业的资格审查，在招标的过程中只选择施工能力良好的企业，要详细检查投标企业的资质等情况。在签订调试合同时，应当要求调试企业缴纳一定数额的保证金。煤矿企业要参与到机电设备的调试过程中，加强调试过程中的协调和管理。对于参与调试企业来说要先进行静态测试，然后再进行动态测试。静态测试是在切断电源的情况下，对电气设备进行检修；动态测试是在通电的情况下对电气设备的进行检修。在实际的调试过程中，对于大部分电气设备来说应当先进行静态测试，这样能够有效保证设备和人员的安全，防止造成比较大的损失。在通电之前应当首先对电气设备电阻进行测量和分析，在保证设备安全的情况下进行通电检修。

2.2做好设备维护阶段的管理

对于电气一体化设备来说，需要加强其维护阶段的质量管理工作。当机械设备发生故障时，往往会影响到电气设备正常的工作状态，使电气设备不能够发挥其应有的功能。在维修的过程中应当认真分析设备的表面现象，通过分析现象来确定导致故障发生的原因。对于电气设备来说导致其故障的原因一般情况下并不是设备本身的问题，在检修的过程中可以首先检查机械设备的情况，在排除了机械设备故障的情况下再认真检查电气设备的故障，这样能够提高维修机械电气设备的效率。在维修的过程应当遵守先公用电路，后专用电路的方式逐步排除故障，这种方法相对比较高速、有效。同时在维修的过程中应当首先排除常见的故障形式，然后再专门针对疑难问题。在维护的过程中可以加强对维护人员的培训工作，使工作熟悉相关的故障形式，积累经验，提高维护的效率。

3结语

第14篇

关键词:配电网 运行管理 10kV 自动化

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0134-02

城市10kV配电网络系统是一个包括变电站、10kV配电网和用户在内的运行、监控、维修、用户管理的综合管理系统。安全、优质、经济地供电,是对现代电力系统运行的三大要求。其中,以安全最为重要。为保证电力系统的安全运行、保证电业工作人员和市民公众的生命安全,必须在配电网络运行过程中不断对其进行监测、分析和控制,实现运行管理的自动化。

配电自动化包括电网运行、运行计划及优化、维修管理和用户接口管理及控制等4个主功能,这些功能之间有着十分密切的联系,而安全管理则贯通在整个系统之中,防人身触电、防误操作、绝缘老化检测、故障快速切除等工作是配电运行管理的重点。

1 仿真技术在人员运行培训的应用

仿真技术可应用于变电站运行分析和操作员培训,使操作员更易于掌握操作规程和技能,在短期内提高电网运行人员操作水平,提高电网运行安全性。

2 信息技术在配电网运行管理的应用

信息技术主要用于设备管理、在线状态检测、用电管理等方面。由于安全是现代电力系统运行的重要指标,因此,为保证电力系统的安全运行,必须在运行过程中不断对其进行监测、分析和控制。以绝缘系统为例,其寿命在很大程度上决定了整个设备的运行寿命。电力设备的绝缘系统在负载运行过程中,长期处于电、机械、化学和具有某些不确定性的环境等应力或者因素的作用下,不可避免将逐渐老化;在系统的薄弱环节,甚至还会导致绝缘缺陷的出现,如未能及时察觉并采取适当的修复措施,就有可能引发运行事故,造成多方面的损失。因此,解决绝缘的问题,成为电力和相关行业所关注的重要课题。配电网络的运行管理通过自动或手动方式,遥控和监测高压配电线上的开关设备和线路参数,以便实现自动隔离故障区间、以最佳的方式恢复非故障区域供电,为用户提供经济、可靠、稳定的电力供应。配电自动化系统(见图1)必须具备以下运行管理功能。在站内或馈线故障时,自动进行故障检测、隔离和恢复。

(1)供电恢复的最佳过程由计算机给出,并能自动实现供电恢复。

(2)当发生过载或进行维护工作时,自动实现负荷平衡的配电网供电过程。

(3)变电站和馈线的监视实时地显示在带街区图的图形显示器上。

(4)给出用户和设备的连接信息。

(5)可打印出各种记录和报告数据。

(6)可为操作者训练提供仿真过程。

3 配电自动化系统

配电自动化系统由主站系统层、变电站自动化系统层或配电子站层、通信系统层和站端系统层四个层次组成(见图2)。按硬件和软件分包括以下部分。(1)智能开关。(2)通信网络。(3)监控、监测终端,FTU。(4)配网自动化SCADA。(5)配网自动化的基本高级应用软件。(6)SCADA与地理信息系统(GIS)的一体化。(7)系统仿真软件。(8)配电工作管理系统(包括网络分析、运行管理、设备检修管理工程设计、施工管理、配电规划设计系统等)。(9)用电管理自动化(包括远程载波抄表系统、客户信息系统、负荷管理系统、用电营业管理系统、用户故障报修系统)。(10)配电网能耗管理系统(如能耗统计分析,配电网在线经济运行和变压器负荷管理)。(11)和其它系统的接口(MIS系统等)。

3.1 智能开关

它既可以无须通讯线路实现电网的自动诊断故障、自动隔离故障段、自动恢复非故障段的供电,也可以与通讯系统相接,通过子站与主站的控制单元实现遥测、遥控自动化。分段模式的开关功能有:延时合闸,失电分闸,合闸闭锁。联络模式的开关功能有:延时合闸,时限闭锁,脉冲闭锁,两侧来电闭锁,一侧来电闭锁,闭锁自动解除。

遥控接口可监视开关装置,正确指示开关的分/合/接地的位置。设有备用电池以便在失电时操作开关装置。遥控接口可通过一个开放的协议与控制中心通讯,也可与不同的通讯介质如PSTN模块,无线电,光纤,DPLS等进行通讯。合理选用通讯的方法是快速重组电网的一个重要因素。

3.2 监控、监测终端

包括出线开关终端、分段开关终端、联络开关终端、开闭所开关终端、小区划变开关终端等,其基本的功能是信息的采集和处理、接受并执行遥控指令、事件记录及上报、闭锁功能、电源失电保护、参数设置、自诊断、自恢复、通讯功能。

监控、监测终端的主要特点如下。

采用交流采集,可检测电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电能等高精度的数据。具有强大的通讯功能,支持多种通讯规约,开放的通讯方式。具有遥控功能。

3.3 通信网络

为了提高系统的控制管理能力和减少通讯端口设备,提高系统的可靠性,将系统分为若干子群,每个子群由几十个监控终端组成,并由一个通讯控制器管理。通讯控制器起承上启下的作用,对于上位,它接收从后台发来的各种指令,对下位,收集数据和转发后台的指令,并控制上、下位的通讯。对RTU、FTU等监控终端通讯通道的状态及通讯质量进行监视,当主通道的通信出错达到预定极限或此通道中断时,系统能自动切换到备用通道。可在线启停、切找通道,并进行运行监视报警,并对各通道的通讯出错次数进行统计。在网络接入方式时,也能进行正常的监视、报警提示。

3.4 扩展SCADA系统的功能

路数据库道河流数据库铁路数据库筑物数据库建

(1)功能的投切。

根据用电网的实际运行情况,由值班调度员通过控制方式进行远方微机装置的功能进行投入或退出的操作。

(2)定值的修改。

根据电网的运行方式,由值班调度员进行远方设备或修改微机装置的某些定值。SCADA系统里的系统遥控操作必须按照顺序进行,因此提供防误操作的设置功能。

(3)拓扑网络着色。

通过网络拓扑分析,支持图形的线路动态着色功能和潮流方向标志功能。可实现线路检修停电着色,线路开关的分、合闸着色,线路带电着色,线路过压着色,线路电压等级着色,用动态流动的虚线或箭头等方式显示潮流方向。

(4)故障录波分析。

能搜集带有故障录波功能的FTU的数据,对其进行分析并给出波形。

(5)故障分析模块。

可以对各种方式进行故障计算,如:基于实时态的在线故障计算,确保开关的正常运行、基于研究态的离线故障计算,校验电气设备的性能。对称短路和各种不对称短路故障的计算。各种断线故障的计算。同杆并架线的跨线短路故障的计算。能处理电力系统的复合故障计算和分析研究。能直接在单线图上给出故障电压电流的相分量和序分量。

(6)故障隔离和恢复模块。

适用于任意结构的配电网络,如辐射状、网络状、多环网络等;并可以处理系统的多重故障。能进行系统的实时分析,与故障分析、系统的在线潮流、防误操作等模块紧密集成,根据SCADA系统采集的实时信息,采用软件智能方式对全网进行实时分析和判断,准确判断故障位置,保证系统安全。根据网络的实际连接方式和负荷水平,对多种故障恢复方式进行安全性和网络线损坏等经济性的校核比较,在确保系统安全性的前提下,给出最佳的故障恢复方案,使配变负荷的分配尽可能平均、尽可能减少停电次数、电压质量尽可能好等多种目标。经防误操作校核,恢复方案可以直接提交SCADA系统进行自动遥控处理,或者供调度员手动执行,二者可以方便设置。

充分利用FTU的采集数据,利用电压、电流的突变量来对故障进行定位判断,使定位准确、快捷。

4 结语

随着城市配电网的大规模改造,配网自动化管理的应用也在不断地增加。本文所介绍的10kV配电网运行管理自动化系统,包括了人员技能培训、信息技术应用、自动化系统的组合等方面的探讨,有助于配电网管理部门实现自动化管理的要求。

参考文献

第15篇

关键词：自动化；硬币包装机；设计创新；研制

1 概述

纵观国内外硬币包装处理技术及其设备研究的发展趋势，在朝着多样、自动和小型智能化方向发展，硬币包装机构实用性的研究与开发应以“简单实用、操作方便、安全可靠、成本低廉”为原则。随着辅币的硬币化的推行和硬币投放量的增加，有更多的银行储蓄所、超市商场、公交部门等面临硬币处理和规范化硬币回笼的实际问题。同时，随着近年来基础技术研究的进步，此方面的设备和技术也面临着更新换代。可以说，开发出适合我国国情的、性能先进、功能完善、符合我国使用标准和使用规范习惯的自动化台式硬币包装机来满足广大用户的需求，是有着重大的现实意义的，产品也肯定有着广阔的应用前景和良好的经济前景。

2 系统的结构及工作原理

自动化台式硬币包装机的应用，相比较现有的硬币包装技术，采用了转盘机构，传送带机构，弹簧压紧机构，滚轴送纸机构等实现了硬币的自动整理包装，并且产品中压紧装置模仿车床中顶尖工作原理，使硬币在压紧状态下能够保持旋转，同时送纸机构把纸送到旋转的硬币表面上，然后完成一系列动作，最终实现硬币的计数，堆叠，包装等一系列动作。

2.1 用总体运动系统

如图1所示，硬币通过转盘的转动而落到皮带上，再由皮带传送到集币筒中，压好压紧装置，把纸送到集币筒中，硬币旋转而把其自身包好。

2.2 控制要求

控制转盘电机正反转，并且自动循环，并且在一定时间（设定值）后立即停止。

控制传送带电机在转盘电机启动前一秒启动，防止硬币卡在传送带上。并且在转盘停止后的一定时间（设定值）停止。

控制滚筒电机在转盘电机停止后的一定时间（设定值）开始启动，启动一定时间（设定值）后停止。

2.3 PLC控制程序

（1）控制传送带电机启动以及停止

按下开始按钮，传送带电机启动，由计时器T70控制转动时间（初设值25秒）。

（2）控制转盘电机正反转以及停止

由计时器T63（初设值1秒）触发中间继电器M1。通过中间继电器，控制电机的正反转，通过调节T66调节正转时间（初设值5秒），调节T65调节反转时间（初设值1秒）。由计时器T64（初设值20秒）或者计数器C0（初设值50）控制转盘电机总转动时间。

计数器C0对传感器输入信号计数，计数值即钱币数目50。当计数器计数到达50后，控制转盘电机停止转动，触发计时器T67（初设值6秒）计时，由T67控制滚筒电机开始转动，由计时器T68（初设值15秒）控制滚筒电机停止转动。

3 系统的优化设计与创新

3.1 系统的优化设计

3.1.1 总体设计

自动化台式硬币包装机能否实现既定的功能关键在于各电机同时转动时各机构能否协调稳定的工作，因此只有设计好各电机的结构尺寸才能合理、协调地实现其功能。

（1）转盘电机和传送带电机：P=14w，N=110r/min，电机轴直径R=7mm，可计算该电机的扭矩与扭力。

T=9549P/N=9549×0.014÷110=1.215N・M

F=T/R=1.215÷0.007=173.62N

（2）堆币筒电机：P=8w，N=150r/min，电机轴直径R=7mm，可计算该电机扭矩与扭力。

T=9549P/N=9549×0.008÷150=0.509N・M

F=T/R=0.509÷0.007=72.71N

（3）送纸电机：P=10w，N=30r/min，电机轴直径R=6mm，可计算该电机扭矩与扭力。

T=9549P/N=9549×0.01÷30=3.183N・M

F=T/R=3.183÷0.006=530.5N

（4）同步带：型号：HTD5M，齿型：T型齿，节距=5.00mm，带宽=30mm，齿高=2.06mm，带厚=3.8mm，周长=595mm，齿数=119齿，拉伸强度≥160N/mm，参考力：130N/mm（伸长率≤4%），硬度：75±5。

（5）同步轮：材质：铝合金，齿型：HTD5M，齿距：5mm，内孔径：12mm，齿面外径：39mm，档边外径：44mm。

（6）轴承及轴承座：我们选用标准件：KFL08、KFL000、KFL001。

螺钉：M4，L=15mm，20mm若干；M6，L=15mm，20mm若干，M3，L=15mm自攻螺钉若干。

（7）弹簧：线径d分别为0.8mm和1.5mm，展开长度L约为80mm和40mm各一根。

（8）亚克力板箱体：拉伸强度65MPa，弯曲强度110MPa，介电和电绝缘性能良好。

3.1.2 强度与刚度校核

自动化台式硬币包装机对滑箱板与箱体板的强度设计没有特别要求，必然满足使用条件。对于轴，由于其功率大概14W，径向剪切应力也在许用应力范围之内，对于导杆，其承载了整个滑箱以及大部分轴的重量。为此结合此作品的结构及设计要求对导杆件进行了校核。

3.1.3 压紧装置压紧力计算与校核

对压紧机构进行分析，显然，筒中硬币在压紧前提下能够转动的条件为压紧固定圆筒中的弹簧弹力小于堆币筒电机输出的力，首先计算堆币筒电机的输出扭矩与扭力。

T=9549P/N=9549×0.014÷110=1.215N・M

F=T/R=1.215÷0.007=173.62N

现计算弹簧下压的弹力：

由胡克定律可知：F=kΔx

其中：F为弹力，k是劲度系数，x是弹簧形变量压紧装置中所选用弹簧的部分参数如下：

上弹簧：线径d=1.5mm外径Do=14mm有效圈数Nc=6

下弹簧：线径d=1.0mm外径Do=13mm有效圈数Nc=13

两段弹簧所用材料均为碳素钢，由以上数据可计算弹簧的劲度系数：

K=G・d4/（8NC・Dm3）

其中：G=线材的刚性模数，单位N/mm^2（即切变模量）：碳素弹簧钢丝（如65Mn）以及常用弹簧钢丝79000；不锈钢丝71000，硅青铜线G=41000（其他详见机械设计手册（第五版）第三卷P11-10）。

d=线径

Do=外径

Dm=中径=Do-d

N=总圈数

Nc=有效圈数=N-2

代入数据可计算得：

K1=（7900×1.5×1.5×1.5×1.5）÷（8×6×12.5×12.5×12.5）=4.27N/mm

K2=7900÷（8×11×12.2×12.2×12.2）=0.501N/mm

上下弹簧压缩量分别为Δx1=10mm，Δx2=40mm，可计算上下两段弹簧总压紧力：

F压=F1+F2=k1Δx1+k2Δx2=4.2710+0.50140=62.74N

因此满足机构转动条件。

3.2系统的创新点

本系统采用了转盘、传送带机构、弹簧压紧机构、送纸机构及亚克力板箱体等组装而成，产品长430mm，宽230mm，高364mm，硬币通过转盘的转动而落到皮带上，再由皮带传送到集币筒中，压好压紧装置，把纸送到集币筒中，硬币旋转而把其自身包好。其结构简单，操作方便，安全可靠，成本低廉。

（1）使硬币整理包装自动化，节省了大量的人力、物力、财力。

（2）一箱多用，把硬币的计数、堆叠、包装三个部分巧妙的集结在一台机器中，提高硬币包装的效率。

（3）该产品中压紧装置模仿车床中顶尖工作原理，是硬币在压紧状态下能够保持旋转。压紧机构由圆筒、压紧轴、弹簧、轴承座、圆形底座等部分组成。由双弹簧结构组成的压紧装置，上部分弹簧控制压紧，下部分弹簧用于复位。用一个小轴承座两根轴连接，使压紧装置可同时实现压紧与旋转的功能。

（4）巧妙利用上下两段弹簧实现自动锁紧和松开功能。

（5）外箱透明，方便携带。用铰链连接分瓣式堆币圆筒，方便硬币的拾取，节省了产品内部空间。

4 研制方案

为了方便地实现设计思想，即让硬币的计数、整理、包装准确而有效，机构巧妙简单，彰显机械魅力，作者用到了旋转转盘、带轮皮带、弹簧推杆、轴承座、螺纹螺母等构件。根据实际需求及美观，提出了以下两个方案：

方案一：（图3）此方案采用了转盘旋转甩币，再通过皮带把硬币带到漏斗中，使硬币在集币筒中堆好，随后凸轮压紧机构把堆好的硬币压紧，使硬币旋转起来，送纸机构把纸送到旋转的硬币上使纸卷在硬币上完成包装。

方案二：（图4）考虑到凸轮的加工成本与压紧效果的欠缺，所以我们把压紧装置由凸轮压紧装置改为了利用上下两段弹簧实现自动锁紧和松开功能；为了减小箱体的体积，我们把由原来的移开下硬币旋转支撑轴，使包好的硬币落下取出，改为把集币筒做成两瓣式的方法，不仅节省了空间，还为钱币的取出提供了便利。

本系统目的在于解决现有包装硬币技术中人工计数和包装的缺点。提供一种能实现硬币计数，堆叠，包装等一系列动作的机器。该机器具有结构简单，使用方便，成本低的特点。

本系统为了实现以上目的而提供的技术方案包括转盘、传送带机构、弹簧压紧机构、送纸机构及亚克力板箱体等组装而成，产品长430mm，宽230mm，高364mm，硬币通过转盘的转动而落到皮带上，再由皮带传送到集币筒中，压好压紧装置，把纸送到集币筒中，硬币旋转而把其自身包好。

所述的自动化台式硬币包装机能实现硬币的计数，堆叠，包装等一系列动作，具备以下几个功能和特点：

（1）能准确的实现硬币的计数功能；（2）能快速的完成硬币的包装功能；（3）具有结构简单，操作方便，安全可靠，成本低廉的特点。

5 技术路线（图5）

6 结束语

传统的硬币包装机开发了手工计数、包装一体的技术，在此基础上针对现有的硬币包装机存在的问题进行结构设计及功能优化，研制出能准确的实现硬币的计数功能，能快速的完成硬币的包装功能，具有结构简单，操作方便，安全可靠，成本低廉的特点的自动化台式硬币包装机，方案科学可行，技术路线可操作性强，具有较大的参考价值。

参考文献

[1]肖丽英.YB50全自动硬币计数、包卷机的研制[J].包装工程，2003.

[2]朱喜林，张代治.机电一体化设计基础[M].北京：科学出版社，2004：265-280.

[3]刘乘，李晓刚.PLC在包装机械上的运用[J].包装工程，2004，25（2）：51-53.

[4]谬常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

[5]王田苗，丑武胜.机电控制基础理论及应用[M].北京：清华大学出版社，2003.