第一篇：PLC对电气自动化控制的应用论文
引言
随着高新技术的发展，自动化系统逐渐应用到工业生产领域。PLC技术的应用，不仅解决了传统电气控制系统内部结构复杂，可靠性低，能耗高等问题，而且节省了大量的人力物力，保证了控制系统的工作质量。推动了我国工业转型和健康发展，受到越来越多专业人士的关注和重视。
1、PLC概述
（1）PLC的概念。在国际电工委员会(IEC)的标准中，可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，简称PLC)的定义为：可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。在系统运行过程中按照用户的实际需要在系统软件支持下，保证系统功能的正常发挥，其工作原理是按照“串行”的工作方式，扫描各个输入点数据，并发送给输出点相应的信号和数据，中央处理器会直接显示在执行的程序命令，一直到整个程序全部运行结束。结束后会周而复始的重复这一过程。PLC硬件构成一般分为箱体式和模组式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模组式PLC，有CPU模组、I/O模组、内存、电源模组、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。电源对于PLC的系统运行有重大意义，一旦电源出现了问题，PLC将无法正常运转。所以PLC的生产厂家非常重视电源的质量，电源自身的特性决定了所提供的电压只能在小范围内波动，并且需要注意电源在运行过程中要和交流电网形成协调配合，这样才能保证持续供电[1]。CPU在PLC系统运行中的作用也至关重要，如果PLC是一个人，那么CPU就是这个人的大脑，没有大脑就无法处理信息和存储数据，就无法工作。在系统运行中它最大的作用就是判定PLC控制系统的状态，之后将存储好的数据发送到对应的输出设备当中，这样可以确保PLC始终处于良好的运行状态当中。（2）PLC的特点。首先，PLC的性价比高，这主要体现在功能上，有些功能只有通过PLC系统才能实现，因为系统中有许多编程元件，具有非常强大的控制功能，可以有效的调整和控制整个电气自动化系统，并且进行集中化处理，提升工作效率。其次，PLC的操作便捷，不需要有非常专业的计算机知识，程序简单，易于操作是PLC最显著的特点。只要懂得编程语言即可，也不需要较长的系统开发周期，这就减少了操作量，提升了工作效率和工作质量。最后就是对硬件条件有很强的适应能力。PLC有完善的自我检测功能，故障率低，即使发生故障，检修和维护也非常简单，可以在短时间内处理好，保证了系统的稳定[2]。
2、PLC在电气自动化控制中的实践应用
随着PLC技术的更新和完善，此技术已经广泛应用于电气化控制的实践中。其中有：顺序控制、开关量控制和闭环控制三个方面。（1）顺序控制。随着环境污染的加剧，国家越来越重视节能减排和工业可持续发展，在工业生产中降低能耗增加效率是我们一直在追求的目标。PLC技术的应用，实现了对单独工艺的流程和对全长生产工作的协调与控制。例如在煤炭系统中，一个好的煤炭自控系统设计可以使生产更加平稳的进行，同时使用过程中显著提高生产效率。煤炭控制系统采用的是分层式网络结构，这种结构可以有效的监督和控制相关设备，现在煤炭系统基本实现了PLC控制，提高了生产稳定性，减少了工作人员工作量，减少人力和物力的资源浪费[3]。（2）开关量控制。在应用PLC系统的过程中，就是把虚拟继电器当做机械继电器，所以在运行过程中不考虑反应时间，也不需要考虑返回量，在这样的情况下，系统运行过程中开关量控制方面做得很好。由于PLC不需要大量实物元件和软继电器，提高其稳定性。没有多余元件干扰，维修更简便，功能仍全面。在电气自动化工作中，这项技术应用到了自动切换系统，显著提升了运行速度。同时，PLC技术可以使系统备用电源自动投入装置，在火力发电系统中增强了系统的可靠性，被广泛应用于电业局生产中。PLC控制系统不仅可以减少辅助开关数目，也可以集中显示和控制多台断路器的信号，这样系统就有了逻辑判断能力，提升了系统的抗干扰力，实现了系统高效可靠运行。（3）闭环控制。电气自动化系统有多种电机启动方式，如现场控制手动启用、自动启用，机旁屏手动启用等。与其他控制手段先比，闭环控制保持了系统设备的相对独立性，能够保证系统设备在没有其他控制量来源的时候，能够维持系统社会的正常运行.闭环控制是基于系统人机交互实现的，以机旁屏手动控制为例，在系统设备运转的过程中，系统各项参数会以数据的形式出现在机旁屏上，而操作人员可以通过这些数据对系统设备运行的状态进行及时的了解，并基于系统运行的需要，对相应的运行参数进行调整，进而保证系统设备生产活动的顺利进行。
3、结论
PLC系统在应用的过程中能够体现出强大的功能，不仅克服了传统系统的缺点，更提升了工作效率。随着科学技术的进一步发展，PLC系统会更加优化和完善，应用范围会更加广泛，应用程度会更加深入。
第二篇：PLC对电气自动化控制的应用论文
1、PLC实践应用主要优点
在PLC系统应用实践中，我们对其主要技术应用内容进行了技术分析，发现这一技术在实践应用中具有以下的优点。一是自动控制过程反应较快。在PLC系统应用实践中我们发现，技术人员使用了新型的自动化管理辅助继电器完成控制工作。较之传统的机械式继电器,这种继电控制技术在应用中使用了内部逻辑关系进行控制处理。所以在实际控制过程中，其控制的节点变位时间几乎为零，极大的提高了自动控制的反应速度。二是控制过程的可靠性高。在PLC系统控制技术应用实践中我们发现，这一控制系统在实际技术应用中具有良好的抗干扰能力。特别是在使用情况较为复杂的工业生产环境中，PLC系统的较之传统控制系统而言，其抗干扰高特点保证了生产系统控制可靠性的提高。三是控制操作方法简单。在PLC系统控制实际过程中，控制指令是通过较为简单控制过程完成的。这些较为直观地操作方式，即使是初学者也可以较快的掌握。这种操作简单地特点，对于控制管理的开展具有极大的实际作用。
2、PLC系统控制主要应用探析
2.1完成对电气系统的顺序整体控制
在实际的电气系统控制过程中，利用控制技术完成系统工作顺序控制，是控制系统的重要内容。这一技术控制系统在实际控制过程中可很好的提高控制系统的工作质量与效率。在PLC控制系统实践应用中，我们发现这一控制系统在顺序控制管理中具有良好的工作方式，所以在实践应用中，可以很好地代替传统的继电控制系统，完成工业生产的电气控制工作。在实际应用中，我们对PLC控制系统的顺序开关模式进行了实践考察，发现其主要功能包括了以下内容。一是在当前的PLC控制系统实际应用中，顺序控制系统不仅可以完成单独控制过程，还可以利用信息模块与通信总线连接的方式实现整体系统，乃至生产车间的整体控制。二是在PLC控制系统中，控制主要过程是通过集控室管理完成的。这种独立集中地控制管理模式可以很好地保证自动化管理效率的提升。正是因为PLC控制系统在电气顺序控制过程中具有以上优势，所以其在自动化控制研究中的作用得到了极大的提升。
2.2完成对电气控制系统的稳定化控制
在传统的电气系统的控制过程中，电气系统的控制过程主要是通过电磁型继电器控制系统完成的。在实际工作中，由于这一系统主要采用电磁元件进行控制。但是在实际控制过程中，这种控制系统的可靠性性较低，并存在接线复杂、维修困难等诸多问题，影响了其使用质量。而在PLC控制系统的实际应用中，因为其在实际运行中采用了软继电器进行控制操作，起高了其控制的可靠性。同时在操作过程中，工作人员可以利用简单的操作过程完成控制工作。正是因为PLC控制系统具有以上的优势，保证了其在电气控制系统的开关量控制，可以发挥出良好的作用。特别是其具有的稳定性强的特点，在实际电气控制过程中可以发挥出以下作用。一是稳定性较强的特点，可以保证电气控制过程的质量与效率的提升，确保生产产量的提升。二是稳定性强的控制过程，可以避免安全事故的产生。在实际的电气控制过程中，良好的开关量控制可以很好地保证系统稳定运行，是安全生产的必要技术支持手段。在实践过程中我们发现，PLC系统良好的稳定性特点保证了系统开关量控制的稳定，是自动控制系统的重要技术支持手段。
2.3完成对电气控制系统的自动化管理控制
在实际的电气控制控制管理中，PLC系统的自动管理控制状态在系统控制运行发挥着重要作用。在实际中我们发现PLC自动控制系统在实际控制过程中，包括了以下工作。一是快速反应的自动化控制处理。与传统的继电器系统相比较，PLC控制系统在实践中因为其对控制反映的时间几乎为零，这就使得其控制过程中的整体反应速度高于传统的控制方法。这种高速反应的控制过程是实现自动化控制的重要保证。二是稳定的连锁化控制过程。在电气控制过程中，自动化处理中连锁控制中时间差的控制极为重要。在PLC控制系统中，由于其控制的稳定性较高，保证了连锁控制的顺利完成。
3、技术应用未来发展趋势研究
在PLC控制系统的技术发展中，我们结合系统技术应用与生产实际情况，开展了技术应用发展未来趋势的研究。在研究中我们发现，PLC控制系统技术的未来发展趋势主要包括了以下内容。
3.1提高系统整体的抗干扰性
在PLC控制系统实际应用中，其良好的.抗干扰性特点为自动控制的完成提供了保障。所以在PLC控制技术的研究中，我们必须加强对系统整体抗干扰性的技术研究工作，特别是在高温高湿等较为恶劣的生产环境，以及生产过程中电磁干扰严重的生产环境中，提高系统整体的抗干扰性，对于技术的进一步应用具有极大的作用。
3.2系统控制管理的网络化、数字化趋势
随着PLC控制系统的应用的推广，如何更好地提高其自动化过程就成为了我们研究的重要内容。在这一过程中，控制系统的网络化、数字化的应用就成为了我们研究的重要内容。在实际研究过程中，数字化、智能化控制技术在PLC控制技术应用得到了广泛应用。
4、结束语
随着现代化工业生产中自动化控制技术的不断发展，传统的继电器控制系统因其技术中的缺陷影响了自动化控制技术的发展。正因如此，我们在自动化控制技术研究中广泛采用了PLC控制系统技术。在实践应用中，这一技术因其稳定性好、控制简便等优势，得到了广泛应用。我们做好这一控制系统的技术发展研究，可以为工业生产技术的发展提供更好的理论支持。
第三篇：PLC对电气自动化控制的应用论文
随着时代发展，工业已经逐步实现了电气自动化，这种技术的应用极大的推动了工业的发展。近年来，PLC作为一种新型的、高科技手段被广泛的应用到工业电气自动化当中去，以期能够进一步提高工业生产的效率，从而促进整个工业的发展。
1、工业电气自动化
工业电气自动化指的是在工业企业当中的电气自动化，其中涉及到技术方面的主要包括电子、电机电器、信息、网络和机电一体化等这几种技术，随着互联网和计算机的迅速兴起，电气自动化也适时的得到了广泛的提高[1]。目前，电气自动化已经逐步的完成了信息化与开放化，在很大程度上促进了工业的发展，与此同时也就带动了整个社会经济的发展。
2、PLC概述、工作原理及其特点
PLC，即可编程控制器，这是专门为了对工业进行控制而设计的一种自动控制装置，用于控制工业生产当中的电气设备。可编程控制器之所以能够使得操作简便，是因为它融合了电气控制技术、通信技术以及计算机技术等多种技术。PLC工作的原理，主要根据工作的阶段进行分析，在不同的阶段的工作原理也不尽相同。输入采样阶段时，PLC主要是进行数据的采样，通常用到的方式是扫描，之后对采集到的数据进行读取、存储并且输入到单元格中[2]。在这个阶段中要注意输入数据状态的改变不会影响到单元数据的处理，因此应当对读取数据的信号形式进行选择以保证数据信息在任何情况下都能够被读入；程序执行阶段，PLC主要是对用户程序进行自上而下的扫描，并且按照一定的顺序、录像运算得到结果；系统输出的阶段，PLC将刷新执行中的用户程序，并且根据相应状态在刷新过程中对前一阶段数据锁存，以便能够对其他的外设装置进行更好的驱动。PLC的特点对于其在整个工作当中有着一定的影响，为了保证PLC能够发挥其作用，本文将对其特点做简要分析。PLC的特点包括其可靠性、抗干扰能力强、自诊能力强、通信性强以及能够进行故障检测和相应的信息保护及恢复。它的自侦能力可以对工作中出现的错误进行及时的过滤和硬件方面的保护；其通用性强使得PLC操作起来非常简便。除此之外，PLC能够对生产机械和生产线进行控制，甚至可以控制一整个生产的过程。它的操作简便而且易于掌握，所以对于相关人员的培训时间也较短，能够快速的投入到工作当中去。以上诸多的PLC的特点，使得其在电气自动化当中被广泛的应用。
3、PLC在工业电气自动化中的应用
3.1PLC在传统机床系统当中的应用
传统的机床系统有着耗能、效率低等明显的不足，很容易在工业生产过程当中出现故障而影响质量和进度，而且这些故障一旦出现，维修的难度非常大。除此之外，传统机床一直沿用继电器控制的系统，这种系统常常出现接线老化及接触不良等各种问题，严重的影响了工业的发展。PLC被应用到传统机床系统之后，根据PLC的特点能够将传统机床中所使用的软、硬件进行合理的改造和完善，并且通过编程对其进行合理控制，对机床的使用状态进行及时的了解，从而提高了机床运行的稳定性，增强了传统机床的安全性，进一步的促进了企业的发展。PLC在传统机床当中的应用主要是解决故障、提高效率。
3.2PLC在火电系统中的应用
火电系统中涉及到很多方面，水处理、输煤系统、排渣系统以及除灰系统等都是火电系统的辅助系统，PLC可以根据自身的工作原理对这些系统进行合理控制，与此同时应用PLC中的通讯模块实现数据的信息化、开放化，促进了各系统的相互协调。其中输煤系统和除灰系统中应用的主要是PLC的顺序控制功能，输煤系统当中主要是分层时的网络结构，纵向分为主站层、远程10站以及现场传感器三个层。可编程控制器与人机接口的设备两部分组成了主站层，OLC的CPU通常配置双机。输煤程控紫铜的控制方式采用的是控制室集中控制，并且就地设置了事故紧急停机的开关和检修用启停的按钮。除灰系统中需要进行控制的主要有输送风机、气化风机、收灰风机和管道压力，通常有PLC的传感器、主控柜和二次仪表三部分组成，有时按照网络结构时也可以疯操作员站和下位机控制器[3]。对于断路器的控制和系统的自动切换需要用到PLC的开关量控制功能。通过对PLC型号的合理选择，并且编制可行的控制程序，实现在变电所当中对于多台断路器的控制和信号的显示。
4、结束语
随着工业电气自动化的不断发展，它对于技术的要求也越来越高，使得PLC系统的产生和应用顺其自然。PLC应用在工业电气自动化中，不仅使得自身的诸多功能得到了充分的发挥，而且有效的解决了工业发展中存在的很多问题与不足。PLC的控制系统有着十分强的环境适应力，加之它变成简单，使用便捷，耗能小，在工业电气自动化中得到了广泛的应用，已经逐步的称谓了工业电气自动化的标志。
电力机车在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。下面是我整理的电力机车新技术论文2500字，希望你能从中得到感悟!
电力机车新型智能真空主断路器的研制
[摘要]针对现有电力机车主断路器的不足，研制一种新型电力机车真空主断路器，以“1+1”方式安装，在某主断路器发生故障时，司机可通过开关切换到另一台主断路器，保证机车不因为主断路器故障而发生机破。
[关键词]“1+1” 电力机车 智能 真空主断路器
主断路器是用来接通和分断电力机车的高压电路，是机车的电源总开关，同时，当机车发生故障时它又可迅速切断机车总电源以保护其他设备，是机车最主要的保护装置，所以主断路器具有控制和保护的双重功能，其可靠性直接影响机车的安全运行。
目前，电力机车安装的主断路器分空气断路器和真空断路器。由于空气断路器结构复杂、故障率高而不被新型机车采用，但普通真空断路器也存在绝缘强度薄弱等不足，
因此我们于2008年9月立项研制一种电力机车新型真空主断路器，以“1+1”安装方式，即两台主断路器安装在同一底座上，控制装置也相互独立。实现一台机车上有两台主断路器交替工作，避免因单台主断路器发生故障而引起的机破，保证机车安全运行。
1设计思路
1.1 两台主断路器、两套装置
目前，电力机车上主断路器只有一台，无论是空气断路器还是真空断路器，在运行中一旦主断路器发生故障，则机车只能停止运行等待救援。因此我们设计增加一台主断路器，当一台主断路器发生故障时可以有另一台替代使用，确保机车正常运行。同时为了不过多地改变机车原有的构造和尺寸，我们设计将两台主断路器放置在同一台底座固定板上，以便于安装。
1.2 采用真空灭弧
为提高主断路器的使用寿命和减小主断路器的体积，我们取消原空气断路器的隔离开关，并把灭弧室改用真空灭弧室。真空灭弧的电性能和机械性能高，绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多，同时由于采用真空灭弧，所需的间隙很小，可以实现提高使用寿命和减小体积的设想。
1.3 采用永磁机构
为保证主断路器分合闸动作的可靠性，我们将传统的
电空机械装置改成永磁机构，使整个操动机构结构简单可靠、工作寿命长、操作功率小、作用特性与断路器的反力特性很好匹配，且能做到合闸速度较小而分闸速度较高的理想结构。
2结构和原理
“1+1”电力机车智能真空断路器以底座为界，分为高压和低压两部分。高压部分位于机车顶部，由引出线和断路器主体组成。低压部分由永磁机构和智能控制装置组成。永磁机构的运动部件只有一个，具有合闸、分闸两种状态。永磁机构的拉杆带动真空灭弧室作直线运动。
图3新型智能真空主断路器结构示意图
灭弧室单元由长寿命真空灭弧室和复合绝缘材料组成，通过固体绝缘密封技术和连接件组成一体，永磁机构通过连接螺杆直接安装在开关体上，通过控制得电动作，控制连接螺杆上推和下拉。合闸时，连接螺杆上推，压动开关体内绝缘拉杆，带动触头弹簧和传动件，使真空灭弧室动触头闭合，并以恒定压力压紧，使动静触头紧密接触;分闸时，连接螺杆下拉，同样通过开关体内绝缘拉杆和传动件拉开灭弧室动触头，使开关打开。在开关动作的同时，安装在永磁机构上的联锁拨杆同时上下移动，带动直线凸轮，使联锁开关打开或闭合。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ―磁力线分布图;
①―静铁芯;②―动铁芯;③―合闸线圈;④―永久磁铁;⑤―分闸线圈;⑥―导向轴。
永磁机构处于合闸位置，永久磁铁产生的磁力线如图中Ⅰ。这时，下部磁路磁阻远大于上部磁路，动铁芯②保持在合闸位置。分闸时，分闸线圈⑤通电，分闸线圈中的电流产生磁场，其磁力线方向如图中磁力线Ⅱ。分闸线圈在上部工作气隙产生的磁场方向与永久磁铁所产生的磁场方向相反。当分闸线圈中的电流达到某一值时，机构上端的磁力线被抵消殆尽，动铁芯开始在触头簧(或分闸簧)及少量电磁力的作用下向下运动。随着底部气隙的减小，气隙磁阻也逐渐减小，当下部气隙的磁感应强度远远大于上部气隙的磁感应强度时，动铁芯向下将呈加速运动。当动铁芯运动至行程一半后，线圈电流和永久磁铁产生的合成磁场，其方向是向下的，于是，又进一步加速了动铁芯的运动，直到断路器分闸到位。断路器分闸到位后，连锁装置将信号返回控制器，自动切断分闸线圈⑤中的电流，动铁芯保持在分闸位置上。
3各部件的设计
3.1 灭弧室的设计
普通真空灭弧室还不能直接应用到电力机车上。因为普通灭弧室的寿命为1万次，而电力机车上断路器分合动作频繁，1万次的寿命使用期限也就一年左右，所以我们采用双断口串联，可提高分断高电压的能力;触头间距为小开距，可极大地提高灭弧室的寿命。为了保证断口同步断开，设计采用特殊的传动机构，使不同步度小于1ms，小于2ms的安全值。另外，我们还采用特殊结构的波纹管，以配合小开距，使灭弧室的寿命>30万次。大量的动态分析试验证明，本文所述的真空断路器的机械寿命达到20万次以上。
我们设计分断最大短路电流为10kA，但灭弧能力为20kA，实际裕度为l倍之多。灭弧室中，动静触头材料选择铬铜合金，截断电流为5A以下，可有效防止操作过电压的发生。
3.2 操作机构及传动的设计
在各种条件下都应可靠地分、合闸，是主断路器对操动机构的基本要求之一。目前广泛使用的操动机构有电磁、弹簧、气动、液压电动，但其机械故障率占主断路器总故障的70%左右。为此，我们采用无磨耗件精密型永磁机构，不但保证了主断路器长期动作的可靠性，而且满足主断路器分、合闸及灭弧特性要求。灭弧室需要的闭合力为1000～1200kN，永磁机构闭合力设计为3300kN，足以确保机构的正常动作，传动中的触头弹簧寿命>500万次，机构动作安全可靠。
我们采用钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体，因为它有高的剩余磁感应强度，Br可以达到1.4T(退磁曲线上磁场强度H为零时，相应的磁感应强度，也成为剩磁)以及高的矫顽力，使永磁体很不容易退磁。永磁机构的压力和触头压力相比，留了100%的裕量，以保证足够的安全性。
永磁机构通过电磁机构和永磁铁的特殊结合实现传统机构的功能，电磁线圈和磁路为静止机构，只要设计合理，没有外力破坏，一般它不会损坏。大量试验证明，只要选材合理，精心设计，永磁机构本身机械寿命可以达到100万次以上。
永久磁铁与分、合闸线圈相配合，较好地解决了合闸时需要大功率能量的问题，因为永久磁铁可以提供磁场能量，作为合闸之用。永磁机构工作时，只需瞬时供电，一般小于60ms，在分、合闸状态时，线圈没有电流通过，保持力由永磁铁提供，不再消耗能量。这就使我们可以减小合闸线圈的尺寸和工作电流。因此，永磁操动机构可以做到真正意义上的免维修、少维护、长寿命。
3.3 绝缘设计
高压开关的绝缘设计至关重要。由于车顶空间的限制，绝缘距离不能很大。电瓷绝缘材料绝缘优良、价格便宜，但联接须采用金属连接件，体大物重，不耐碰撞，内外温差大时容易开裂。根据电力机车上的使用环境条件，我们选用粘接力强，机械强度高，有较高的耐寒、耐热、耐化学稳定性的APG工艺复合绝缘材料，双断口上进上出，在空气湿度100%饱和情况下，空气间绝缘距离>400mm，电压等级27.5kV，外爬距1.2m、内爬距0.9m，对地耐压80kV/lmin，断口间耐压85kV/lmin。APG工艺复合绝缘材料与水不亲和，可防止因雨水绝缘放电，从而有效地防止瓷瓶放电事故的发生。
3.4 智能控制器及联锁设计
永磁操动机构必须在控制器的驱动下才能实现开关的分合操作，因此，控制器的性能优劣对断路器的性能有很大的影响，要保证断路器的可靠工作，就必须要有一个可靠的控制器。
3.4.1 系统组成的原理
智能控制器主要由5部分组成：电源模块、输入模块、输出模块、CPLD智能控制模块、驱动模块。我们采用复杂可编程逻辑器件CPLD作为智能控制部件，借助于计算机，在EDA工具软件quartus II平台上，以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段，自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合、以及逻辑优化和仿真测试，直至实现规定的电子线路系统功能。这种纯硬件的实现方式在工作可靠性方面有很大的优势，这是因为硬件电路不管受到什么干扰，其电路结构不会发生变化。采用EDA技术的全硬件实现方式，由于非法状态的可预测性以及进入非法状态的可判断性，从而确保了从非法状态恢复到正常状态的各种措施的可行性。
3.4.2可靠性设计
3.4.2.1电磁兼容性设计
永磁操动机构在运行中由于开关大电流而产生很大的电磁干扰，永久磁铁和线圈均会产生很大的磁场干扰，另外，开通和关断过程中，电容充放电亦会产生幅值很大的脉冲电压和脉冲电流，会通过电源通道耦合到控制器自身，所以抗干扰问题对于控制器来说非常重要。我们在设计中采取的措施主要有：①电源输入加有性能优良的电源滤波器，可以防止通过电源线的传导干扰;②专用芯片通过光电电路完全与外部I/O部分隔离，以保证专用芯片安全运行;③模拟电路滤波和专用芯片数字滤波同时使用，确保不会发生误动的情况;④电路板精心设计，精心布线，避免线路之间的串扰。
3.4.2.2电力电子电路的可靠性设计
电力电子电路是控制器的另一个关键部件，它的负载是一个大的电感，在开通和关断过程中会产生很大的动态dv/dt，加之工作电流很大，使器件有可能同时受到大电流、高电压和寄生电容中的位移电流的作用，所以确保这部分电路稳定可靠的工作亦很关键。
①在设计中使用抗冲击能力强、dv/dt性能好的IR公司生产的IGBT和IGBT控制芯片;
②精心设计电路参数,反复测试，保证输出波形好;
③精心设计和调试吸收电路，保证驱动电路稳定工作;
④过流保护电路，确保电力电子电路的安全运行;
⑤为防止长时间通电，采用的控制算法是：正常时采用最短时间与开关位置信号控制，在位置信号失效时采用最长时间控制。
3.4.2.3智能自诊断、自检测设计
控制器采用全硬件状态机作为整个系统的工作调度，这就使其可以充分发挥全硬件电路容错技术的优势，在运行中可以对各种状态进行跟踪，可以监视各种非法状态，由非法状态转入正常状态只需要几个微秒，因而不会因进入非法状态而对系统造成影响，确保在运行中不会出现死机现象，即确保控制器永远保持在运行状态。
3.4.2.4零位断合
利用电子操控计算机的多余功能和精密性永磁结构优势，设计零电流打开和零电压闭合的智能控制技术，即适时采样，计算发令，自适应修正等，使断合点在零位正负2ms以内。经模拟试验表明，该项技术达到了预期效果，较好地抑制了过电压的产生。
3.4.2.5传动关节点的固体润滑技术
为了使断路器实现其真正意义上的少维护、不检修，甚至不维护，断路器的几个转动关节，采用了二硫化铝加石墨的固体润滑技术，寿命试验的结果基本达到了预期的目标。
4主要技术指标
工作电压：AC25kV;最大工作电压：AC30kV;
工作电流：ACl000A;最大工作电流：AC1250A;
工作频率：50Hz;
额定短路开断电流：ACl0kA;
额定峰恒耐受电流：AC31.5kA;
最大开断电流：AC20kA;
控制器工作电压：DC110V;
开关动作反应时间：≤20ms;
开关动作时间：≤50ms;
开关动作控制器永磁机构通电时间：≤25ms。
5执行标准
TB/T1333.4-2005/IEC6007-4-2003(机车车辆电气设备、第四部分，电工器件交流断路器规则)
TB/T2055-1999(机车真空断路器技术条件)
TB/T3021-2001(铁道机车车辆电子装置)
GB/T17626.5-2008(电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验)
6主要技术特点
①采用先进的复合绝缘材料，具有抗老化、防紫外线、高强度及优良的电气绝缘性能;
②断路器主体采用先进的APGP注射成型工艺加工技术;
③专门研制的长寿命的真空灭弧室;
④国家专利技术的永磁操动机构;
⑤开关内部结构简洁、稳定性好;
⑥可靠性高;
⑦与机车原有主断路器有互换性。
7结束语
“1+1”电力机车智能真空主断路器于2009年5月19日在福州机务段的SS3B4045机车上安装试用，运用至今仅出现过一次真空断路器控制预备中间继电器联锁线断，导致继电器不得电，机车无压无流。但正因为这种断路器有两台断路器，运行中司机通过切换，启用另一台断路器，照常运行，回段处理，不造成机破。这也正体现了这种断路器的优越性。
浅析电力机车空转原因及处理
[摘 要]本文通过对电力机车空转故障分类、故障原因、故障判断检测以及故障处理方法进行分析，为保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行提供一定的理论依据。
[关键词]电力机车 空转故障 处理方法
中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)07-0330-01
铁路在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。随着机车运行速度的提高和牵引定数的增加，机车出现空转故障的几率越来越大，对机车安全运行的影响也越来越明显，因此，完善机车控制系统和提高乘务员操作水平，防止机车空转故障的发生，是保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行的关键所在。
1.电力机车空转现象及防空转系统
1.1 空转故障分类
轮对产生的轮周牵引力大于轮轨间的黏着力时车轮就会发生空转。根据机车实际运用中空转故障发生的情况，机车空转故障分两类：一是非正常空转，即大空转或真空转，恶化后会导致轮轨擦伤：二是正常空转，即假空转，及时采取人工补砂的措施会有明显的效果。
1.2 防空转系统
电力机车电子柜或微机柜均设置了微机防空转系统，该系统是以提高黏着利用率及防止大空转为主，允许一定程度的微小空转。当轮对空转趋势达到一定程度，就将相应的电机电流高速大幅度削减，可使空转很快得到抑制，然后再以一定规律恢复牵引电流。
2.电力机车空转故障的原因分析
2.1 正常空转的原因
(1)机车转向架到司机室端子排的光电传感器接线断路或绝缘破损，引起速度信号异常，导致假空转。
(2)光电传感器故障引起假空转。电力机车上目前使用的光电传感器大部分是TQG15B型传感器，当传感器芯片烧损或绝缘破损、传感器引出线绝缘破损，线路断路、短路或接触不良等，瞬间无速度信号输出或速度信号受干扰，都会引起假空转。
(3)光电传感器接线盒进水，引起线路接地或短路将导致假空转。
(4)电子插件故障。防空转系统电子元件超出使用寿命期限，造成插件程序故障。
2.2 非正常空转的原因
(1)电力机车轮缘喷油装置喷油量太大、线路道岔油润过多等也会引起机车真空转，伴随空转灯亮、撒砂、减载等。这种情况下，机车检修部门应适当调节轮缘喷脂装置的喷油量或改为干式轮缘润滑装置，防止真空转。
(2)司机操作不当。电力机车在运行中，司机操作不当，手柄指令过高，容易发生真空转。因此，机车在雨天或坡道上起车或行驶时，指令不应一次给得太高，当速度起来后再继续追加电流。当发生真空转或滑行时，司机应适当降低手柄级位，待速度起来后再追加电流，抑制真空转发生。
3.电力机车空转故障判断及检测方法
3.1 一般故障的显示
机车在运行中遇到启车加速、持续大坡道大电流运行、过岔区、曲线运行、轨面有油、冰、雨、雪天气经常会发生空转、滑行或电流电压波动等现象，机车乘务员可采取人工补砂的措施。发生大空转时，空转灯亮、自动撒砂、电流电压波动频繁，而且电流电压波动弧度大。发生小空转时有时空转灯不亮、不下砂，只是电流电压在小范围内波动。这种情况下，机车乘务员只需切除电子柜上方或微机防空转上的“空转保护”开关即可或将电子柜倒B组维持运行即可让防空转系统正常保护动作。
3.2 机车进行库内检测
机车在运行中发生空转故障回段报修时，可利用光电传感器动态检测仪。光电传感器动态检测仪简单来说是一个在机车静止的状态下，能给光电传感器提供均匀的速度信号，并且能实时观察速度及频率大小、变化情况，速度信号输出波形的检测设备。利用该设备，可以在库内对机车光电传感器及相关线路进行检测，可以较准确地判断出造成空转故障的故障点，并在库内做相应的处理，大大提高了处理空转故障的效率，同时减少了机车试运行，减少了检修或技术人员跟车处理的次数，节约了人力资源，提高了机车的运用效率。在库内进行检测无结果的就要跟车用便携式示波器进行动态检测。
3.3 跟车进行动态检测
由于机车在运行中产生剧烈振动，使空转保护系统某些线路瞬间接触不良，引起速度信号丢失，从而造成空转，这种情况是极少数的。这类故障在库内机车静止的情况下是很难检测到故障点，因此，必须派人跟车使用携式示波器进行动态检测，另外也可用示波器检测。
4. 空转故障的处理方法
4.1 运行中对空转故障的处理
(1)如果是正常空转，乘务员只需及时采取人工补砂的措施就会有明显的效果。
(2)机车电流、速度大于某值，空转、撒砂不止，电流卸载不能恢复，可能是某一速度传感器发生故障，乘务员可根据防空转系统自动查找出故障传感器，自动切除该位置速度传感器，并在插件面板上显示，然后可正常操作机车运行，回段后向检修人员报修。
(3)微机防空转插件板故障可能使电机电流达到某一值而卸载，机车并没有发生空转就发出减载指令，牵引时无恒速控制。此类故障乘务员可通过将防空转故障开关转到故障位运行来判断，如果正常，就可判断为防空转系统故障，回段后报修。
4.2 回段对空转故障的处理
(1)机车回段后，检修人员对报空转故障的机车要详细了解运行中的情况，例如空转发生区段的自然状况，乘务员是否采取自诊断功能，是否切除防空转功能等。
(2) 光电传感器信号线故障的检测及处理
若在司机室端子上检测到某轴位传感器信号不良，而光电传感器下车检测又正常的情况下，可以判定为该位传感器的信号线故障。表现在线路断路、短路、接地。可以通过数字万用表进行检测线路的通断，用250V兆欧表检测其线路绝缘状态。确定线路不良时，必须进行换线才能彻底处理。换线时应注意不要损伤插头及线，接线时应按照接线表对应接线，防止接错线。
(3)光电传感器故障的检测及处理
电力机车光电传感器可以通过车下检测设备进行检测，确定传感器故障后，则可更换光电传感器。光电传感器在安装上车时，传感器与轴箱之间要加防水胶垫，同时传感器引出线应斜向下，防止进水，同时要避免引出线过度弯曲。光电传感器接线插头与接线盒插接应牢固，用绝缘粘胶带包扎好，防止进水。
总而言之，能够根据电力机车空转的具体情况，对机车产生空转故障的原因进行正确综合的分析，并提出故障处理方法，可减少因空转引起的机车故障及行车事故发生率，提高机车的运用效率，确保机车运行的安全性。
参考文献：
[1] 王迁.浅谈电力机车的空转故障[J].机车电传动，2009(6)：60-61.
综述真空断路器存在的问题处理及预防措施论文
摘要：本文针对真空断路器在运行、检修中出现的问题进行分析。并提出了处理方法和预防措施。
关键词：检修故障预防处理
1断路器的工作原理
真空断路器利用真空中电流过零点时，等离子体迅速扩散而熄灭电弧，达到切断电流的目的。真空灭弧室是真空断路器的主要部件，开关寿命长短决定于触头的磨损和灭弧室真空度，真空度是真空断路器的重要技术指标。
2断路器真空泡真空度降低
2.1原因分析
2.1.1真空泡的材质或制作工艺存在问题，真空泡本身存在微小漏点。
2.1.2真空泡内波形管的材质或制作装配工艺存在问题，随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数的增多，其真空度逐步下降，下降到一定程度将会影响其开断能力和耐压水平。
2.1.3分体式真空断路器，如使用电磁式操作机构的真空断路器，在操作时，由于操作连杆的传动距离比较大，直接影响开关的同期、弹跳、超行程等机械特性，使真空度降低的速度加快。
2.2故障危害真空度降低将严重影响真空断路器开断过电流的能力，并导致断路器的`使用寿命急剧下降。
2.3处理方法①在进行断路器定期停电检修时，必须使用真空测试仪对真空泡进行真空度的定性测试，确保真空泡具有一定的真空度(真空度不能低于6.6×10-2Pa，制造厂新生产的真空灭弧室要求达到7.5×10-4Pa以下)。②当真空度降低时，必须更换真空泡，并做好行程、同期、弹跳等特性试验。③做好极限开断电流值的统计。在日常运行中，应对真空断路器的正常开断操作和短路开断隋况进行记录。当发现极限开断电流值l，达到厂家给出的极限值时，应更换真空灭弧室。
1=n1Ir+n2Ik；
式中：n1—正常开断次数；
Ir—厂家提供的断路器额定工作电流；
n2—短路开断次数；
Ik—l0kV母线最大开断电流。
2.4预防措施①当前真空断路器型号繁杂、生产厂家众多，产品质量分散性大，有的真空断路器无备品、备件，给维护与检修造成了一定的难度，所以，选用真空断路器时，应该选用质量信誉良好的厂家生产的成熟产品。②选用本体与操作机构一体的真空断路器。③运行人员应定期对真空断路器进行认真严格的巡视，应注意断路器真空泡外部是否有放电现象；特别是玻璃外壳真空泡，应对其内部表面颜色和开断电流时弧光的颜色进行目测判断，当内部表面颜色变暗或开断电流时弧光的颜色为暗红色时，真空泡的真空度基本上为不合格，应及时停电更换。④检修人员进行停电检修工作时，必须进行断路器同期、弹跳、行程、超行程、回路电阻等特性测试，以确保断路器处于良好的工作状态。⑤在现场检验灭弧室是否合格的最简便的方法是对灭弧室进行42kV的工频耐压试验。
3真空断路器分闸失灵
3.1故障现象①断路器远方遥控不能分闸；②就地手动不能分闸；③外部回路或设备故障时继电保护动作，但断路器不能分闸。
3.2原因分析①分闸操作回路断线；②分闸线圈断线；③操作电源电压降低；④分闸线圈电阻增加，分闸动能降低；⑤分闸顶杆变形，分闸时存在顶杆卡涩、不灵活现象，分闸动力降低；⑥分闸顶杆变形严重，分闸时卡死；⑦分闸顶杆动作，但不能可靠地打开分闸压板。
3.3故障危害断路器分闸失灵，会导致事故越级，扩大事故范围。
3.4处理方法①检查分闸回路是否断线；②检查分闸线圈是否断线；③测量分闸线圈电阻值是否合格；④检查分闸顶杆是否变形；⑤检查操作电压是否正常；⑥改铜质分闸顶杆为钢质，以避免顶杆变形；⑦调整分闸顶杆及铁芯的长度，保证动作可靠；⑧分闸线圈固定架应保证紧固，防止铁芯动作时分闸线圈固定架也随之上下窜动。
3.5预防措施①运行人员若发现分合闸指示灯不亮。应及时检查分合闸回路是否断线；②检修人员在停电检修时，应注意测量分闸线圈的电阻，并检查分闸线圈固定架螺丝是否紧固；③检查分闸顶杆是否变形；④如果分闸顶杆的材质为铜质应更换为钢质；⑤必须进行低电压分合闸试验，以保证断路器性能可靠。
4弹簧操作机构合闸储能回路故障
4.1故障现象①合闸后无法实现分闸操作；②储能电机运转不停IE，甚至导致电机线圈过拱损坏。 4.2原因分析①行程开关安装位置偏下，致使合闸弹簧尚未储能完毕，行程开关触点已经转换完毕，切断了电机电源，弹簧所储能量不够分闸操作；②行程开关安装位置偏上，致使合闸弹簧储能完毕后，行程开关触点还没有得到及时转换，储能电机仍处于工作状态；(3)行程开关或其接点损坏，储能电机不能停止运转。
4.3故障危害在合闸储能不到位的情况下，若线路发生事故，断路器不能分闸，将会导致事故越级，扩大事故范围。
4.4处理方法①调整行程开关位置，实现电机准确断电；②检修时应注意行程开关的动作情况，如行程开关损坏，应及时更换。
4.5预防措施运行人员在倒闸操作时，应注意观察合闸储能指示灯，以判断合闸储能情况；检修人员在检修工作结束后，应就地进行几次分合闸操作试验，以确定断路器处于良好状态。
5分合闸不同期、弹跳数值大
5.1原因分析①断路器本体机械性能较差，多次操作后，由于机械原因导致不同期、弹跳数值偏大；②分体式断路器由于操作杆距离较大，分闸力传到触头时，各相之间存在偏差，导致不同期、弹跳数值偏大；③合闸冲击刚性过大，致使动触头发生轴向反弹；④动触杆导向不良，晃动过大；⑤触头平面与中心轴垂直度不好，碰合时产生横向滑动等。
5.2故障危害如果不同期或弹跳大，会严重影响真空断路器开断过电流的能力，影响断路器的寿命，严重时能引起断路器爆炸。
5.3处理方法①在保证行程、超行程的前提下，通过调整三相绝缘拉杆的长度使同期、弹跳测试数据在合格范围内；②提高配件的加工精度，使绝缘支座与轴、换向器与钢销、轴等紧密配合，减小空程间隙；③加强装配工艺质量控制，提高装配工艺质量。在真空断路器装配过程中，注意安装合理，不使真空灭弧室受到额外的力；④调整导向管的位置，使灭弧室动触头的运动轨迹通过灭弧室的轴心，真空灭弧室动触头活动自如，无任何卡涩现象；⑤适度加大触头超程弹簧预压力。
通过采取以上措施，可以有效地控制真空断路器合闸弹跳。如果通过调整无法实现，则必须更换数据不合格相的真空泡，并重新调整到数据合格。
5.4预防措施由于分体式真空断路器存在诸多故障隐患，在更换断路器时应使用一体式真空断路器；定期检修工作时必须使用特性测试仪进行有关特性测试，及时发现问题，并解决问题。
6运行维护与检修试验
加强对10kV真空断路器的维护非常必要，维护中应做好以下几个方面的工作：
6.1在检修维护试验中，要测试开关的导电回路电阻、开关的机械特性、断口间的工频耐压试验，真空度试验，试验数据要满足厂家规定。断口间的工频耐压试验、真空度检验是检验真空管是否漏气的有效方法。
6.2在保护定检时，应对断路器做跳合闸试验，以检验开关在有故障时，断路器动作是否可靠。
6.3对断路器机构、传动轴等传动部位应注入一些润滑油，对紧固件要进行紧固确认等，以确保断路器传动灵活。
6.4开展真空度的测试工作。真空灭弧室真空度的测定主要有以下几种方法：
6.4.1观察法如果真空灭弧室的外壳是玻璃的，则可根据涂在玻璃内壁表面上的钡吸气剂薄膜颜色的变化来判断真空度：真空度良好时，吸气剂薄膜呈镜面状态；真空度变差时，吸气剂薄膜呈乳白色。这种用肉眼观察真空度的方法不太准确，只能作为参考。
6.4.2工频耐压法将真空断路器置于分闸状态下，在真空灭弧室的触头间加工频电压来判定真空度。如果真空灭弧室能耐受工频电压10秒以上，可认为真空度满足要求。如果随着电压升高，电流也增大，且超过5A，则认为真空度不合格。这种方法简单易行，现场使用方便。
6.4.3磁控放电法磁控真空度测试仪通常在触头之间施加一次或数次高压脉冲，脉冲宽度为数十到上百毫秒，磁场线圈中则通以同步脉冲电流，产生与高压同步的脉冲磁场来测量真空度。
对于真空度不满足要求，已接近或低于国家标准6.6×10-2Pa时，应及时进行真空灭弧室的更换，对于真空度有较大幅度降低，但仍在合格范围内的真空断路器，应适当缩短测试周期，并结合历次测量情况进行分析，判断真空度下降的趋势，据此决定真空断路器是否继续进行。
积分环节 比例环节 微分环节
留下邮箱吧 给你下了几篇© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 《自动化仪表》第31卷第2期 2010年2月上海市重点学科建设基金资助项目(编号: B504) 。修改稿收到日期: 2009 - 08 - 26。第一作者熊祥,男, 1984年生,现为华东理工大学控制科学与控制工程专业在读硕士研究生;主要从事先进控制和自适应控制方面的研究。基于MRAS的交流异步电机变频调速系统研究Study on MRAS2based Variable2frequency Driving System of AC AsynchronousMo to rs熊 祥 郭丙君(华东理工大学信息科学与工程学院,上海 200237)摘 要: 依据矢量控制的基本原理和方法,在基于转子磁场定向的旋转坐标系下,采用Matlab /Simulink模块构建了一个具有转矩、磁链闭环的交流异步电机矢量控制系统仿真模型。在此基础上,应用模型参考自适应方法,对无速度传感器矢量控制系统的转速估计进行研究,并针对常规速度辨识器中的基准模型易受积分初值和漂移影响的问题,对传统的MRAS方法进行改进,并对其进行建模仿真。仿真结果表明,该设计具有较强的可行性,且其推算转速能够很好地跟踪实测转速。关键词: Matlab /Simulink MRAS 矢量控制 变频调速系统 神经网络 无速度传感器中图分类号: TM343 文献标志码: AAbstract: In accordance with the basic p rincip le and method of vector control, by usingMatlab /Simulink module, a simulation model of vectorcontrol system that is offering torque and magnetic link for AC asynchronous motor is built based on rotor flux directional rotating coordinates.On the basis, with model reference adap tive method, the rotating speed estimation for vector control system with no2speed sensor is studied. Inaddition, aiming at the p roblem that the reference model is easily influenced by the initial value and drift of integral in normal speed recognizer,the traditionalMRAS is imp roved, and modeling simulation is also conducted. The result of simulation verifies the feasibility of the design andthe calculated rotating speed can well trace the measured rotating speed.Keywords: Matlab/Simulink Model reference adaptive system Vector control Variable2frequency driving system Neural network No2speed sensor0 引言随着电力电子技术的发展,交流异步电机控制技术已由标量控制转向了矢量控制。在矢量控制系统中,转速的闭环控制环节一般是必不可少的。为了实现转速闭环控制和磁场定向,通常采用速度传感器来进行转速检测。而速度传感器在安装、维护等方面易受环境影响,从而严重影响异步电动机的简便性、廉价性和可靠性。因此,无速度传感器的矢量控制系统成为交流调速的主要研究内容。目前,人们提出了各种速度辨识的方法来取代速度传感器,如动态估计法、模型参考自适应方法、扩展卡尔曼滤波法、神经网络法等。其中模型参考自适应方法的转速观测具有稳定性好、计算量小等特点[ 1 ]。本文从转子磁场定向的矢量控制理论出发,在静止坐标系上提出了一种基于模型参考自适应法理论的速度推算法, 并利用Matlab /Simulink 软件对系统进行了仿真。1 交流异步电机矢量控制根据用于定向的参数矢量的不同,矢量控制可以分为按转子磁场定向和按定子磁场定向的矢量控制。按转子磁场定向的矢量控制方法是目前应用较为广泛的一种高性能的交流电动机控制方法[ 2 ]。当两相同步旋转坐标系按转子磁链定向时,应有ψrd =ψr ,ψrq = 0,即得:Te = npLmLrisqisd =1 + Tr pLmψrψr =Lm1 + Tr pisdλ =LmTrψrisq ( 1)式中: Lm =32M 为d2q坐标系同轴等效定子与转子绕组间的互感; Lr =Lrl +Lm为d2q坐标系等效二相转子绕组的自感;λ为d2q坐标系相对于转子的旋转角速度;p为求导算符, 即p = d /dt; s表示定子; r表示转子; d表示d轴; q表示q轴; m 表示同轴定、转子间的互感;np 为极对数; Tr =Lr /Rr 为转子时间常数。51基于MRAS的交流异步电机变频调速系统研究 熊 祥,等© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. AUTOMATION INSTRUMENTATION Vol131 No12 February 20102 变频调速系统仿真模型图1为交流异步电动机无速度传感器矢量控制系统框图。系统由电机、逆变器、磁链观测器、转速辨识等环节组成,是一个带电流内环的转速、磁链闭环矢量控制系统。图1 无速度传感器矢量控制系统框图Fig. 1 Block diagram of the vector control system with no2speed sensor基于矢量控制变频调速系统的仿真模型,其具体实现步骤是:先将异步电机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic 通过三相/二相(Clarke)变换,再通过二相/二相旋转( Park)变换得到同步旋转坐标系d2q下的电流Id、Iq ,然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,最后,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机, 分别对速度( speed control) 、磁场( phircontrol)两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链,分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,然后经坐标变换,实现正交或解耦控制[ 3 ]。2. 1 基于MRAS的转速辨识2. 1. 1 基本模型参考自适应系统要实现按转子磁链定向的矢量控制系统,磁链观测是非常重要的。在无速度传感器控制中,通常采用基于两相静止α2β坐标系下定子电压和定子电流的电压模型对转子磁链进行估计[ 4 - 5 ]。根据两相静止坐标系下异步电动机的基本方程,可以得到电压和电流这两种形式的转子磁链估算模型。电压模型计算如下:ψrα =LrLm[ ∫( usα - Rs isα ) dt - σLs isα ]ψrβ =LrLm[ ∫( usβ - Rs isβ ) dt - σLs isβ ] ( 2)在计算得到电压模型值后, 基本模型参考自适应系统的电流模型计算如下:pψrα =LmTrisα -ψrαTr- ωrψrβpψrβ =LmTrisβ -ψrβTr- ωrψrα ( 3)式中:ψrα、ψrβ分别为两相静止α2β坐标系下α轴和β轴的转子磁链; isα、isβ为两相静止α2β坐标系下α轴和β轴的定子电流; usα、usβ为两相静止α2β坐标系下α轴和β轴的定子电压;σ为漏感系数。参考模型与可调模型输出(转子磁链) 的差值定义为:e =ψr - ψ3r ( 4)利用波波夫超稳定理论推导得出估算转子的自适应收敛率为[6 ] :ωr = kp +kiSe ( 5)式中: kp、ki 分别为自适应结构PI调节器中的比例系数和积分常数。基于MRAS的转速、辨识的具体步骤为:选取电压模型为参考模型、电流模型为理想模型,构造一个模型参考自适应系统,并选择合适的自适应规律,使可调模型的转速逼近真实的电机转速。该方法结构框图如图2所示。52基于MRAS的交流异步电机变频调速系统研究 熊 祥,等© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 《自动化仪表》第31卷第2期 2010年2月图2 模型参考自适应系统框图Fig. 2 Block diagram ofMRAS自适应机构采用PI调节器,即选择比例积分作为自适应规律。在模型参考自适应系统中,参考模型应该是理想的,即式( 2)应能始终映射出电动机的真实状态。该方程中定子电阻Rs 是一个变化的参数, Rs若不准确,对低频积分结果影响会很大。另外,采用低通滤波器来代替纯积分环节,可以有效克服积分器的部分缺陷,如误差积累或直流漂移问题;但在频率接近或低于截止频率时,所产生的幅度和相位偏差会严重影响磁链估计的精确性。2. 1. 2 改进型模型参考自适应系统模型参考自适应结构的优势在于模型的输出不必是实际的转子磁链,只要是与其相关的辅助变量即可。因此,可采用新的辅助变量作为模型的输出,构造出其他的MRAS速度辨识方法。将图2进行改进,可以得出相应的原理方框图,如图3所示。图3 改进型模型参考自适应系统框图Fig. 3 Block diagram of imp rovedMRAS参考模型的定子电压矢量方程可写成以下形式,即:LmLr×dψrαdt= usα - Rs isα - σLs ×disαdtLmLr×dψrβdt= usβ - Rs isβ - σLs ×disβdt(6)式中: Ls =Lsl + Lm 为d2q坐标系下的等效二相定子绕组的自感。在基于转子磁场定向的矢量控制中, 由其等效电路可以看出,εr =LmLrdψrdt为转子磁链矢量生成的感应电压,于是式(6)可以转换为:εrα =LmLr×dψrαdt= usα - Rs isα - σLs ×disαdtεrβ =LmLr×dψrβdt= usβ - Rs isβ - σLs ×disβdt(7)2. 2 转速控制模块在实际系统中,由于系统状态和参数等发生变化时,过程中会出现状态和参数的不确定性,系统很难达到最佳控制效果。基于上述问题考虑,本文利用RBF神经网络对PID 控制器的参数进行在线调整。基于RBF神经网络的PID控制系统如图4所示。图4 基于RBF神经网络的P ID控制系统Fig. 4 P ID control system based on RBF neural network系统的控制误差为:e ( k) = r( k) - y ( k) (8)PID的输入为:x ( 1) = e ( k) - e ( k - 1)x ( 2) = e ( k)x (3) = e ( k) - 2e ( k - 1) + e ( k - 2) (9)采用增量式PID的控制算法具体表达式为:u ( k) = u ( k - 1) + kp [ r( k) - y ( k) ] + ki [ e ( k) ] +kd [ e ( k) - 2e ( k - 1) + e ( k - 2) ]Du = kp [ r( k) - y ( k) ] + ki [ e ( k) ] +kd [ e ( k) - 2e ( k - 1) + e ( k - 2) ] ( 10)神经网络整定性能指标函数为:J ( k) =12[ r( k) - y ( k) ]2 ( 11)由梯度下降法,可得[ 7 ] :Δkp = - η9J9kp= - η9J9y×9y9Du×9Du9kp=ηe ( k)9y9Dux ( 1)Δki = - η9J9ki= - η9J9y×9y9Du×9Du9ki=ηe ( k)9y9Dux (2)Δkd = - η9J9kd= - η9J9y×9y9Du×9Du9kd=ηe ( k)9y9Dux (3)(12)式中:η为学习速率。被控对象的输出对控制输入变化的灵敏度信息Jacobian阵信息算法为:9y9Du≈9yL ( k)9Du=∑mj = 1ωj hjcji - u ( k)b2j(13)式中: hj为第j个隐含层点输出; cji为高斯转换函数的中心位置参数; bj 为第j个隐节点高斯函数的宽度参数。该神经网络的结构为3 - 6 - 1,即输入层有3个节点,隐含层有6个节点,输出层有1 个节点,学习率为53基于MRAS的交流异步电机变频调速系统研究 熊 祥,等© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. AUTOMATION INSTRUMENTATION Vol131 No12 February 20100. 25, a = 0. 05,β= 0. 01, PID初值= [ 0. 03, 0. 001, 0. 1 ] ,权重初值= [ 3, 4, 1 ] ,采样周期为0. 001。由于RBF神经网络PID控制器不能直接用传递函数加以描述,若简单地应用Simulink,则将无法对其进行仿真。本文中RBF神经网络PID控制器采用Matlab中的s2function实现[ 8 ]。2. 3 转矩控制模块和磁链控制模块转矩控制器和磁链控制器均采用PI控制算法,可得:Iq3= kp ( T3e - Te ) + ki ∫( T3e - Te ) dt ( 14)I3d = kp ( phir3- phir) + ki ∫( phir3- phir) dt (15)式中: kp、ki 分别为比例增益系数和积分增益系数。2. 4 仿真实验结果及分析采用上述仿真模型,对矢量控制变频调速系统进行空载及恒速加载运行仿真。当负载转矩值为0 时,得到的异步电机定子电流、转速、转矩仿真图形如图5所示。图5 定子电流、转速、转矩仿真图形Fig. 5 Simulation curves of current, rotating speed,torque of the stator选用的异步电动机有关参数如下: 额定数据为41 kW、380V、4极、50 Hz、转动惯量J =1. 662 kg·m2、Rs =0. 087Ω、Rr =0. 228Ω、Ls =Lr =0. 8mH、Lm =34. 7mH。逆变器电流直流母线电压为780V;转子磁链参考值取0. 96Wb;在powerful中指定所有的状态变量初始条件为0,或者对异步电机设定初始条件为[ 1, 0, 0, 0,0, 0, 0, 0 ] ,这样就可以在停止状态启动电机。为了加快仿真速度,采用ode23 t仿真算法。电机启动阶段,磁链和电磁转矩处于上升阶段,在开始空载状态下,电磁转矩最后下降为0。在t =0 s、1 s时,由于转速给定的量从60 rad / s瞬间跳到80 rad / s,而在启动时,转子转速在0. 5 s已经趋于稳定状态,因此,定子电流在启动时有较大的变化,转矩电流和电磁转矩在启动及给定速度指令改变时有超调。在系统的自动调节下,转矩电流和电磁转矩量开始慢慢降低并趋于稳定。从仿真可以看出,在该控制系统所采用的控制方法下,系统具有良好的静态性能和动态性能,定子电流正弦度较好;且估计的转速稳态精度好,能准确地跟踪电机转速的变化;电机的机械角速度能够很快跟踪给定机械角速度的变化,电机具有良好的启动性能。实际转速与辨识转速仿真图形比较如图6所示。图6 实际转速与辨识转速仿真图形比较Fig. 6 Comparison between actual and identification rotating speed3 结束语本仿真试验利用易于测量的电机定子电压和电流,结合矢量控制和MRAS原理,实时辨识电机转速。通过理论分析和仿真研究,应用模型参考自适应方法估算交流异步电机转子转速,计算量小,收敛速度快。仿真结果验证了该系统的可行性和有效性。参考文献[ 1 ] CirrincioneM, PucciM. AnMRAS based on speed estimation meth2od with a linear neuron for high performance induction motor drivesand its experimentation[ C ] ‖ IEEE International Conference on E2lectricMachines and Drives, IEMDC’03, 2003 ( s1) : 617 - 623.[ 2 ] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统[M ]. 2版. 北京:机械工业出版社, 2004.[ 3 ] 王忠礼,段慧达,高玉峰. Matlab应用技术———在电气工程与自动化专业中的应用[M ]. 北京:清华大学出版社, 2007.[ 4 ] 王庆龙,张崇崴,张兴. 交流电机无速度传感器矢量控制系统变结构模型参考自适应转速辨识[ J ]. 中国电机工程学报, 2007,27 (15) : 70 - 74.[ 5 ] 戴瑜兴,王耀南,陈际达. 基于DSP的模型参考自适应无速度传感器矢量控制[ J ]. 信息与控制, 2003, 32 (6) : 507 - 511.[ 6 ] 刘兴堂. 应用自适应控制[M ]. 西安: 西北工业大学出版社,2003.[ 7 ] Zhang Mingguang, LiWenhui, Liu Manqiang. Adaptive PID controlstrategy based on RBF neural network identification[C] ‖17th IEEEInternational Conference on Neural Network and Brain, 2005,ICNN&B, 2005: 1854 - 1857.[ 8 ] 刘金琨. 先进PID控制及其Matlab仿真[M ]. 北京:电子工业出版社, 2003.54基于MRAS的交流异步电机变频调速系统研究 熊 祥,等
设计周期。(PID)控制器的古典proportional-integral-derivative常用在产业由于其sim - plicity、明确的功能,并且易实现性[1]-[5]。合成的新成果,并对PID控制器已经被报道在文献[1]的关系,验证了电话,即富有创新意识的研究在该地区的PID控制器。基于多尺度小波变换- PID控制器已开发及测试中两种不同的运动控制问题[2]。自由gain-tuning模型方法来提高性能的古典PI控制器已被提出并实现了一种永磁同步电动机的驱动系统[3]。该方法是基于周期信息。很明显,需要更多的研究努力实现这两种方法的未来[2]、[3]。此外,据报道在[4],超过96%的控制回路的雇佣常规PID控制器。然而,许多从业者切断或甚至排除导数项设定的导数的增益,以零[5]。收集了五论文对PID控制被刊登在2006年2月出版的杂志IEEE控制系统[6]。论文考察了PID控制,因为它是实践,探索创新,今天最近点对未来。PID控制器的过程和工业自动化的设计是相当详细说明是困难的,在实践中,如果多个和矛盾的目标是要实现[4]。这刺激了一些先进的调谐方法的发展,可以集成在硬件模块,和搜索在上找出下一个关键技术和方法为PID调整[7]。
毕业论文格式1、论文题目：要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录：目录是论文中主要段落的简表。（短篇论文不必列目录）3、提要：是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。字数少可几十字，多不超过三百字为宜。4、关键词或主题词：关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。5、论文正文：（1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容：a.提出-论点；b.分析问题-论据和论证；c.解决问题-论证与步骤；d.结论。6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期）：作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是：（1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。（2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
如果不指定器件，用单片机非常容易实现。
指定器件工作原理：555产生0.25s的脉冲（周期0.5s），74Ls160同步计数，在q端得到8421（二进制）编码，其值为0-F，只用前3个计数值0-7（十进制1-8），变化周期为0.5s，但二进制不能直接应用，通过74LS138把二进制转换成十进制在Y0-Y7端可依次得到0.5s-4s的定时值，即Y0=0.5s,Y1=1s,Y2=1.5s,Y3=2s,Y4=2.5s,Y5=3s,Y6=3.5s,Y7=4s.只要把发光管连接对应的值上即可。图上555的震荡参数不一定正确只是示意一下，具体你的从新计数。 呵呵
搞个1K的不到1块钱的单片机加几个单项可控硅就搞定了，这种程序网上下载的自己整理下就可以用了，自己装个下载软件，20-30块钱买个在线下载器即可
您信我一句话，这个东西你自己做。大学里面只有课程设计才能学到一点有用的东西，浪费了它，等毕业的时候你会后悔的。我在大学里面的数字电路课程设计中完全掌握了数字电路的设计方法，谁也没求，自己硬抠出来的，和我同组的两个同学什么也没学到，毕业的时候，做毕业设计哭爹喊娘的是他们，找不到工作的是他们。自己从头学一遍数电吧，算是对自己有个交待。简单提示一下：hc4060+CD4013（D触发器，用它做2分频电路）+32768Hz的晶振组成秒定时，产生秒脉冲。彩灯循环用HC4017做，直接就可以出来，不会用查查资料。64秒改一次花样，可以用3个加法器做，其中两个用作64计数，另外一个用来确定4中花样。接下来彩灯的控制可以用显示译码+门电路做，仔细想想，并不难。只能帮你这么多了，希望你能学到些东西。
不错的设计，我也是学电路设计的，不过这个问题还是你们自己独立完成不较好，毕竟这是个毕业设计。
发表sci论文的方法如下：
1、找到一个可发表的想法。由于SCI期刊是国际上较高水平的期刊，想在这些期刊上发表一篇论文首先得有一个好的想法。而好的想法首先来源于对某个领域的了解，针对某个问题目前尚未有成熟的解决方案，而你想到了一个好方法，就可能成为一个可发表的想法。既要有创新性的想法，不能是重复别人做过的工作。
2、设计实验证实你的想法。实践是检验真理的唯一标准，有了可发表的想法后，你还需要设计实验来证明你的想法是正确的。而且你实验的次数越多，结果越可靠。
3、总结实验结果，把你的想法和实验结果整理成论文。光有好的想法和完美的实验还不够，你还需要把您的想法和实验通过论文的形式写出来，别人才能知道您的想法和实验。而SCI论文写作是需要很高技巧性的事情。和八股文一样，在漫长的发展后，SCI论文包括哪些部分，各个部分应该怎么写都形成了完整的套路。
4、选择合适的期刊，并投稿。SCI期刊数量众多，根据自己文章的水平选择一个合适的SCI期刊有时候对文章的命运能起决定性作用。或者说有时候运气也很重要。而选择期刊的时候主要看期刊的收稿范围和影响因子，其中难易程度主要通过影响因子判断。
5、期刊审稿与发表。SCI期刊收到您的稿件后会将您的稿件送给同行评审，期刊编辑会根据外审专家的意见来决定您的文章是否发表、修改或者拒稿。一次审稿的过程往往需要3个月时间，大部分时候您的稿件往往会被要求修改1-2次，因此发表一篇SCI论文的审稿过程往往需要半年以上时间。真是漫长而痛苦的过程。
发之前仔细阅读须知，找个老板带着，至少英文要通顺没有基本语法错误什么的，多发几篇就会了。
1）找到一个可发表的想法。由于SCI期刊是国际上较高水平的期刊，想在这些期刊上发表一篇论文首先得有一个好的想法。而好的想法首先来源于对某个领域的了解，针对某个问题目前尚未有成熟的解决方案，而你想到了一个好方法，就可能成为一个可发表的想法。既要有创新性的想法，不能是重复别人做过的工作。
2）设计实验证实你的想法。实践是检验真理的唯一标准，有了可发表的想法后，你还需要设计实验来证明你的想法是正确的。而且你实验的次数越多，结果越可靠。
3）总结实验结果，把你的想法和实验结果整理成论文。光有好的想法和完美的实验还不够，你还需要把您的想法和实验通过论文的形式写出来，别人才能知道您的想法和实验。而SCI论文写作是需要很高技巧性的事情。和八股文一样，在漫长的发展后，SCI论文包括哪些部分，各个部分应该怎么写都形成了完整的套路。您需要仔细阅读SCI期刊的读者须知，按照期刊的要求撰写各个部分的内容。
本文中，易智编译分阅读文献、写作细节以及期刊的选择与投递三个部分，给大家介绍SCI论文发表过程中的一些注意事项。想要成功发表一篇SCI文章，那么在阅读文献、写作内容及投稿发表的时候都需要我们去重视。 一、 阅读文献 大量的阅读文献能有助于我们确定SCI写作的课题，而在确定课题之后对文献进行收集也是为了能便于之后写作SCI文章所做下的工作。故而，阅读文献是SCI成败的第一步。那么，究竟我们应该如何阅读和收集文献呢？ 1、对于一个具体的课题来说，相关文献分属于三个层次：研究方向、研究领域、研究课题。看文献时要分清手上的文献是属于那个层次，这决定你对它要掌握到什么程度。 解析：研究方向层次的文献：一般涉及，基础知识，学科水准，了解当前重大进展与趋势，达到专业人员水平；研究领域层次的文献：了解焦点与热点，已、正、将进行的课题，达到专家水平；研究课题层次的文献：要全面，了解历史、现状、展望、主要方法、手段，达到No1专家水平。正确分辨文章的层次，才能把精力用到点子上。 2、对文献的熟悉程度不同，阅读文献的方式大不相同。新手学习式阅读，逐字逐句，搞清细节，掌握最基本的知识点。最初的十几、几十篇要精读，精华的几篇甚至要背诵。老手搜索式阅读，已熟悉各种研究的常见模式和一般套路，能够迅速提取关键信息，把握思路，经常不按常规顺序阅读。有人看图说话，有人辨数识字。高手批判式阅读，一针见血，直指问题所在。实际上没有一篇论文是无懈可击的。新手要稳，老手要准，高手要狠。对自己有清醒的定位，才能选择正确的阅读方式。 二、 写作细节 撰写SCI论文的时候，我们需要注意什么内容？一些写作的细节甚至成为了SCI成败的关键，故而我们在写文章的时候需要注意： 1、SCI论文标题要创新、简洁。创新是因为写科技文章的目的在于报道新的科技进展，缺乏创新因素就会失去发表的意义。但运用创新要建立在已有的科研成果基础上，太过于“创”这个字可能会适得其反。 2、SCI论文摘要应清晰有条理。写作好的SCI论文在进行实际的审稿过程时，审稿人可能会通篇浏览简要内容。如果审稿人看到摘要表达不清晰，给人的第一印象就会大打折扣。 3、SCI论文写作的实验操作要真实。在遇到实验数据发现偏差时，绝对不能主观臆断，应该完全遵循实际的实验结果。重复实验或增加采样数量是获得最好数据的方法。即便预期的实验结果和实际的实验结果存在偏差，也应根据实际的实验结果来撰写SCI论文。有时候差异也可能使这篇文章具有争论的焦点成为文章的亮点。 4、SCI论文参考文献与引言规范。参考文献规范可以使读者了解文章的依据，也显示出自己对科研工作的准确定位与对知识的尊重。推荐使用文献管理软件对参考文献进行编辑可以避免各种细节错误。SCI引言应简练明了介绍科研内容发展历程在这研究方向中所占的重要位置。 三、 期刊的选择与投递 SCI成败的关键还要看期刊的选择与投递。每个期刊都有自己刊发文章的专业领域与学科，只有跟自己所写文章相符的期刊，收录文章的几率才会更高。所以，在投递SCI稿件的时候，我们应该如何选择期刊呢？ 期刊种类繁多，选择一本恰当的期刊并非一件易事，然而这是论文得以发表的一个重要环节。选择期刊应考虑的因素：论文主题是否在刊物征稿范围内?论文格式是否符合刊物要求?论文是否符合刊物的一贯口味?关于期刊的声望(prestige)问题：期刊学术水平高其声望就高;反之声望则低。选择期刊的方法：如果论文主题在一个很窄的分支学科内，那么选择范围只能限制在几种刊物;如果论文信息交叉了几个研究领域，则可有许多种选择。无论是哪种情况，先列出一个简单拟选期刊表，然后逐一对进行比较筛选，作出最后抉择。 易智编译是一家专门为非英语国家科研工作者提供最优质SCI论文服务的专业公司。不仅提供SCI论文润色、论文翻译、同行评估、评审及期刊推荐，基金标书撰写、评估及审核，文件编辑等各项优质服务，而且提供科研论文一站式服务，专业、高效、安全，期待为您服务！
百度百科上很多.....
完整的写一篇论文并发表的方法如下：
1、定课题
这一步可以就本专业去查找一些论文题目，一般每个专业都有论文题目库，找到这个论文课题库，里面的题目都是一些比较大的题目，那么可以从这些方向性的大题目中，找到自己比较擅长或者感兴趣的两三个方向，再从方向中找到一个自己比较感兴趣的点，来生成我们最终的论文题目。
2、找资料
定了课题之后，找资料，到知网、万方等论文数据库，把自己题目中的关键词作为索引，找上五到十篇参考文献，看看人家的写作方法，思路创新，大纲构架。
3、列大纲
一定要先梳理出来大纲。第一章都是绪论或前言，就是谢谢课题研究背景和意义，文献综述。第二章是一些偏理论的东西。第三章一般就是现状描述，第四章分析问题，第五章发现问题，解决问题。最后再来一个结语就可以。
4、查重降重
到知网查下自己论文的重复率，这个挺重要的，针对性降重。知网的数据库系统算法匹配又升级了，同时还更新了一大批数据。
5、期刊投稿
耐心地研究每份期刊的提交要求。在决定去哪种期刊投稿后，有必要根据期刊数量，格式要求，标题要求，中文和英文摘要完整修改格式，最后再期刊投稿。
在这里提一点点建议，希望能帮到你。 控制专业虽然学的东西很广，但是每个人都有自己的研究方向，比如决策分析，智能控制，嵌入式等等。先确定自己的研究对象，然后写文章当然也就是这一块了。我是智能控制方向的，所以主要研究模糊控制，神经网络，专家控制需要大量的实践操作经验，不好办。 第二，就是写文章的一些小技巧，主要用于普通期刊，在写文章中要有创新，但是作为研究生，不可能要国内外那些专家，提出某某算法，发明某某东西，这样的话，创新就有了更为宽泛的解释，就是同一个对象，不同的方法，如果你选择的控制算法比别人的所达到的控制效果要好，那么恭喜你。还有一个就是，同样的控制策略，不同的控制对象，如果别人没有实现对这样对象的控制，而你做了，效果满意，那么也恭喜你。 所以研究生论文，第一要确定你的研究方向，不要想着都学都研究，不合实际，研究嵌入式比较有前（钱）途，但是比较难，研究PLC的话以后工作出差的可能性比较大，也比较辛苦，单片机什么的，比较广，但是竞争压力大。自己好好把握。第二要学习两到三中控制算法，精通两种，这是写文章的理论支持，第三要找到有价值的控制对象，什么是有价值，就是这个东西在现实中常用而且很重要。 记住一句话，相同的方法，不同的对象；相同的对象，不同的方法。
1. 第二层交换（L2交换）：如网桥（Bridge）、交换机和传统交换机(Switch)工作是第二层（数据链路层）属于第二层交换设备。它们的功能受到层次的限制，如它们没有网络控制功能和路由功能，但它们的优点是结构简单，数据传输快（依赖硬件）,价格便宜。 2. 第三层（L3）：它的主要设备有路由器（Router），由于路由器工作在第三层，路由器在网络连接能力、路径选择，网络管理和控制方面具有独特的优越性。随着网络的发展，特别是IP网络的发展，路由器得到了广泛的应用，但路由器的数据转发能力差（拆/打包，软件工作方式）和复杂性始终是网络发展的瓶颈。 这就造成了必须使用路由器但网络传输带宽无法提高的问题。 解决方案：网络路由器--------ATM网络上路由器-------L3/L4交换技术（交换路由器）。尽可能交换，必要时路由。 3. 第三层交换（L3交换）：在L2基础上发展起来了L3交换技术，即在低端的L2交换机上增加网络层的路由功能实现（既可提高带宽又有路由技术）；或在原路由器结构上通过增加交换功能来实现。L3交换机又叫交换路由器，具有一定的网络控制和路由功能。 4. 问题：L3交换机是不是路由器？ 二．L3交换技术解决方案的分类 1. 基于核心模型：Netflow,（网络数据流） 2. 基于边缘多层混合交换模型: 3Com FastIP. 3. 两种L3交换策略：对所有设备和系统进行升级和改造；设计全新的L3交换设备替代传 统路由器。 三．LAN中使用的典型L3交换技术 1. LAN系统中典型的L3交换技术有3Com的FastIP和Cisco的NetFlow。它们分别是基于边缘多层混合模型和核心模型。 2. 3Com的FastIP技术：一种典型的基于边缘多层混合模型方案，采用了”路由一次，随后交换”的交换技术。主要技术基础是NHRP。是一种软件解决方案，由网络接口卡驱动软件提供。不代替路由器。 3. NHRP协议：NHRP协议是一个用于非广播多路访问（NBMA）网的一个IP逻辑子网的地址解析协议。可以在多个逻辑子网之间进行IP地址的解析翻译。如工作在ATM网络上。 工作过程：NHRP首先将一个NHRP请求（IP数据包）从源端系统通过路由发往目的端系统，目的端系统根据该数据包的源地址，返回一个响应数据包，如果目的端和源端在同一个网络中，使用NHRP协议进行地址解析，建立由源端到目的端的数据交换路径，进行数据传输。如果目的端和源端不在同一个网络中，则建立由源端到边界路由器再到目的端的数据交换路径，进行数据传输。（一次路由，随后交换）。 FastIP实现了主机到主机模式的NHRP协议，减少了中间的路由环节，从而提高网络性能，是一种效率很高的L3技术。（一次三层，随后二层）。 应用见书 P103. FastIP的特点：尽量在数据交换过程中避开第三层路由器，即把基于IP地址路由表的路由功能转换成基于端口-------MAC地址表的转发功能。从而实现完全的端到端高速交换通信，使网络的性能获得提高。 4. FastIP技术特点：FastIP技术是设法在数据交换过程中避开第三层路由器，把基于IP地址路由表的路由功能转换成基于端口-----MAC地址表的转发功能，从而实现完全的端到端的高速交换通信。不替代路由器，是对路由的补充。支持：ATM 622Mbps和千兆位以太网。 四．Cisco 的NetFlow交换。 1. Netflow技术是原来路由器的基础上软件升级（路由器必须支持升级），使路由器的转发数据的性能有所提高的一种技术。 2. 工作原理：第一个数据分组经过路由器后其地址和路由信息被保存在NetFlow高速缓存（Cache）中，后继的数据分组到达路由器后，首先在Cache中进行地址匹配查找，如果找到，就使用Cache中缓存的路由信息直接进行交换转发，否则按通常的路由转发。这样后继数据就可省去重新查找路由等任务。 3. NetFlow”交换”的意义：并非每二层直通的交换方式，它只是一种用Cache对传统路由和转发的改进的相技术。另外Netflow并没有建立源和目的端系统的第二层交换路径，而是在路由器上完成的，并非通常意义上的”交换”。 四．广域网中的L3交换技术 广域网中的L3交换技术主要有：Cascade 的IP Navigator，CISCO 的Tag Switching(标记交换)和MPLS(Multiprotocol Label Switching多协议标记交换)。 五．新型结构高性能L3交换技术 1. 结构上面向第三层交换的设备：交换路由器或路由交换机。 2. 3Com的基于FIRE（灵活智能路由引擎）的高性能交换。使用ASIC芯片提供基于硬件的高性能交换速度。以FIRE ASIC 不仅仅提高了第二层的性能，更提供 了第三层路由、流量的优化处理、带宽保留和服务质量QoS的保证等更多的能力和线速转发的性能。 3. 它构成了真正的第三层交换式的网络结构，以第二层效率实现第三层的性能，又保证第三层对网络的控制能力。同时支持多种网络协议（IP,IPX,Appletalk）和接口 类型(FDDI,Ethernet,ATM)。实现了数据流线速交换的性能。 4. 主要结构是FIRE ASIC ，RISC帧处理机，RISC应用处理机。(RISC 精简指令集计算机 Bay的IP路由交换机 1. 使用ASIC实现最影响路由器性能的IP报文转发功能，提高了路由器的性能。 2. 结构由两个硬件模块组成：核心模块和I/O模块。核心模块进行路由，I/O模块进行报文的转发。 3. 应用：传统的路由器采用L2交换机作为主干交换机组成的网络中，子网之间的报文转发由路由器全部承担，这就造成路由任务过重的问题。在使用L3路由交换机的网络中，报文的转发则由路由交换机完成，减轻了路由器的负担，因而网络转发数据效率提高。 六．L3交换器在LAN中的组网应用 1. 在LAN中组网中，可考虑主干交换设备使用第三层交换机（交换路由器或路由交换机），即用L3交换机替换作为主干交换设备的传统L2交换机，这样可以大大提高整个网络的带宽和连接性。 2. 在VLAN之间的互联中用，以替代路由器。 服务质量（quality of service， QoS）是网络于用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质的约定，例如，传输延迟允许时间、最小传输画面失真度以及声像同步等。是基于策略的服务的一部分。