二、实践过程： 第一次实践：让学生在探究过程中有体验和认识 第二次实践：学生在探究过程中提高自主解决问题的能力 第三次实践：教师适时引导，学生探究意识增强 第一次实践：让学生在探究过程中有体验和认识 教学设想： 在平时教学中，测小灯泡功率的实验学生都做过，测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，根据电功率的数学关系式： ，就能得到小灯泡的功率。教学中教师提出三个探究问题。学生根据教师的提问，通过小组讨论，设计出测定小灯泡功率的实验方案是否可行，让学生在计算机仿真电学实验中进行连接。演示操作过程，特别是平时滑动变阻器的连接是学生的弱项，此时，在仿真电学实验中，可以很直观地解决连接以及动态变化情况。另外，对电流表和电压表的“＋”、“－”接线柱的连接，量程的选择都可以有正确的操作过程。学生进行实验操作，采集有用数据，并通过计算，测出了小灯泡的功率。学生在实践过程中，实验操作得到了有效的训练，但在实际教学中也碰到许多问题。例如，学生如何进行数据处理，电功率与这些数据之间的联系是什么等等有待解决。 教学反思： 第一次实践后，教研组开展了教研活动，在区教研员指导下进行反思，认为三个问题同时进行设计、连接、采集数据、经过运算解决探究内容容量大，坡度不够，探究不深，学生的印象不深。另外，学生主动参与实验的操作时间不足，在实践操作中反映的问题无法得到有效的解决。 第二次实践：学生在探究活动过程中提高了自主解决问题的能力 教学设想： 对第一次实践课所反映出的问题，在实践反思的基础上，重新设计了新的教学方案，新方案针对学生实验的不足，调整了教学策略，增加了学生对实验探究的讨论，包括实验方案的设计、数据的采集、学生面对方案的可操作性的互助讨论和质疑，尤其是增加了知识的迁移内容，强调了各种设计方案中数学关系式的引入及处理，让学生通过深入讨论、评价，切实提高在探究过程中解决问题的能力。 提问一：某一小灯泡标有“ ， ” 字样、电源电压为6V、电键、电流表、标有“50Ω，”字样的滑动变阻器，现一电压表15V一档被坏（0—3V一档可用），怎样用实验的方法来测定小灯泡功率。 〔教学片段1〕 师：在小灯泡额定电压为伏中，电压表15伏一档被损坏，怎样测定小灯泡功率。 生：把电压表并联在滑动变阻器两端。 师：方法很好，一开始就把电压表并联在滑动变阻器两端点行吗？ 生：不行。 师：为什么？ 生：电路连接正确后，闭合电键时，滑动变阻应放在最大，此时，滑动变阻器两端电压超过3V，不能直接并联在滑动变阻器两端。 师：怎么办？ （思考讨论后） 生：能否把电压表先接在小灯泡两端，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压为3V，滑动变阻器两端电压也为3V。这时，可以移动电压表，把电压表并联在滑动变阻器两端，调节滑片，使电压为时，小灯泡两端电压为，观察电流表的示数为，就能测定小灯泡的功率。 …… 提问二：某一小灯泡的额定电压为 、电源电压为6V、电键、电压表、标有“50Ω，”字样的滑动变阻器、但手中没有电流表，怎样用实验的方法来测定小灯泡功率。 〔教学片断2〕 师：调节滑动变阻器滑片，使小灯泡两端电压为伏，此时，滑动变阻器两端电压为伏，怎样知道接有电路中电阻丝的电阻大小。 生：能否测出电阻丝的长度？ 师：为什么要测出电阻丝长度，才能知道阻值大小？ 共3页,当前第1页123 #p# 生：因为滑动变阻器电阻丝总电阻为50欧，总长度为定值，只要测出接入电路中电阻丝的长度，用比例的办法，就能得到接入电路中电阻丝的阻值。 师：你的理论依据是什么？ 生：由电阻定律可知： 。在 （材料性质）、S（横截面积）一定时，R与L（长度）成正比。 师：能否写出关系式？ 生：可以。 师：用什么工具进行测量？ 生：（思考后）用刻度尺。 …… 学生在不断探究思考后，想出了解决办法。通过解决测量接在电路中的电阻丝长度从而求出接在电路中的电阻。 提问三：某一小灯泡的额定电流为 ，电源电压为6V、标有“50Ω，”字样的滑动变阻器、二个电键、电流表、但手中没有电压表，怎样用实验的方法来测定小灯泡功率。 〔教学片断3〕 师：怎样用电流表测通过滑动变阻器的电流？ 生：是否能让电路发生局部短路。 师：怎样发生局部短路？ 生：把电键并联接在小灯泡两端，第一次让电流表示数到达小灯泡时，闭合并联的电键，使小灯泡发生短路，测出电路中的电流。 师：接下来怎么得到小灯泡两端的电压？ 生：用电源电压除以电路局部短路时的电流，得到滑动变阻器接在电路中的电阻，乘以电流就是滑动变阻器两端的电压，电源电压减去滑动变阻器两端电压就是小灯泡两端电压。 师：还有其他方法得到滑动变阻器接在电路中的电阻？ 生：能否还可以用刻度尺来测量？ 师：可以，二种方法你们都可以试一试。 …… 教学反思： 第二次实践，重点放在学生讨论和进一步提高综合解决问题的能力上，并在解决问题的方法上寻找理论依据，让学生懂得要解决问题必须有理论基础。可用最简单的工具（刻度尺）解决较难的电学问题。实际教学中发现学生会采集数据并能用数学表达式进行运算，但不会用表格的形式进行整理。表格是实验数据处理所常用的一种方法，教师的教学应该让学生学会这样一种科学的归纳方法。 第三次实践：教师适时引导，学生探究意识得到了增强 教学设想： 在前两次实践基础上，我和组内教师就第二次实践课中存在的不足，又展开了分析及反思。大家提出，是否能就上过的问题再设置一些问题，设置些学生认知上的障碍，扩大些积极思考的范围，是否让学生在不知道电源电压的情况下来设计实验的方案，解决实际问题，让学生在活动中不断增强探究意识，初步学会发现问题、提出问题，进而找到解决问题的方法。在此基础上增加了思考题：某同学手上有一小灯泡标有“”字样清晰可见，滑动变阻器上标有“50Ω、”，电压表一档 坏了，知道电源电压为6V左右,经思考后，想出一个方法测定小灯泡的功率。此题在实验操作时有许多探究的地方，可以让学生在课余时，先讨论，设计出方案再在课内大家交流，共同参与实验，解决问题。 学生经过讨论，最后得到一个较为理想的方案。把电压表接在小灯泡两端，闭合电键，滑动变阻器处在最大值，记录此时电压表和电流表的示数，把电流表的示数乘以滑动变阻器最大阻值，得到滑动变阻器两端电压，加上小灯泡两端的电压，就能知道电源电压的正确值，随后可以用解决问题（2）中的方法，也可以用解决问题（3）中的方法，测定出小灯泡的功率。在实际的教学实践中，学生通过教师给出的表格或问题设计表格，通过数据的记录、整理，学生能从表格中看出这些数据之间的关系，并能从表格中归纳出应有的结论，也学会了正确的语言表述。 三、总结反思： 第三次实践课是全区公开课。学生通过计算机仿真电学实验，进行分析讨论，观察现象，解决实验中存在的问题，思考实验方法中没有想到的问题，通过学生实际的操作及教师的演示，大大地激发学生的积极思维，并主动参与教学过程。听课的教师对这种边讨论边实验的教学方法，影响深刻，都认为值得借鉴。 通过三次实践和二次反思，我认识到学生能否积极主动地参与课堂教学，设置的探究性问题（或称为问题情景）、探究活动能否积极有效展开，在教学过程中应注意下面这些要素： 1、选择探究内容，要切合学生的认知结构和能力基础。问题的提出要有思维的层次感及一定的认知坡度。 2、发挥现代信息技术和学科教学的整合，多渠道、多方位让学生进行探究，增强学生思维的深度。 3、教师在学生的探究活动中，要及时地解疑导拨，互动合作探究。 教师必须在这些方面下功夫，利用生活中的现象，激起学生主动探究的欲望，并不断地递进探究内容的层次，设置学生思维的坡度，通过质疑、讨论、交流等形式探寻解决问题的方法。 在此基础上，多给学生一定时间进行实践操作，学生在具体操作中，还会发现各种仪器本身所存在的局限性，并不断地反思，吸引学生主动参与到“探究、尝试、发现、创新”地过程中来。 共3页,当前第2页123 #p# 通过“三实践二反思”的教研活动，深深体会到专业研究人员引领所起的作用和教研组全体教师合作互助的教研活动的重要性，给我的教学带来新的理念、新的教学方法。课堂教学是教育教学改革的主阵地，在教学实践和反思中，只有不断地更新教师的教学理念，不断地反思自己的教学行为，改进我们的教学方法，完善我们的教学策略，才能切实有效地提高物理教学的质量，使学生“乐学、会学”，在不断地探究活动过程中，培养学生的科学素质。
你这问题太大了，同意楼上观点！
一.能量、机械能1.能量：①定义：一个物体能够做功，这个物体就具有能量。 ②提示：第一，一个物体能够做功越多，表示这个物体的能量越大。第二，物体能够做功，是指有做功的本领，可以是正在做功，也可以是不在做功。第三，能量包括机械能、内能、电能等各种形式的能量。能量的单位都是焦耳。2.动能：①定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。 ②提示：物体的质量和速度决定其动能的大小，运动物体的质量越大，速度越大，动能就越大。一切运动的物体都具有动能。3.势能：重力势能：①定义：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。 ②提示：物体的质量和高度决定其重力势能的大小，物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。 弹性势能：①定义：：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 ②提示：物体的弹性势能跟物体的弹性形变的大小有关，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。4.机械能：①定义：动能和势能统称为机械能。 ②提示：物体的动能和势能的和等于它的机械能，动能和势能可以相互转化，如果能量只在动能和势能之间相互转化，则机械能的总量保持不变，自然界可供人类利用的机械能源有水能和风能。二.分子运动论 内能及内能的利用1.分子运动论：①内容：物质是由分子组成的，一切物体的分子都在不停地做无规则的运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力。 ②提示：第一，分子是很微小的，分子直径以10－10米来量度。物体的分子可以互相进入对方，表明分子间有间隙。第二，不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。气体、液体和固体的分子扩散现象表明了：一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。第三，分子间的引力和斥力是同时存在的。紧压在一起的两块铅块不易拉开，表明分子间有相互作用的引力。液体和固体不易压缩，表明分子之间有斥力。2.内能：①定义：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能。 ②提示：一切物体都有内能。物体的内能跟物体的温度有关，温度升高，物体内部分子的无规则运动加剧，它的内能增加。反之它的内能减小，物体内能还和分子间的相互作用情况有关。改变物体内能的方法有两种：做功和热传递，外界对物体做功，物体的内能增加（常见的有克服摩擦做功和压缩气体做功）；物体对外界做，本身的内能会减小（如气体膨胀做功）。热传递的实质是内能从高温物体转移到低温物体。温度高的物体放热，温度降低，内能减小，低温物体吸热，温度升高，内能增加。内能的利用有两种：利用内能来加热和利用内能来做功。3.热量、比热、燃烧值：①定义：在热传递过程中传递能量的多少叫热量。单位：焦耳；单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量叫做这种物质的比热容。单位：焦/(千克·℃)；1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的燃烧值。单位：焦/千克。 ②提示：热量表示在热传递过程中，物体的能量转移了多少，它与物理过程( 升、降温等)相联系，不能说物体具有多少热量；比热是物质的一种特性，每种物质有一定的比热，不同的物质比热不同，物质的比热跟物质的质量、体积、温度等因素无关；某种燃料的燃烧值跟这种燃料的质量多少无关。4.热量公式：Q吸=cm(t－t0)或Q吸=cm△t；Q放=cm(t－t0)或Q放=cm△t；Q燃=qm。5.能量守恒定律：①内容：能量既不会消失，也不会创出，它只会从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 ②提示：能量守恒定律，是自然界最普遍，最重要的基本定律之一，任何一种形式的能量在转化和转移过程中，都遵守能量守恒定律，是人们认识和利用自然有力的武器。三.电路：1.两种电荷：①两种电荷规定：人们把绸子摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷；把毛皮摩擦过的电荷叫做负电荷。②电荷间的相互作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。③提示：检验物体是否带电可以利用带电体的性质(吸引轻小物体)，电荷间的相互作用(同电相斥)及验电器。用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电，摩擦起电并不是创造了电，只是电荷发生了转移。2.导体和绝缘体：①定义：容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体。 ②提示：导体容易导电是因为导体中有大量的自由电荷。金属靠自由电子导电，酸、碱、盐水溶液靠正、负离子导电。绝缘体不容易导电是因为绝缘体内几乎没有自由电荷。常见的导体有金属、大地、人体、碳(石墨)以及酸、碱、盐的水溶液等。常见的绝缘体有橡胶、玻璃、陶瓷、塑料等。3.电流：①电流定义：电荷的定向移动形成电流。②电流的方向：规定正电荷定向移动方向为电流方向。③持续电流存在的条件：有电源和闭合电路(通路)。④电源：把其它形式能转化为电能的装置。⑤提示：电流的方向除了规定以外，还要知道金属导体中的电流方向与自由电子的定向移动方向相反及在电源外部，电流方向是从电源的正极流向负极。常见的电源有干电池、蓄电池等化学电池及发电机。电源的作用是在电源内部不断使正级聚集正电荷，负极聚集负电荷以持续对外供电，绝对不允许用导线直接把电源两极连接起来，否则会因电流过大而损坏电源。4.电路：①电路的组成：把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流路径。②电路的基本连接方法：串联电路和并联电路。③电路状态分为通路、开路和短路。④提示：第一，要求会画各种电路元件规定的符号。画电路图的基本要求：导线是直线，弯折处一般成直角；各元件连接紧密，分布合理，无断离；导线交叉连接处要注意打上黑圆点。第二，按照电路图连接实物图时要求：把导线的两端接在相应的元件的接线柱上，避免导线交叉；认真检查，电路图和实物图表示电路的连接情况要一致，连实物时，可采用“先干路后支路法”或“先通一路后补充法”均可。四.电流强度 电压 电阻1.电流强度：①定义：1秒钟内通过导体横截面的电量。②单位：安培。1A=1C/s。其它单位有毫安和微安。③大小：。④测量仪器：电流表。实验室里常用的电流表有两个量程：3A和，最小刻度分别是和。用电流表测电流时，要把电流表串联在被测电路中，必须使电流从“+”接线柱流入，从“－”接线柱线出。被测电流不要超过电流表的量程。绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上。⑤实验及结论：串联电路中I=I1=I2；并联电路中，I=I1+I2。2.电压：①定义：电压使电路中形成了电流。②单位：伏特。其它单位有千伏、毫伏和微伏。③常见电压值：1节干电池电压伏，家庭电路电压220伏，安全电压为不高于36伏。④测量仪器：电压表。实验室里常用的电压表有两个量程：15伏和3伏。它们的最小刻度分别是伏和伏。使用电压表时必须把电压表并联在被测电路两端，必须使电流从“+”接线柱流入，从“－”接线柱流出。被测电压不要超过电压表量程，电压表可以直接接到电源的两极上，测出电源的电压值。⑤实验及结论：串联电路中U=U1+U2，并联电路中U=U1=U2。3.电阻：①定义：导体对电流的阻碍作用。②单位：欧姆。1Ω=1V/1A。其它单位有千欧和兆欧。③大小：电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的长度、横截面积和材料，电阻的大小和温度有关。④电阻的测量：伏——安法测电阻。⑤滑动变阻器的原理是利用改变电阻线在电路中的长度来改变电阻，从而改变电流。使用滑动变阻器时要注意阻值范围及最大电流两个重要参数。使用前应将滑片调到电阻最大的位置。有四个接线柱的滑动变阻器，在金属棒的两端和电阻线圈两端各选取一个接线柱接在电路中，才能起到改变电路电阻大小的作用。五.欧姆定律：1.电流与电压、电阻关系的实验结论：在电阻一定的情况下，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比；在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。2.欧姆定律：①文字叙述：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。②公式：。使用公式时注意公式中的I、U、R必须是同一导体(或同一电路)和同一时间的电流、电压、电阻。3.串联是路的规律：①I=I1=I2，②U=U1+U2③R=R1+R2，④几个R串联时R串=nR，⑤串联分压分式。4.并联是路的规律：①I=I1+I2，②U=U1+U2，③，④n个R并联⑤两个电阻R1、R2并联：，⑥并联分流公式：。5.利用欧姆定律可转化为，并由此做为测定电阻的方法。六.电动和电功率：1.电功：①定义：电流通过用电器所做的功。②单位：J和kWh，1kWh=×106J.③计算式：。前二式为普遍适用公式，后二式适用于纯电阻电路。④测量：电能表。电能表的计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用户用电的度数。2.电功率：①定义：电流在单位时内所做的功。电功率表示电流做功快慢。②单位：W和KW。1KW=1000W。③公式：。前二式为普遍适用公式，后二式适用于纯电阻电路。④测量：用V—A法可测定用电器的电功率，P=UI。⑤额定功率：用电器铭牌上标出的功率值，是用电器在额定电压下的电功率值。⑥实际功率：用电器在实际电压下的功率值。一个用电器的额定功率只有一个，而实际功率有无数个。3.焦耳定律：①文字叙述，电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。②公式：焦耳定律数学表达式：Q=I2Rt，导出公式有Q=UIt和。③注意问题：电流所做的功全部产生热量，即电能全部转化为内能，这时有Q=W。电热器和白炽电灯属于上述情况。④电热器利用电流的热效应来加热的设备。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成。【解题点要】例1.人造卫星沿椭圆轨道运行的过程中，发生动能和势能的相互转化，下面说法正确的是（ ） A.卫星从近地点向远地点运动时，动能增大，势能减小。 B.卫星从远地点向近地点运动时，动能增大，势能减小。 C.卫星从远地点向近地点运动时，动能增大，势能增大。 D.卫星从远地点向近地点运动时，动能减小，势能减小。 解析：人造卫星沿椭圆轨道运行过程中，没有受到阻力，各位置的机械能总量保持不变。卫星运行到近地点时，离地面的高度最小，势能最小，动能最大；卫星运行到远地点时，离地面的高度最大，势能最大，则动能最小。也就是说卫星的势能增大时，动能必定减小。或势能减小，动能必定增大。正确答案选B。例2.下列关于内能的说法中，正确的是（ ） A.两杯水中，温度高的杯中水的内能一定大 B.物体的比热越大，内能也越大 ℃的物体内能为零 D.做功和热传递都可以改变物体的内能解析：根据内能的有关概念，内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，一切物体都有内能，C项错误。同一物体的温度越高，它的内能就越大。在A项中两杯水的多少没有明确给出，就无法比较哪杯水的内能大小。物体的内能跟比热没有关系，改变物体的内能的方法有做功和热传递。答案应选D项。例3.如图1所示“用电流表测电流”的实验中，当开关S闭合时，灯L1、L2均不亮，某同学用一根导线去查找电路的故障，他将导线先并接在灯L1两端时，发现灯L2亮，灯L1不亮，然后并接在灯L2两端时，发现两灯均不亮，由此可判断：（ ）A.灯L1断路 B.灯L2断路C.灯L1短路 D.灯L2短路 解析：电路的故障归纳起来一般有断路和短路两种情况，当电路断路时，电路无电流通过，串联在电路中的电流表无读数，用电器不工作（如电灯不亮，电铃不响），但电压表可能会有读数。发生短路或局部短路时，电流直接从导线或开关通过，不经过用电器。本题某同学有一根导线去查找电路的故障，把导线并接于灯L1两端时，发现灯L2亮，灯L1不亮，说灯L2不断路也不短路，故障出在灯L1，灯L1是断路还是短路呢？当导线并接于灯L2两端时，发现两灯均不亮；假若灯L1是短路，则题目一开始给出的开关S闭合时，灯L2就该亮了，由此可以判断电路的故障是L1断路。答案应选A项。例4.图2所示的电路中，电源电压不变，开关S闭合后，若滑动变阻器的滑片P向A端移动，则（ ） A.电压表的示数和电流表的示数都增大 B.电压表的示数和电流表的示数都减小 C.电流表的示数减小，电压表的示数增大 D.电流表的示数增大，电压表的示数减小 解析：图中的电阻R和滑动变阻器R¢是串联在电路中，电流表是测量电路中的电流，电压表是测量滑动变阻器R¢两端的电压，不要误认为是测量R两端的电压，也不是测量电源电压。电路中的电流和电压之所以会发生变化，是滑动变阻器的滑片移动引起，一般从电源——滑片开始分析：滑片向A端移动时，滑动变阻器R¢接入电路的电阻变小，电路的总电阻R总=R+R¢变小，欧姆定律，电源电压U不变，R总变小，电路中的电流变大，即电流表的示数增大。UR=IR，I增大，R不变，电阻R两端的电压UR增大，根据串联电路的特点，滑动变阻器两端的电压U¢=U－UR，得知U¢减小，即电压表的示数减小。答案选D。例5.如图3所示电路中，灯L1的电阻R1是灯L2电阻的（不考虑灯丝电阻随温度的变化），电源电压为10伏并保持不变，S1、S2为开关，闭合S1，断开S2时，灯L1正常发光，电阻R3消耗的电功率为2瓦，电压表示数为U1；当闭合S2，断开S1时，电阻R4消耗的电功率为瓦，电压表示数为U1。求：(1)灯L1的额定功率。(2)电阻R4的阻值。 解：当闭合S1，断开S2时，R1与R3串联，。当闭合S2，断开S1时，R1、R2、R4串联，I¢因而 I1∶I¢=2∶1，I3∶I4=2∶1，所以两次串联的电流之比I∶I¢=2∶1，即 ①又当闭合S1，断开S2时，电阻R3消耗功率为2瓦，即I2R3=2W。当闭合S2，断开S1时，电阻R4消耗功率为瓦，即I¢2R4=W。，即= ②由题目中，将其代入①中，得到，即2R3=R1+R4将②式代入得又因W=3WV=4V【同步练习】1.质量是千克的铝壶里装了2千克的水，初温度为20℃，如果它们吸收了×103焦耳的热量，温度升高到多少摄氏度[铝的比热为×103焦/(千克·℃)]？2.甲、乙两物体的质量和温度都相同，把甲放入一杯热水中，搅拌后，当甲与水温相等时测得水温降低了了7℃，将甲取出，把乙放进去，搅拌后当乙与水温相等时测得水的温度也降低了7℃，(水的质量和热量损失不计)由此可知（ ） A.甲物体的比热大 B.乙物体比热大 C.甲、乙两物体比热一样大 D.条件不足无法判断3.甲、乙、丙、丁都是带电体，已知甲吸引乙，甲排斥丙，丙吸引丁，则甲、乙和丁的相互作用是（ ） A.甲吸引丁，乙排斥丁 B.甲排斥丁，乙吸引丁 C.甲、乙都吸引丁 D.甲、乙都排斥丁4.两个电阻R1=20欧，R2=30欧，串联后接入6伏电路中，它们消耗的电功率之比P1∶P2= ；它们并联后接入6伏电路中，它们消耗的电功率之比P1¢∶P2¢= ；串联时消耗的总功率与并联时消耗的总功率之比P串∶P并= 。5.两个定值电阻R1和R2(R1＞R2)串联后接入一个电压为U的电源上，R1和R2消耗的功率分别为P1和P2；并联后仍接入在这个电源上，R1和R2消耗的功率分别为P1¢和P2¢（电源电压不变），那么（ ） ＞P2 P1¢＞P2¢ ＜P2 P1¢＞P2¢ ¢＜P1 P2¢＜P2 ¢＞P1 P2¢＞P26.如图4所示，电源电压保持不变，S闭合时灯L的功率为100瓦，S断开时，电阻R的功率为9瓦，且RL＞R。求：(1)S断开或S闭合时，通过灯L的电流强度之比。(2)S断开时灯L的实际功率。【同步练习答案】℃ 4. 3∶2；2∶3；6∶25 6. 9∶10； 81W
从实验的作用，操作，改进，等方面写
PLC和变频器在中央空调系统中的节能应用摘要:介绍一种以PLC作为总控制部件，采用变频器控制中央空调冷冻水循环泵，构成恒压循环供水；变频调速循环供水，以及用PLC控制一台软起动器分别起动4台井水泵的控制系统。从而实现节能的目的，提高系统的可靠性，确保设备的安全运行。关键词：PLC；变频器；软起动器；节能1引言晶澳太阳能有限公司采用3台设备制冷机组用于生产设备制冷，设备冷冻水循环泵2台，额定功率30kW，一备一用。另采用2台空调制冷机组用于环境制冷，空调冷冻水循环泵3台，额定功率37kW，二用一备。两种循环水泵均为工频全速运转，由于设备冷冻水采用传统的固定节流方式来满足生产设备恒压供水要求和空调冷冻水采用固定节流的方式实现调节室内温度的目的，造成了大量电能的浪费，减短了水泵和阀门的使用寿命。现改造为由PLC作为核心控制部件，由变频器和设备冷冻水泵组成恒压供水系统。空调冷冻水根据温差△T控制原理，由变频器，PID温差控制器，温度变送器，循环泵组成温差△T控制变频调速系统。现公司有4口水井，井水泵额定功率为75kW，采用工频恒速运行。井水统一供给两种制冷机组冷却水、其他车间用水、消防用水等。由于井水泵的自耦降压起动方式控制机构宠大，故障率高。现改造为由PLC控制一台软起动器分别起动4台井水泵的起动方式。2硬件配置设计选用一台PLC作为核心控制部件，控制井水泵的软起动，设备冷冻水恒压供水和空调冷冻水的变频调速。其中，PLC选用Siemens公司的s7-200，CPU选用S7-222，电源模块一块，数字扩展模块选用EM223 24VDC 16输入/16输出。共24个输入点，22个输出点。数字量输入主要有循环泵手/自动运行方式的切换，循环水泵和井水泵的手动启/停操作和井水流量反馈。数字输出点用于19点继电器输出和两个冷冻水系统故障报警和井水流量报警。变频器选用MicroMaster430系列2台，一台额定功率30kW，用于控制设备冷冻水循环泵，另一台额定功率37kW，用于控制空调冷冻水循环泵。MicroMaster430系列变频器是风机类和水泵类的专用变频器，它拥有内置PID调节器，可以提高供水压力的控制精度，改善系统的动态响应。软起动器选用SIRIUS 3RW40系列一台，额定功率75kW，用于软起动井水泵。PID温差控制器一台，选用Transmit（全仕）G-2508系列PID双路温差控制器，用于设定温差，并将PID处理后的4～20mA的模拟信号送至变频器。压力变送器一个，用于检测设备冷冻水的管网压力，并将压力信号反馈给变频器。温度变送器两个，用于检测蒸发器两端的温度，并将温度信号送至PID温差控制器。3控制方案设计设备冷冻水恒压供水控制方案设计控制原理如图2所示，设备冷冻水循环系统是一个密闭的系统，由1#，2#循环泵供水，供水压力要求在±。正常情况下，一台循环泵工频全速运转时，出水压力可达 Mbar。具有很大的裕量，为避免电能的浪费，将设备冷冻水循环系统设计为恒压供水系统。方案设计有手动/自动两种工作方式。在手动方式下，工作人员可以根据实际情况现场决定起/停水泵的变频运行，并设最高优先控制级，不受PLC的自动控制，以保证检修或出现故障时的安全使用。自动方式控制过程：将控制面板上设备冷冻水泵的手动/自动开关，打到“自动”档，由井水泵的运行给定PLC设备冷冻水泵的起动信号，PLC控制KM11吸合，并与变频器通信，由变频器1F软起动1#循环泵。压力变送器检测设备冷冻水管网压力，转化为4～20mA的模拟信号反馈至变频器1F，变频器1F通过内置的PID将检测压力与压力给定值进行比较优化计算，输出运行频率调节1#循环泵的转速。当压力变送器检测到的管网压力低于给定压力时，变频器输出频率上升，增加1#泵的转速，提高管网压力；反之，则频率下降，降低1#水泵的转速。为防止备用泵在备用期间发生锈蚀现象，在自动控制方式下，将1#、2#循环泵设置起始/停止周期，使其自动定时循环使用。为避免在水泵切换时，管网压力变化过大，应采取必要的起/停时间协调措施，以尽量保证水压的稳定，并在切换过程中，对压力检测信号进行一定延时的“屏蔽”，防止变频器在较高的压力信号下不起动。切换过程为：当设定的循环周期已到时，屏蔽压力检测信号。将正在运行的水泵的频率升至50Hz后切换为工频运行，之后将备用泵变频起动（备用泵与运行泵不固定），在频率升至30Hz时，切除工频泵，并取消对压力信号的屏蔽，恢复正常运行，如此循环。在水泵切换时为了防止KM11与KM12、KM21与KM22、KM11与KM22误动作同时吸合发生故障，须将它们电气互锁和程序互锁。当工作泵发生故障时，则立即停止工作泵，将备用泵投入变频运行，并输出声光报警，提示工作人员及时检修，当变频器发生故障时则停止水泵运行立即输出报警。空调冷冻水系统循环泵变频调速控制方案设计控制原理如图3所示，空调冷冻水系统的供回水温度之差反映了冷冻水从室内携带热量的情况。温差大，说明室内温度高，应提高冷冻水泵的转速，加快冷冻水循环；反之，温差小，说明室内温度低，可以适当降低冷冻水泵的转速，减缓冷冻水循环。一般中央空调冷冻水系统设计温差为5oC~7oC。通过温差△T控制，控制冷冻水系统的循环状态，可以降低能源损耗，延长水泵的寿命。此外，空调冷冻水系统是一个密闭的系统不必考虑恒压问题。差控制器和循环泵温差闭环变频调速系统，控制冷冻水泵的转速随着室内热负载的变化而变化。工作过程为：温度变送器1、2分别在空调机组蒸发器输入和输出端测得温度后，转换为4～20mA的标准信号送入PID温差控制器，经PID与给定温差值比较处理后，输出4～20mA的标准信号到变频器2F的模拟量输入端，变频器2F输出相应频率，调节循环水泵的转速，达到控制温度的目的，形成一个完整的闭环控制系统。系统设计为手动和自动两种控制方式手动方式工作过程与设备冷冻水泵手动工作方式类似自动控制过程为：将控制面板上的空调冷冻水循环泵手动/自动控制开关打到“自动”档，系统将在自动方式下运行，由井水泵的运行给定PLC空调冷冻水泵起动指令后，首先控制KM31吸合投入3#循环泵变频运行，由温度变送器1、2检测蒸发器两端的温度，并将温度信号送到PID温差控制器，PID温差控制器将检测到的温差与给定温差比较处理后的标准信号反馈给变频器2F。若检测到的温差大于温差给定值时，变频器2F提升输出频率，提高水泵的转速，加快冷冻水的循环；反之，则降低频率，降低水泵转速。在自动运行方式下，将3台水泵设定自动循环周期，定时自动循环使用。3台水泵的开闭顺序为“先开先关”的顺序，当室内热负荷加大时，若变频器2F的输出频率已升至50Hz，经一定延时（如20min），当检测温差值仍大于温差给定值时，通过PLC程序控制，把3#水泵切换为工频运行，再投入4#水泵变频运行，如此循环，直到变频运行5#水泵。当3台水泵被全部投入运行，且变频泵频率已至50Hz，经延时若频率仍没下降，则由PLC输出报警，提醒工作人员及时修改空调机组设定值；相反，当室内热负荷减小时，变频器2F降低输出频率，降低5#泵的转速，当频率降到20Hz时，若检测温差值仍低于温差给定值时，经延时（如20min），停止3#泵，依此类推。为保证变频器2F只控制一台水泵，将KM31、KM41和KM51电气互锁和程序互锁，同时须将KM31与KM32、KM41与KM42、KM51与KM52电气互锁。当变频器2F或水泵发生故障时，由PLC输出声光报警，提示工作人员及时检修。井水泵软起动控制方案设计如图1所示，利用PLC控制一台软起动器，即可分别起动4台井水泵.将井水泵的运行方式设计为手动方式。具体控制过程为：按下控制面板上相应的起动按钮，如按下6#泵起动按钮，PLC控制KM61吸合并运行软起动器，软起动6#井水泵。当软起动器起动完毕后利用其辅助触点反馈信号给PLC，PLC断开KM61并立即闭合KM62，将6#井水泵切入工频运行，并停止运行软起动器，依此类推。为防止软起动器同时起动两台以上的井水泵，须将KM61、KM71、KM81、KM91电气互锁和程序互锁，另须将KM61与KM62、KM71与KM72、KM81与KM82、KM91与KM92电气互锁，4 S7-200与MM430变频器的通信设置S7-200PLC作为核心控制部件，它有总线访问权，可以读取或改写变频器的状态，控制软起动器的运行状态，从而达到控制和监视设备运行状态的目的。系统采用总线式拓扑结构，两台变频器采用总线接插件连入总线。S7-200选用S7-222CPU，软件采用。采用西门子Profibus屏蔽电缆及9针D形网络连接头。利用S7-222的自由通信口功能，即RS485通信口。由用户程序实现USS协议与两台MM430变频器通信。在硬件连接完毕后，需要对两台MM430变频器的通信参数进行设置，如表1所示。5软件设计在应用设计中，PLC起到“总监总控”的角色，可以对两台变频器的状态进行查询和控制。程序首先将S7-222的通信口初始化为自由通信口方式，然后程序进入一个顺序控制逻辑功能块。控制顺序为：手动起动井水泵，在井水流量满足要求的情况下，自动运行设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵。在PLC的程序中设计了井水泵的手动软起动井水泵控制、设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵自动定时循环程序；同时设计了设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵的手动控制程序。在本系统中采用了变频器自身控制的方法，这样就省去了对PLC的PID算法的编程。6结论本系统设计实际应用运行一个夏季后，得出与上个季度循环水泵电能消耗数据及故障次数如表2所示。数据显示，系统改造后节能达30%以上，并且在春，秋、冬季节空调冷冻水循环泵的节能效果会更加明显，并且故障发生次数大幅下降。因此采用调速调节流量的方式，可以大幅度降低截流能量的损耗，具有显著的节能效果，并能延长水泵的寿命，提高系统运行的稳定性，降低生产成本，提高生产效率。参考文献[1]王仁祥,王小曼.变频器在中央空调中的应用.通用变频器选型,应用与维护.北京:人民邮电出版社,2002:176-202.[2]西门子有限公司.MM430通信设置.MICROMASTER430使用大全..[3]蔡行健.S7-200模块.深入浅出西门子S7-200PLC.北京:北京航空航天出版社,2003:95-125.[4]原魁,刘伟强.变频器基础及应用.北京:冶金工业出版社,2006.[5]罗宇航.流行PLC实用程序及设计(西门子S7-200系列).西安:西安电子科技大学出版社,2004.叮叮猫进士 回答采纳率: 2010-03-24 20:38 随着我国经济的高速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广泛。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关。随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速的发展，其拖动技术已经发展到了变压变频调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。通过对变频器和PLC的合理选择和设计，大大提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯得到了较为理想的控制和运行效果。并利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈，实现电梯的精确位移控制。通过PLC程序设计实现楼层计数、换速信号、开门控制和平层信号的数字控制，取代井道位置检测装置，提高了系统的可靠性和平层精度。该系统具有先进、可靠、经济的特色。该电梯控制系统具有司机运行和无司机运行的功能，并且具有指层、厅召唤、选层、选向等功能和具有集选控制的特点。关键词： 电梯； PLC； 变频调速； 旋转编码器ABSTRACTAs China's rapid economic development, exchange of VVVF technology has entered a new era, its application more widely. The elevator as a modern high-rise building the vertical transport, and is closely related to people's lives, as people raise their requirements, the lift has been the rapid development of its technology has developed to drag the PSA Frequency Control, the logic control Also by the PLC to replace the original control the PLC chip and a reasonable choice and design, Greatly improving the control of the elevator, the elevator and to improve the operation of comfort, so that the lift has been better control and operation results. And using a rotary encoder pulse a position feedback, and lift the precise control of displacement. PLC program designed to achieve through the floor count, for speed signal, to open the door of peace control of the digital control signals to replace Wells Road location detection devices, improving the reliability of the system accuracy of the peace. The system has advanced, reliable and economic elevator control system has run drivers and drivers operating without that manual and automatic features, and with that layer, called the Office for the election of the Commission to function, with election-control : lift ; PLC; VVVF; rotary encoder目 录1 绪论 PLC控制交流变频电梯的简介 电梯控制的国内外发展现状 题目选择的来源与意义 本文所做的主要工作 32 电梯设备的介绍 电梯设备 电梯的分类 电梯的主要参数 电梯的安全保护装置 53 变频器的选择及其参数计算 变频器的分类 变频器的选择 变频器品牌型号的选择 变频器规格的选择 选择变频器应满足的条件 VS-616G5型通用型变频器 变频器有关参数的计算 变频器容量的计算 变频器制动电阻的计算 114 PLC的选择及硬件开发 PLC简介 控制器件的选择 PLC的选择 轿厢位置的检测元件 PLC硬件系统的设计 设计思路 I/O点数的分配及机型的选择 215 系统软件开发 电梯的三个工作状态 电梯的自检状态 电梯的正常工作状态 电梯的强制工作状态 系统的软件开发方法确定 软件设计特点 软件流程 模块化编程 系统的软件开发 电路的开关门运行回路 电梯的外召唤信号的登记消除及显示回路 利用旋转编码器获取楼层信息 呼梯铃控制与故障报警 电梯的消防运行回路 36结 论 38致 谢 39参考文献 40附录 Ⅰ VS-616G5型变频器的常用参数 41附录 Ⅱ VS-616G5变频器主要参数设置表 42附录 Ⅲ 梯形图 43
在改革开放初期，高等院校教师集中讨论教学方向，结论是基本上取消模拟电路的教学，仅仅在形式上保留，因为国外的集成电路的价格、性能是国内传统分立元器件搭建的电路无法代替的；从此之后，教学、职业教育、家电维修都以集成电路为中心；之后就发展到信息时代，以计算机技术、网络技术为重中之重，科学技术的发展核心。在大马路上，非开挖技术已经普及，在城市布设地下管线已经广泛采用定向钻孔技术，国内已经能仿制这种钻杆能转弯的地下钻孔钻机，进口的100万元一套，国产的40万元一套；而引导的探地雷达非要进口不行，一般性能的一台30万元吧；如今城市建设、煤气管道建设、地下电缆建设、供水系统建设都少不了这种雷达；房屋装修、物业管理需要小一点的探地雷达，也要18万元一台。交通警察的测速雷达也类似。煤气公司探测道路下稀薄的管道煤气泄漏的高灵敏度探测仪器是德国生产的，一台一百万人民币，也是模拟仪器。纵观深空探索、生物工程、医疗仪器、分析仪器、高能物理研究、生物起源、考古研究、刑事侦查的物证鉴别的高端仪器，都是进口仪器一统天下，都是以模拟技术为基础。例如哈勃望远镜、黑洞探索、引力波探测、卫星照片就是应用它们取得的数据。惯性制导系统、手机、基站、计算机、电视机、摄像机、扫描器、照相机等等信息设备，输入、输出大都是模拟处理过程，只是在中间采用了数字处理过程。现在都是将模拟与数字硬件部分、甚至软件都集成。没有基础设计能力和半导体工艺设备，只能采用系统集成方式，优势兵力和最大的本事是算法、运用DSP，将市场上的商品来个大拼盘，就一定要使用别人的核心硬件和软件，就后门大开，引进了安全隐患。所以，在理论上是半空吊、在应用上是最终消费者，永远处于在产业链的下游。爱因斯坦相对论的提出，是依据当时用先进硬件取得大量物理、天文的实验、观察基础数据；对电路基础元器件都没有正真认识的对应专业大学生研究生比比皆是，在这个前提下，依靠电路仿真软件也做不成像样的基本线路。所以学生要首先使用模拟指针万用表，建立感性理解和想象力，国人擅长与抽象思维，是因为深度的正确直觉培养周期长，花费高昂，能跨过门槛的人稀少；相比之下，玩弄数学、英语，背公式、解习题、引用文献太容易啦。以国内这几十年来的普遍教学方法、教学大纲、教材、实验装置，再加上创新工程，即使是北大、清华都没什么可能培养出能纯熟设计电路的人物。至少要对十个以上基本的电路进行完整的设计、调试；再对十个以上的应用组合设计进行系统的设计、整体联调，才是最基本的教育。能造卫星、运载火箭、核武器的国家多了去，而代表其工业基础和整体的创新能力的标志是基础材料、精密加工设备、精密仪器中有多少是本国制造的？基础工业在国际上的水平如何？本人在军工企业工作过，知道各国的国防工业的关键技术都是以国家的实力买来卖去，结果是别人大规模生产的工业产品，你用更高的生产成本制造，也达不到别人的性能和可靠性。工业基础建设不扎实、现代工业不完善、国民素质**的条件下，要紧跟世界的发展、经济形式要求迫切的的压力下，就只能以信息化建设为中心，必然捉襟露肘，就要进行补缺啦；房屋建筑偷工减料，造成了隐患，引起了邻里不和，纠纷不断，于是防水补漏行业兴旺发达，社会资源浪费消耗巨大，当初建房子的时候稍微注意、花一点小钱就能后顾无忧。建议开展免费网上视频辅导活动，全程用高清录像记录，汇编后公开出版。以上内容都是本人在百度知道网站独立撰写、逐字键入的，以后这些问题，应该责院士、博导、院长、校长、部长在线回答。什么是模拟电路？最难、最基本的，在限定分立元器件、通用集成电路的前提下，本科生做不出的，博士后也没有办法，这功夫就是如此硬朗！！！不同于数学题、外语作业，提高一个学历等级就可以解决了；做生意、搞政绩、玩股票，投资额度高就可以掩盖问题，在这里是行不通的！！无论是模拟电路技术指标、特殊功能、模拟计算机等等，都是硬功夫！！！许多参数都是可以计算或调试出来的，都是有依据的，这不是下载线路仿制能达到相同效果的技巧，是复杂、灵活机动的空间、时间思维方式，还要充分考虑市场供应条件、客户要求、发达国家最高的水平。机械机构设计、特殊加工工艺的思维方式也类似。本人擅长于此，与许多出版社联系过，愿意提供从基础线路到高性能应用实例的全套创新教材，他们都不愿意出版，他们要的是国外翻译的原版教材、抄袭国外的教科书。现在寻求大企业赞助，具体请与国务院侨办主任联系为盼。经济危机下中国工业发展的现状与对策分析将具有竞争力的先进产品设计资料、工艺诀窍、加工技巧、调试原理、销售策略完全无偿公开，任由各企业简化后产业化。本人与出版部门联系过，他们不干。人的第一次认知是最重要的，如今教师的水平和能力普遍低下，都跨不过门槛，不能回答学生在课堂上、实验室、毕业设计的问题，那几十上百页的数学公式，都是从国外原版书籍上抄下来的，然后三传手就抄袭翻译后出版的教材，基础电路都不能设计、不会调试，所以你的青春被糟蹋了！高频功率放大器的电路结构有何特点本人在高频功率放大的高效率、高可靠、不烧管上，有深刻的认识和调试细则，因为被迫下岗，就不介绍了。在本人下岗后，还保留了过千个高频陶瓷骨架线圈，用一个3DG12振荡输出的高频电流经过电容器耦合，就能点亮电子管收音机指示灯泡，这是一种额定电压，工作电流过百毫安的白炽灯。本人与许多出版社联系过三十多年，他们都不愿意出版；本来是要以数十元一套的价格，连同调试细则以成本价格出售，涉及许多种实际线路，都是现有科技书籍、教材没有的内容，引进版的固体电路教材也没有这些内容，在副sheng级待遇正ting级干部的行政命令下，这些高频陶瓷骨架也被园林科全部销毁了。就以低频模拟电路为例，当本科生无能为力的时候，再上研究生也无效；这与数学、外语、中文、机械加工、生物工程等等不同，高考题目中学生有的做不出来，换个高学历的就有可能做出了，这个翻译、写作小学生不行，来个高学历的就可以了，而创造不出名著；这个零件加工不出来，进口加工设备就迎刃而解了，而材料制造水平总是徘徊不前；这个基因条件下研究水平的课题做不下来，引进进口试剂、设备、参考最新国外文献就拿下来了，而进口试剂国产化却久攻不克；而单车贼、开锁匠水平再高，也制造不出发达国家的精密机械锁具；临床医生、外科大夫的医术在高明，也制造不出先进的诊断仪器、手术器械、药品；飞机驾驶员安全飞行累计时间再长、飞过复杂气候、环境条件，也制造不出大飞机、高性能的飞机。就模拟电路而言，从网上下载线路是不完全的，不知道设计过程，就无法调整到最好的技术指标；对于高频电路，要有设计依据、调试依据，市场、学校、文献库里面没有，能者都是极少数人，有条件就做出集成电路出售，你使用集成电路再娴熟，也无法用分立元器件重新，能用含有器件架构进口的软件设计出集成电路就是人中之杰，而用几百万元的软件设计出来的集成电路，又无法夺取国际市场和国内市场，回不了本钱，又给套牢了。《模拟电子技术》设计电路哎哟，这可是30年前的基本功夫呀，这都是什么年代了？刚刚到博士后的实验室去问了一下，他带领的研究生也摇头，人家可是在攻克世界科技前沿课题的高手，未来的诺贝尔获奖者。你们就算吧，用集成电路不就得了吗？死不开化的，读坏书了！！！【模拟电子问题】关于占空比可调的矩形波振荡器本人在30年前，就完全用国产电子元器件实现，占空比范围更宽，占空比用指针仪表显示，能产生0～300伏特峰值电压，用满度值5安培的热电效应高频电流表指示输出电流，0～15安培峰值电流，功率三极管用3DD101F，多只功率管并联，最小脉冲宽度1微妙，脉冲宽度、脉冲重复周期都独立可调（在占空比发生干涉的时候才相互影响），堪称大功率高压脉冲发生器，用于薄膜电阻器的脉冲老化，按照国际电工组织IEC的一个标准设计；当时本人才中学毕业。所以，体制改变了，开放了，改革了，民主了，自由了，高考状元、博士后的能力却不如本人30年前。24V直流轮椅抱闸电机疑惑就卖给我吧，今天我还买了两个进口的，当场拆卸了其中一个，因为卡死了，并且当场修复。准备向各地科技馆免费借出各种运输装置展品，其控制部分、传动部分的设计、采购、装配、调试将全部公开，允许下载，可以用成本价格出售光盘载体。现在改装的日本助动车控制器，已经能大幅度提高电池容量的利用率，其原始设计图纸，已经向某科技馆负责人免费提供，有30幅图吧。中国的科技书籍、文凭、学历、职称都取代不了上面的效果。如果官方的科技馆不接受，就请你办一家民间科技馆，向广大参观者近乎廉价地提供确实有效的实质性原始设计资料。这就是真正意义上的爱国，就是最有效率地使用资源，就是对社会的最大贡献，就是从根本上提高国民素质，增强民族产业的国际竞争力。收费商品在市场销售额度大、市场占有率大是建立在商业秘密和其他潜规则之下的，即使设计和制造先进，并不一定是正义的。你的计算机和手机是当今高档产品，其生产厂商教会你从基础做起，制造出向他们叫板的创新产品吗？他们现在的整套设计、采购、生产工艺、测试技术，不说核心、关键，就算是现有非专利技术，都封锁的滴水不漏！所以，中国现在说要“走市场，由市场来检验”。都是无能的管理水平大体现。要从基础技巧、生产诀窍公布起，一定要结合普罗大众使用的日用品揭开行业秘密；对于在世界上领先的、其物理成本价格高的客户稀少的高档奢侈品诸如下一代键盘、和谐电话、打电子网络游戏的高速响应键盘等等，到高可靠的自行车防盗锁，都要公布各种实用的设计、生产实质性资料。通过抓两头，来引导、开导启发企业和个人以及在学的学生自行设计和制造中档的、有市场竞争力的广泛产品，就是在提高民族的整体素质，这就是古人曰；取法乎上，仅得乎中；你们看高考状元、博士后、博导的效力更高吗？空谈创新、转型是浪费社会资源，糟蹋学生的宝贵青春时光，毁掉他们的前程，在发达国家和跨国公司面前抬不起头。做硬件非常地花费时间，费钱，没有几十年的连续不间断历练，没有财政支持，没有生产实践验证，没有商业实战建议，是空谈，而能走出来的人是十分稀少的，一个是淘汰率高，一个是没有金钱和时间支持，更重要的，是许许多多人，到了生命终了，都不知道自己错在哪里？什么没有做好？根本上就不知道在当时的历史条件、环境约束下，最佳的做法是什么？还是科科优秀，考个高考状元来的实惠，有说服力！！！就业是压倒一切的首要任务，是人类生存的根本！！！政府应该给穷人钱吗？应该公开科技馆展品的全部设计、加工、调整、部件采购地点资料，授人以渔，提高全民族、全体国民的素质。现在的教材都是一大抄，现在都时兴系统集成，高科技装配工，用钱砸就可以了。国家的战略机密当然要严格保密， 商业机密由受益者保护。 国外用社会资源完成的学术研究，一般是完全公开。 中国的许多用国家资源完成的研究，应该公开，高等院校的教材和实验书籍应该公开，否则加剧学术腐败！这是对使用国家和社会资源负责的体现。 在中国，知识公有化，实质内容和技术手段竞争公开化，实际装置可以在第三者免费复制，技术指标可以由独立的第三者测量、公开性能比较数据、指标，是彻底提升基础教育跨过久攻不克门槛的唯一途径，国家应该支付相关费用；这不是抄袭所能替代的。 本人在25年前设计的下一代键盘，因为没有专利申请资助，没有实验室，在几个行业中内部已经无偿公开。向科技博物馆、科普展览馆提供创新展项，公开所有设计、采购、加工、调试、维修资料，提高全国国民的基础素质。谁能给我讲讲70 80年代的事啊 要贴近生活的，讲讲老一辈人的经历就行70年代教材、工业设备、技术革新资料完全公开，全国相互学习，毫无保留地各地交流，原材料、设备利用率最高，从各种机床、汽车、线切割机、电火花加工机床、水泵、内燃机、电动机、钟表、自行车、灯具等等的零配件全国通用、互换性好，基础图纸公开，全国统一设计DDZ仪表、全国统一设计N1钟芯等等。80年代文凭、学历、职称说了算，全盘引进。90年代低水平重复研究，相互封锁、互相敌对，从低端产品开始就保密、同类产品只要是不同厂家的，同功能的部件特意做成没有互换性，极大地消耗社会资源，损坏消费者的利益，人为制造麻烦，制造维修困难，一切障碍就是为了多赚钱、多钱。本人向国家、省、市科技馆，都提出提供创新展项，要对参观者完全公开全部设计、加工、装配、调整资料，公布原材料、器材、配件采购地点，允大学是干嘛的地方？无论多高的学历和职称，不会设计、制造教具，不会设计、制造教学仪器，不会维修仪器和设备；用你父母的钱进口教学仪器模仿了委托工厂仿制就是佼佼者；用你父母的钱请校外的人来维修设备、从校外采购配件；用你父母的钱请教学仪器生产企业提供教学实验讲义，将作者填上他们的名字就有教学突出成就奖；教你背诵的公式和外语，永远也比不上美国麻省理工学院在网上公开的教材内容。学生也不要埋怨学费贵，除了上面教师的原因，你们自己的基础实验、专业课就上的迷迷糊糊的，高额投资下的创新实验项目、挑战杯、科技竞赛、毕业论文、产学研、科技奖、商业开发，都见不得阳光，将真金白银变成了一堆堆的垃圾！！！！现在的大学生、研究生本身就没有信用！！！成天想着做“项目”，充其量就是下载别人的设计、翻阅外文资料、组织活动、制造气氛、做小生意等等，在校园内就是花钱、钱的！！！！！！！！！！！！！！允许参观者下载这些资料，大约是没有回扣给*****,所以就算本人愿意赠送，也无人理睬。sci对于大学生有何帮助?我们如何利用它?谢谢大家报告首长：应该是大写的英文字母SCI、EI。他们能帮助你们考研、赚钱、找工作、添加荣誉、为母校争光、使学校对你们增加投资。同时也败坏了学风、促使抄袭早就蔓延到绝大部分本科毕业论文、给社会和国家制造巨大潜在的社会危机、卖国无良教授专家社会精英绑架了政府、迫使政府社会个人注入巨额资金、抬高了学费和国家投入、大量采购教学科研仪器造成了设备空闲、完好率低、维修费用高、仪器设备淘汰极快、使用率低下、社会成本教学成本居高不下、教师取了高额的报酬、大量进口大型精密仪器试剂、无收益地消耗了大量的社会资源，并且形成了声势越来越浩大的恶性循环，其实质，就是敌对国家通过在中国的代理人—汉奸不法知识分子制造的类似星球大战对社会在冠冕堂皇光环下的腐蚀和破坏，是境外超级大国散布的理论病毒，危害国家安全！！！更高明的黑招数是国外敌对势力的代理人假惺惺地诱导我们将国力投入争取诺贝尔奖的空中楼阁，做那些荒诞不经的课题，还诱你就差那么一点点，再进口国外最先进的分析仪器设备、到发达国家那些顶级大学培训、入学，就能实现你们梦寐以求的最高境界。这是卖国贼制造的一场阴谋，妄想迷惑、破坏国家的乌托邦幻想；是挖掘黑洞和陷阱，是巨额消耗国力、通过各校重奖发表三大检索论文的知识分子来绑架zhengfu的蛊惑人心的宣传伎俩。现在科技论文可以代表国家的创新水平，即将获得诺贝尔奖。知识分子依靠国外的科技文献资料、进口设备和试剂编造的论文一经发表，可以提职称，有奖金到手，受益者都乐颠颠的，他们所吹嘘中国的各种论文已经神秘有加、诡谲不测、神乎其神、天花乱坠，是境外敌视中国的外部势力和他们伙同、豢养的中国国内投机分子、国内利益集团代言人、社会精英联手炮制的国家科技发展唯一方向，蛊惑人心，诱使中国政府走向破财的道路，都是圈套，诱惑中国大量购买先进仪器、出国留学和培训，挖空、亏空国库，败坏学分，加速腐败的黑招数。这就是毕业生找工作难、企业产品在国际上的竞争力差、只能做系统集成、在基础工业能力没有实质提高，依然落后于发达国家数十年、甚至连30年前的中国基础水平都不如、社会矛盾剧烈的根本原因。所以，对于中国有实质性意义的真招、实干，是用中国的资源，从基础制造出具有国际竞争力的产品，而且是优先国民消费。用巨额社会资源、进口设备、进口集成电路砸政绩为目的来引进人才，太危险了！！！要严格整肃！毫不留情！三大检索论文奖励不得超过千元，不能将国内生产的材料、器材转变成在国际上领先的商品，而依靠采购国外器件、试剂以系统集成方式拼凑的论文，是将真金白银变成垃圾，是帝国主义的圈套、理论病毒、极大地消耗国家资源，严重助长腐败，要挟政府，危害政权。因此，中国教育的出路不是泛泛的开放，现在已经太民主自由了，而是从问题俯拾皆是的基础做起，扎实才是根本之道。张鸣先生说：各种评审的指标体系，如核心期刊论文数量，国际SCI、EI论文数量，国家级课题数量，省部级课题数量，课题经费总量等等，实际上只是具有中国学术特色的自娱自乐。中国所谓的学术核心期刊，其学术品质，原本就是周知的，但是，在各个高校发疯追求论文数量的情况下，有某大学带头发明了硬性规定研究生发表核心期刊论文作为毕业前提条件的方法，人为拉高学校的论文发表数量，其他学校纷纷跟进，使这种本质上违法的行为，成为高校的新惯例。研究生做不出论文，就买，不仅买论文，而且买版面，各个学术期刊，因此出卖版面，蔚然成风，进一步败坏了学术期刊的质量。现在的状况是，跟中国有全世界最多的大学生相匹配，中国也有世界上最大的论文发表量，但科研竞争力却呈逐年下降的趋势，基础工业能力没有实质提高，依然落后于发达国家数十年。核心期刊和论文发表如此，所谓的课题也如此。往往官越大，课题就越多，当然也就越没有时间做（这是假定他们都有学问的前提下），只能让学生做，因此研究生们就成了导师的打工仔，廉价劳动力，这样的课题，能有什么质量，可想而知。从教师的基础水平、道德底线、创新能力、责任心、起码的道义感，从中国自行车与发达国家的自行车的每一个细节的比较就可以清楚区别了， 这样的课题和论文的实质水平你自己就清楚了。学校的教师，在定期的考评面前，必须拿出东西来凑数，否则就会下岗。当然，如果产量高，也有奖励，尤其是在所谓A级B级刊物上发文章，奖金甚为可观。扫黑跟反贪腐要结合吗？那么反恐跟反贪腐需要结合吗？请你说一说对目前世界经济危机成因的看法所以要严厉打击政治流氓、学术流氓、经济、黑社会头子四位一体的恶棍什么是资产阶级自由化？就是教授不能从基础做起，依靠从国外进口模块、试剂、集成电路、计算机、仪器设备集成，还要挟政府放血，支持“高科技”，就是消耗、浪费社会资源。中国稀缺什么样的设备和技术病态的知识分子不缺进口国际上最先进的设备、分析仪器，例如哈斯齿轮加工设备这些顶尖的设备，中国进口了许多；不缺巨额研究经费。就是不能以此为基础制造顶级机械装备母机。下一代键盘的第二次原型是在马路边手工制造的，中国人以参观者身份提到展览会上违法展示给摊位的日本人看，他们马上就要放在他们的展台上，进行摄像；日本大公司动用十多名中国技术人员将过百页基础资料翻译后送回本土。而 侨8办 强迫设计制造者提前退休，设计制造者20多年来都没有仪器设备、工作经费、没有工作场所；具有高额科研经费的高职称、高学历的无论在工程技术上、理论分析上，都不能超越这个台阶。你说中国还缺什么？蒋述卓指责本人经常当场即兴回答学生在毕业论文、创新工程中遇到的问题，抢尽风头，从设计技巧、加工工业、算法、专利文件撰写规则无所不包，而他手下高学历、高职称的人物没文化，瞠目结舌，受到压力，就施行逆淘汰，强迫本人提前下岗失业。这就是破坏基础教育，打击创新。楼上扔东西扔到底楼（我们住在底楼），脏乱差，我们想给楼上的住户贴纸条，叫他们不要乱扔垃圾，写什么好通告：1）本人的小舅子在公安厅警犬训练基地，即将定期在本楼道进行基础训练，具体方式是对扔到楼下的物体吸取气味特征，然后向楼上逐层搜索，寻找匹配符合的住户；首先对该住户的门口确认，再对该住户的人体气味特征进行确认。进攻性大型犬类对于人类有威胁，为了你的生命安全，请在验证过程中保持镇定，遏制多余的动作和语言，以保证您的生命安全。每星期有几天，该警犬会在你的门口守候你的到来，你可以有礼貌地回应哟。2）公安大学物证鉴定专业即将在此进行DNA生物特征识别工作，检材是楼上扔下了的食物、毛发、烟蒂、牙签；因为生物DNA特征是比指纹、住址、家庭电话、生存必须客户资料更高级的私人信息，能预测你的未来疾病、癌症、性格等各种致命的缺陷，在公布前，请楼上用户前来认领为盼。3）提取到您的指纹也将公开，他人可以在指纹识别装置上模仿你的活体指纹，如有意见，请尽快来访，提出你的申请和要求为盼。4）每隔三层楼安装微波、红外、超声波综合定位测试仪器，对空间移动物体进行实时定位、摄影与记录存档，并且用高压射流、控制爆炸、激光束消灭、烧毁空间移动的杂物，为了您的安全，请主动避让激光束，以免遭到不测。
PLC的自动送料小车摘 要可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC，由于PLC的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC的应用领域在迅速扩大。对早期的PLC，凡是有继电器的地方，都可采用。而对当今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC。尤其是近几年来，PLC的成本下降，功能又不段增强，所以，目前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业。本设计是为了实现送料小车的手动和自动化的转化，改变以往小车的单纯手动送料，减少了劳动力，提高了生产效率，实现了自动化生产！而且本送料小车的设计是由于工作环境恶劣，不允许人进入工作环境的情况下孕育而成的。本文从第一章送料小车的系统方案的确定为切入点，介绍了为什么选用PLC控制小车；第二章介绍了送料小车的应达到的控制要求；第三章根据控制要求进行了小车系统的具体设计，包括端子接线图、梯形图(分段设计说明和系统总梯形图)和程序指令设计；最后得出结论。关键词：PLC，送料小车，控制，程序设计目 录前 言 1第1章 控制系统介绍和控制过程要求 控制系统在送料小车中的作用与地位 控制系统介绍 2第2章 送料小车系统方案的选择 可编程控制器 PLC的优点 小车送料系统方案的选择 5第3章 基于PLC的送料小车接线图及梯形图 送料小车PLC的 I/O分配表 PLC端子接线图 梯形图分段设计 程序运行原理说明调试与完善 系统总梯形图设计 小车程序设计 18结 论 23谢 辞 24参考文献 25前 言随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点 ，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。送料小车控制系统采用了PLC控制。从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。在设计该PLC送料小车设计程序的同时总结了以往PLC送料小车设计程序的一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来，更加深入的了解了更多的PLC知识。第1章 控制系统介绍和控制过程要求 控制系统在送料小车中的作用与地位在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这样将给企业造成重大损失。送料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。 控制系统介绍图1-1 送料小车本控制系统只要是用于控制送料小车的自动送料。它既能减轻人的劳动强度又能自动准确到达人不能达到或很难到达的预定位置。如图1-1，推车机可以沿轨道上下移动，到达预定位置。推车机上是一个小型泵站，通过控制电磁阀换向，使两油缸伸出、缩回，顶出送料小车，再由各个仓位控制要料。用PLC对送料小车实现控制，其具体要求如下：(1) 送料小车1动作要求：送料小车负责向四个料仓送料，送料路上从左向右共有4个料仓（位置开关SQ1，SQ2，SQ3，SQ4）分别受PLC的，，，检测，当信号状态为1是，说明运料小车到达该位置。小车行走受两个信号的驱动，驱动小车左行，驱动小车右行。料仓要料由4个手动按钮（SB1，SB2，SB3，SB4）发出(对应于PLC为，，，)按钮发出信号其相应指示灯就亮（HL1-HL4），指示灯受PLC的控制。送料小车2动作要求：送料小车负责向四个料仓送料，送料路上从左向右共有4个料仓（位置开关SQ11，SQ12，SQ13，SQ14）分别受PLC的，，，检测，当信号状态为1是，说明运料小车到达该位置。小车行走受两个信号的驱动，驱动小车左行，驱动小车右行。料仓要料由4个手动按钮（SB11，SB12，SB13，SB14）发出(对应于PLC为，，，)按钮发出信号其相应指示灯就亮（HL11-HL14），指示灯受PLC的控制。(2)运料小车行走条件：运料小车右行条件：小车在1，2，3号仓位，4号仓要料；小车在1，2号仓位，3号仓要料；小车在1号仓位，2号仓要料。运料小车左行条件：小车在4，3，2，0号仓位，1号仓要料；小车在4，3，0号仓位，2号仓要料；小车在4，0号仓位，3号仓要料；小车在0位，4号仓位要料。运料小车停止条件：要料仓位与小车的车位相同时，应该是小车的停止条件。运料小车的互锁条件：小车右行时不允许左行启动，同样小车左行时也不允许右行启动。第2章 送料小车系统方案的选择 可编程控制器 PLC的优点可编程控制器 PLC对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的推广应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。1. 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如西门子公司生产的S7系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2. 配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4. 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5. 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100 mm，重量小于150 g，功耗仅数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 小车送料系统方案的选择实现小车送料系统控制有很多方法来实现，可以用单片机、可编程控制器PLC等元器件来实现。但在单片机控制系统电路中需要加入A/D，D/A转换器，线路复杂，还要分配大量的中断口地址。而且单片机控制电路易受外界环境的干扰，也具有不稳定性。另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出，在维修时也需要高技术的人员才能修复，所以在此也不易用单片机来实现。而从上述第一节对PLC的特点了解可知，PLC具有很多优点，因此我们归纳出：可编程控制器PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；安装，操作和维护也较容易；编程简单，PLC的基本指令不多，编程器使用比较方便，程序设计和产品调试周期短，具有很好的经济效益。此外PLC内部定时、计数资源丰富，可以方便地实现对送料小车的控制。因此，最终我选择了用可编程控制器PLC来实现送料小车系统的控制，完成本次的设计题目。第3章 基于PLC的送料小车接线图及梯形图 送料小车PLC的 I/O分配表输入点分配 输出点分配输入接点 输入开关名称 输出接口 驱动设备 小车1行程开关(SQ1-SQ4) 小车1要料指示灯(HL1-HL4) 小车1控制按钮(SB1-SB4) 小车1左右行线圈 小车2行程开关(SQ11-SQ14) 油缸1伸出缩回线圈 小车2控制按钮(SB11-SB14) 小车2要料指示灯(HL11-HL14) 推车机行程开关(SQ5-SQ10) 小车2左右行线圈 起动，停止按钮(SB5，SB6) 油缸2伸出缩回线圈 手动，连续转换开关(SA6，SA7) 推车机上下行线圈 推车机上下，左右转换开关 (SA1，SA2) 油缸单动联动转换开关(SA3-SA5) 3-1 I/O分配表根据控制要求，PLC控制送料小车的输入\输出(I\0)地址编排如下表所示，其中SB5为启动开关，为SB6停止开关，SA6、SA7为手动\连续选择开关，SA1、SA2为上下、左右转换开关，SA3、SA4、SA5为油缸单动联动转换开关。和控制8个要料指示灯，和控制小车1、2左行右行，和。如表3-1所示： PLC端子接线图PLC型号的选择：由于该系统是在原来CPU226的基础上改进的设备，而现在共用了31个输入，用直流24V；18个输出，用交流电220V，所以我选择用S7-200系列CPU226，加一个EM223的扩展模块。CPU226的主要的技术参数：输入24VDC，24点；输出220VAC，16点；电源电压为AC100—240V 50/60Hz。EM223的主要技术参数：输入24VDC，8点；输出220VAC，8点；电源电压为AC100—240V 50/60Hz。如图3-1所示：图3-1 端子接线图 梯形图分段设计本次设计的自动送料小车梯形图，是分开来画的。由总程序结构图、自动操作程序图、手动操作程序图、小车1左右自动送料运行程序图、小车2左右自动送料运行程序图组成。图3-2 总系统结构图（1）程序的总结构图如图3-2所示：因为在手动操作方式下，各种动作都是用按钮控制来实现的，其程序可独立于自动操作程序而另行设计。因此，总程序可分为两段独立的部分：手动操作程序和自动操作程序。当选择手动操作时，则输入点接通，其常闭触点断开，执行手动程序，并由于的常闭触点为闭合，则跳过自动程序。若选择自动操作方式，将跳过手动程序段而执行自动程序。（2）自动程序设计，自动操作控制主要是由行程开关来控制推车机的上行、下行，两缸的伸出、缩回。通过行程开关的上限、下限、左限、右限准确的控制推车机到达预定位置。自动程序时，手动自动转换开关拨到连续档SA7，按下启动按钮SB6，推车机上行，碰到上位行车开关SQ6，上行停止；同时两个油缸动作，推动两小车向左移动，小车1、2碰到左位行程开关SQ10、SQ5，说明两小车到位，这时各个仓位可向小车要料；而且两油缸缩回，碰到行程右位开关SQ8、SQ9停止收缩，推车机下行到行程开关位SQ7时停止。如图3-3所示：图3-3 自动操作程序图（3）手动操作程序的设计，手动操作控制简单，可按照一般继电器控制系统的逻辑设计法来设计。手动程序时，手动自动转换开关拨到手动档SA6，上下、左右转换开关拨到上/下行档时，按启动按钮SB5推车机上行，按停止按钮SB6推车机下行；上下、左右转换开关拨到左/右档时，拨动单动联动转换开关SA3（缸1动作），按启动按钮SB5，缸1伸出推动小车1左行；按停止按钮SB6，缸1缩回；拨动转换开关到SA5（缸2动作），按启动按钮SB5，缸2伸出推动小车2左行，按停止按钮SB6，缸2缩回；拨动单动联动转换开关到SA4（两缸同时动作）按启动按钮SB5，两缸伸出推动两小车左行；按停止按钮SB6，两缸缩回。如图3-4所示：图3-4 手动操作程序图（4）小车1自动送料运行程序，把小车1送到指定位置后，四个仓位就可以向小车要料了，分别代表小车1的1号料仓到4号料仓的要料状态，运料小车1当前所处位置由，运料小车1的右行，左行，停止控制由、。小车到位后，用上微分操作（P）来清除料仓要料状态信号及控制小车停车。（上微分操作的注意事项，上微分脉冲只存在在一个扫描周期，接受这一脉冲控制的元件应写在这一脉冲出现的语句之后）。小车1自动送料图如下图3-5所示：图3-5 小车1左右自动送料运行程序图（5）小车2自动送料运行程序，把小车2送到指定位置后，四个仓位就可以向小车要料了，分别代表小车2的1号料仓到4号料仓的要料状态。运料小车2当前所处位置由，运料小车2的右行，左行，停止控制由、。小车到位后，用上微分操作（P）来清除料仓要料状态信号及控制小车停车。小车2自动送料图3-6所示：图3-6 小车2左右自动送料运行程序图 程序运行原理说明调试与完善本程序是用梯形图所写的。在运行前，先选择工作方式，手动/自动。选择手动SA6时，把上/下、左/右转换开关旋转到上/下档SA1，按下SB5起动点动按钮，推车机上行，按下SB6停止点动按钮，推车机下行；把上/下、左/右转换开关旋转到左/右档SA2，再选择小车的单动、联动控制，小车1单动时把单动/联动转换开关旋转到单动档SA3，两小车联动时旋转到联动档SA4，小车2单动时旋转到单动档SA5，这时按下起动按钮SB5，油缸推动小车左行，按下停止按钮SB6，油缸缩回。选择自动SA7时，按下起动按钮SB5，推车机开始上行，碰到上限行程开关SQ6时停车，两缸自动推出小车，小车碰到左限行程开关SQ5、SQ10时，说明小车到位，各个仓位可以向小车要料，这时两缸自动缩回，碰到右限行程开关SQ8、SQ9时，推车机自动下行，下行到位后（碰到SQ7）停车。只有再次按下起动按钮SB5，才能再次运行。手动程序中设置了联锁和保护电路。如推车机的上行、下行常闭触点的联锁，推车机上下行行程有行程开关SQ6、SQ7控制保护。自动程序是根据推车机的位置、油缸的位置来控制电路执行下一条指令的。油缸把小车推到位后，小车处于准备送料的初始位置，这时1-4号仓位都可以向小车要料。本设计中要料时刻不同时，先要料者优先，但是要料时刻相同时，却不知道小车向哪个仓位送料，需要改进。 系统总梯形图设计由以上，我们画出送料小车系统的总梯形图，其中包括推车机的手动控制程序、自动控制程序、送料小车1控制程序、送料小车2控制程序。如下图3-7所示：图3-7送料小车梯形图（a） 图3-7 送料小车梯形图（b） 图3-7 送料小车梯形图（c） 图3-7 送料小车梯形图（d） 小车程序设计由系统总梯形图，我们写出送料小车的程序指令，如下表3-2所示：表3-2 送料小车程序指令表LDN A JMP 0 A LD AN LPS = A LD AN O = AN LPP = A LD AN O = A LD A = AN LD = O LD A O A A A A AN AN = = LD LBL 0 O LDN AN JMP 1 = LD LD O O AN AN O AN AN = AN LD AN O = AN LD AN AN AN O = AN LD AN O AN AN = = LBL 1 LD LD O AN AN AN AN AN AN S 1= S 1LD LD O AN AN AN = AN LD S 1O S 1AN LD AN AN AN AN = AN LD S 1S 1 A LD OLD AN AN AN S AN LD S 1 O S 1 O LD O A A LD LD A O OLD O LD A A OLD OLD LD LD O A A OLD OLD EU LD R 6 A R 4 OLD LD AN O S 1O LD A AN LD AN O AN A S 1OLD S 1LD LD AN LD AN O AN O S 1 A S 1 LD LD O AN A AN OLD AN LD S 1 A S 1 OLD LD AN AN S 1AN LD AN O S 1 O S 1 O LD A A LD LD O A O OLD A LD OLD A LD OLD O LD A A OLD EU LD R 6 A R 4 OLD AN S 1 结 论在做这个设计中，我学会了很多以前没学过的知识，也巩固了很多以前没学好的知识，使我的专业理论知识更加扎实，软件操作更加熟练了。做完这个设计后，我得出几个结论如下：一、送料小车在硬件设计中，加入了扩展模块，可以在触点不够的情况下方便地实现该小车的系统控制；然后软件设计中，运用了上微分指令，简化了程序，还运用了互锁和联锁，确保了系统的正常运行，减少了系统的故障点。在送料小车的系统中加入了手动操作程序，便于设备的维修，方便操作人员操作。二、该小车系统在实施的情况下，其成本价格比较高。三、该小车控制系统的研究方向：由于本小车系统并不完善，只做了送料，没有设计小车怎么装料和小车到料仓后送料的多少。这两方面是该系统设计的完善，是将来的研究方向。 最后，经过这次毕业设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。相信通过这次毕业设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。谢 辞本论文是在余炳辉导师亲自指导下完成的。导师在学业上给了我很大的帮助，使我在设计过程中避免了许多无为的工作。导师一丝不苟、严谨认真的治学态度，精益求精、诲人不倦的学者风范，以及正直无私、磊落大度的高尚品格，更让我明白许多做人的道理，在此我对导师表示衷心的感谢！本论文能够完成，要感谢机电学院的所有老师，是他们在这三年的时间里，教会我的专业知识。在我撰写论文期间，得到了我的指导老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在科研工作及论文设计过程中不断有新的认识和提高。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导。希望每个人都和我一样，通过做毕业设计，能够学到很多的知识与道理，大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作，报效祖国、父母、老师。 在本文结束之际，特向我敬爱的导师和机电学院所有老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！参考文献[1] 张结，黄德斌，唐毅.应用标准与IEC61850的引用和兼容关系.电力系统自动化，2004，28(19)：88～91[2] 朱永利，黄歌，刘培培等.基于IEC61850的电力远动信息网络化传愉的研究.继电器，2005，33(11)：45～48[3] 章宏甲，黄谊，王积伟．液压与气压传动.北京：机械工业出版社， 2002：112～118[4] 成大先．机械设计手册(液压控制).单行本.北京：化学工业出版社， 2004：20～21[5] 廖常初.PLC基础及应用.北京：机械工业出版社，2003：57～64[6] 储云峰．西门子电气可编程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2006：75～84[7] 汪巍，汪小凤.基于PLC的气动机械手研究.辽宁工程技术大学学报，2005，4(12)：97～98[8] 丁筱玲，赵立新. PLC在机械手控制系统上的应用.山东农业大学学报，2006，37(1)：105～108[9] 常斗南，王健琪，李全力.可编程控制原理.应用及通信基础.北京：机械工业出版社，1997：50～68[10]王本轶．机电设备控制基础.北京：机械工业出版社，2005：96～112[11]王春行．液压控制系统.北京：机械工业出版社，1999：12～45[12]王永华．现代电气控制及 PLC 应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2003：75～90[13]陈立定.电器控制于可编程控制器.广州：华南理工大学出版社，2001：67～77[14]张林国，王淑英.可编程控制器技术.北京：高等教育出版社，2002：110～123[15]周万珍，高鸿宾.PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，2004：21～45
生物传感器的研究现状及应用摘要：简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用，对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料，与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器，在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展，生物传感器在市场上具有极强的竞争力。 关键词：生物传感器；发酵工业；环境监测。中图分类号： 文献标识码：a 文章编号：1006-883x(2002)10-0001-06一、 引言 从1962年，clark和lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里，生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主，但是由于酶的价格昂贵并不够稳定，因此以酶作为敏感材料的传感器，其应用受到一定的限制。近些年来，微生物固定化技术的不断发展，产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件，与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外，还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前，光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术（pcr）的发展，应用pcr的dna生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域 1、 发酵工业各种生物传感器中，微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质，并且发酵液往往不是清澈透明的，不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰，并且不受发酵液混浊程度的限制。同时，由于发酵工业是大规模的生产，微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1). 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定，代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成，利用微生物的同化作用耗氧，通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量，从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要，用荧光假单胞菌（psoudomonas fluorescens）代谢消耗葡萄糖的作用，通过氧电极进行检测，可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比，测定结果是类似的，而微生物电极灵敏度高，重复实用性好，而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时，乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长，因此需要在线测定。用固定化酵母（trichosporon brassicae），透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外，还有用大肠杆菌（）组合二氧化碳气敏电极，可以构成测定谷氨酸的微生物传感器，将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内，由细菌―胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2). 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面，一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面，细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定，其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3). 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此，可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1). 生化需氧量的测定生化需氧量（biochemical oxygen demand ?bod）的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的bod测定需要5天的培养期，操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大，不宜现场监测，所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前，有研究人员分离了两种新的酵母菌种spt1和spt2，并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量bod，其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中bod的测定，其测量最小值可达2 mg/l，所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器，用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料，在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存，浸泡后即恢复活性，为海水中bod的测定提供了快捷简便的方法[4]。 除了微生物传感器，还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的bod值。该传感器的反应时间是15min，最适工作条件为30°c，ph=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响（在1000mg/l范围内），并且不被重金属（fe3+、cu2+、mn2+、cr3+、zn2+）所影响。该传感器已经应用于河水bod的测定，并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将bod生物传感器经过光处理（即以tio2作为半导体，用6 w灯照射约4min）后，灵敏度大大提高，很适用于河水中较低bod的测量[5]。同时，一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的bod值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管，假单胞细菌（pseudomonas fluorescens）用光致交联的树脂固定在反应器的底层，该测量方法既迅速又简便，在4℃下可使用六周，已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2). 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器，多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(nox-)，它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的nox-进行了测量，其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在ph=、31℃时一周测量200余次，活性保持不变，两周后活性降低20%。传感器寿命为7天，其设备简单，成本低，操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量，所用细菌是，与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌，此种细菌含有荧光基因，在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白，从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内，制成微生物传感器，用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌（）中，用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前，有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来，以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为：ph=、35℃，连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属（pseudomonas rathonis）制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器，将微生物细胞固定在凝胶（琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐）和聚乙醇膜上，可以用层析试纸gf/a，或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联，长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器，用于测定有机磷杀虫剂，使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶，对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol，在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器，使用丙酮酸氧化酶g，与自动系统cl-fia台式电脑结合，可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐，在25°c下可以使用两周以上，重复性高[12]。最近，有一种新型的微生物传感器，用细菌细胞作为生物组成部分，测定地表水中壬基酚（nonyl-phenol etoxylate --np-80e）的含量。用一个电流型氧电极作传感器，微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上，其测量原理是测量毛孢子菌属（trichosporum grablata）细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min，寿命为7~10天（用于连续测定时）。在浓度范围内，电信号与np-80e浓度呈线性关系，很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外，污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的，基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌（vibrio fischeri）体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌（alcaligenes eutrophus (ae1239)）中，细菌在铜离子的诱导下发光，发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中，可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前，这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母（saccharomyces cerevisiae）重组菌株作为生物元件，这些菌株带有酒酿酵母cup1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacz基因的融合体。其工作原理，首先是cup1启动子被cu2+诱导，随后乳糖被用作底物进行测量。如果cu2+存在于溶液中，这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源，这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围()´10-3mol范围内测定cuso4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中，使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度，其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔，所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功，使用嗜碱性细菌alcaligenes cutrophus，并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量，其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌（ cyanobacterium spirlina subsalsa）和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质，对三种主要污染物（重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂）的不同浓度进行了测定，均可监测到它们的有毒反应，重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术（pcr）的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用，不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用pcr技术的dna压电生物传感器，可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上，用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的dna样品进行同样的杂交反应并由pcr放大，产物为气单胞菌属（aeromonas hydrophila）的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因，这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质，目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的psp毒素[20]。dna传感器也在迅速的得到应用，目前有一种小型化dna生物传感器，能将dna识别信号转换为电信号，用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性，并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法，目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素，一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得，用于测量水中微藻素的含量，它直接的测量范围是50~1000 ´10-6g/l[22]。 一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中，应用了两种传导器―对ph敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极，以及三种酶―尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试，效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测，生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域，主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸，以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的harold 指出，生物传感器商品化要具备以下几个条件：足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中，价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中，微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单，因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来，酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点，主要的缺点就是选择性不够好，这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外，微生物固定化方法也需要进一步完善，首先要尽可能保证细胞的活性，其次细胞与基础膜结合要牢固，以避免细胞的流失。另外，微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进，否则难于实现大规模的商品化。 总之，常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶，则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的，若生物催化需经过复杂途径，需要辅酶，或所需酶不宜分离或不稳定时，微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中，其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善，随着人们对生物体认识的不断深入，生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。--------------------------------------------------------------------------------参考文献[1]韩树波，郭光美，李新等.伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[j].华夏医学，2000，63（2）：49-52 [2]蔡豪斌.微生物活细胞检测生物传感器的研究[j]. 华夏医学，2000，13（3）：252-256[3] trosok sp, driscoll bt, luong jht mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater bod measurement[j]. applied micreobiology and biotechnology，2001， 56 (3-4): 550-554 [4] 张悦,王建龙，李花子等.生物传感器快速测定bod在海洋监测中的应用[j].海洋环境科学，2001，20(1)：50-54[5] yoshida n, mcniven sj, yoshida a, compact optical system for multi-determination of biochemical oxygen demand using disposable strips[j]. field analytical chemistry and technology，2001，5 (5): 222-227[6] meyer rl, kjaer t, revsbech np. use of nox- microsensors to estimate the activity of sediment nitrification and nox- consumption along an estuarine salinity, nitrate, and light gradient[j]. aquatic microbial ecology, 2001，26 (2): 181-193[7]王晓辉，白志辉，孙裕生等.硫化物微生物传感器的研制与应用[j]. 分析试验室，2000，19（3）：83-86[8] alexander d c,costanzo m a, guzzo j, cai j, towards the next millennium: luciferase fusions to identify genes responsive to environmental stress[j].water, air and soil pollution, 2000，123(1-4):81-94[9] makarenko aa, bezverbnaya ip, kosheleva ia,etc. development of biosensors for phenol determination from bacteria found in petroleum fields of west siberia[j].applied biochemistry and microbiology, 2002，38 (1): 23-27[10]semenchuk in, taranova la, kalenyuk aa,etc. effect of various methods of immobilization on the stability of a microbial biosensor for surfactants based on pseudomonas rathonis t[j]. applied biochemistry and microbiology, 2000， 36 (1): 69-72[11]yamazaki t, meng z, mosbach k,etc. a novel amperometric sensor for organophosphotriester insecticides detection employing catalytic polymer mimicking phosphotriesterase catalytic center[j]. electrochemistry，2001，69 (12): 969-97[12] nakamura h. phosphate ion determination in water for drinking using biosensors[j]. bunseki kagaku，2001，50 (8): 581-582[13] a, lucaciu i, fleschin s, magearu v. microbial biosensor for nonyl-phenol etoxylate (np-80e) [j].south african jounal of chemistry-suid-afrikaanse tydskrif vir chemie , 2000，53 (1): 14-17[14] leth s, maltoni s, simkus r,etc. engineered bacteria based biosensors for monitoring bioavailable heavy metal[j].electroanalysis, 2002，14 (1): 35-42 [15] lehmann m, riedel k, adler k,etc. amperometric measurement of copper ions with a deputy substrate using a novel saccharomyces cerevisiae sensor[j]. biosensors and bioelectronics, 2000， 15 (3-4): 211-219[16] riether kb, dollard ma, billard p. assessment of heavy metal bioavailability using escherichia coli zntap lux and copap lux-based biosensors[j]. applied microbiology and biotechnology，2001，57 (5-6): 712-716[17] karlen c, wallinder io, heijerick d, etc. runoff rates and ecotoxicity of zinc induced by atmospheric corrosion[j]. science of the total environment，2001，277 (1-3): 169-180[18] campanella l,cubadda f,sammartino m p, algal biosensor for the monitoring of water toxicity in estuarine enviraonments[j].wate research, 2001,35(1):69-76[19] tombelli sara,mascini marco,soca cristiana, dna piezoelectric biosensor assay coupled with a polyerase chain reaction for bacterial toxicity determination in environmental samples[j]. analytica chimica acta,2000,418(1):1-9[20] lee hae-ok,cheun byeung soo,yoo jong su, of a channel biosensor for toxicity measurements in cultured alexandrium tamarense[j]. journal of natural toxins,2000, 9(4):341-348[21] wang, dna biosensor for detecting cryptosporidium in water samples. technical . comletion-311, 2000(3), 26p [22]nakamura c, kobayashi t, miyake m,etc. usage of a dna aptamer as a ligand targeting microcystin[j]. molecular crystals and liquid crystals, 2001, 371: 369-374 [23]arkhypova vn, dzyadevych sv, soldatkin ap, etc. multibiosensor based on enzyme inhibition analysis for determination of different toxic substances[j]. talanta,2001, 55 (5): 919-927the recent research and application of biosensorabstract: in this article, the recent research progress and application of biosensors ,especially the micro- biosensors, are reviewed, and the prospect of biosensors development is also prognosticated. biosensors are made up of bioelectrode , using immobile organism as sensitive material for molecule recognition, together with oxygen-electrode, membrane -eletrode and fuel-electrode. biosensors are broadly used in zymosis industry, environment monitor, food monitor and clinic medicine. fast, accurate, facilitate as biosensors is,there will be an excellent prospect for biosensors in the marketkeywords:biosensor, zymosis -industry, environment-monitor作者简介：何星月：中国科学技术大学生命科学院，合肥230027刘之景，中国科学技术大学天文与应用物理系教授，合肥230026电话：0551―3601895
大学是干嘛的地方？无论多高的学历和职称，不会设计、制造教具，不会设计、制造教学仪器，不会维修仪器和设备；用你父母的钱进口教学仪器模仿了委托工厂仿制就是佼佼者；用你父母的钱请校外的人来维修设备、从校外采购配件；用你父母的钱请教学仪器生产企业提供教学实验讲义，将作者填上他们的名字就有教学突出成就奖；教你背诵的公式和外语，永远也比不上美国麻省理工学院在网上公开的教材内容。学生也不要埋怨学费贵，除了上面教师的原因，你们自己的基础实验、专业课就上的迷迷糊糊的，高额投资下的创新实验项目、挑战杯、科技竞赛、毕业论文、商业开发，都见不得阳光，将真金白银变成了一堆堆的垃圾！！！！
液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 全面理解设计要求 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。 拟定控制方案、绘制系统原理图 在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成机液电液气液电气液 模拟量数字量位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动摆动运动旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达 动力元件参数选择 动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。 动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。 供油压力的选择 选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。 常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定 如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。 （1）动力元件的输出特性 将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。 图37 参数变化对动力机构输出特性的影响a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化 图中 FL——负载力，FL=pLA； pL——伺服阀工作压力； A——液压缸有效面积； υ——液压缸活塞速度， ； qL——伺服阀的流量； q0——伺服阀的空载流量； ps——供油压力。 由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。 当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。 当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。 （2）负载最佳匹配图解法 在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。 （3）负载最佳匹配的解析法 参见液压动力元件的负载匹配。 （4）近似计算法在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定 FLmax≤pLA= ，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算： （37） 图38 动力元件与负载匹配图形 按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。 （5）按液压固有频率选择动力元件 对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。 四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （38） 二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （39） 液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。 计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。 伺服阀的选择 根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。 除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素： 1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。 2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。 3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。 4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。 执行元件的选择 液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。 反馈传感器的选择 根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。 传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。 确定系统方块图 根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。 绘制系统开环波德图并确定开环增益 系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。 改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。 由系统的稳态精度要求确定K 由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。 由系统的频宽要求确定K 分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。 图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性a）0型系统；b）I型系统 由系统相对稳定性确定K 系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。 实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。 系统静动态品质分析及确定校正特性 在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。 仿真分析 在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。
位移传感器又称为线性传感器，是一种探测物体移动位移的装置。根据样式划分，它分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，位移传感器超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。 电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，接通电源后，在开关的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而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。
计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。“莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样;如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。
一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种;按其作用原理又可分为辐射光栅和相位光栅;按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。
透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致;另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。
位移传感器是测量物体位置移动的高精密自动化测量工具。位移传感器又称为线性传感器,位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。在这种转换过程中有许多物理量常常需要先变换为位移，然后再将位移变换成电量。因此位移传感器是一类重要的基本传感器。
某些应用中，电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式位移传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。
3、 [电气工程与自动化]电力变压器的差动保护 论文+答辩ppt摘 要电力变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备，它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器。同时差动保护是变压器非常重要的保护，因此，必须根据变压器的容量和参... 类别：毕业论文 大小：650 KB 日期：2008-09-24 4、 [电气工程与自动化]电力变压器电流保护 论文+答辩ppt摘 要电力变压器是电力系统中普遍使用的重要电气设备，他的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。本次毕业设计... 类别：毕业论文 大小：725 KB 日期：2008-09-24 5、 [电气工程与自动化]35KV工厂电源变压器保护设计 论文+答辩ppt摘 要变压器是工厂供配电系统中不可缺少的重要电能转换设备，它的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件。所以必须根据变压器的容量和重要程度装... 类别：毕业论文 大小： MB 日期：2008-09-24
电源变压器设计原则要求和程序电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁元件，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。根据传送功率的大小，电源变压器可以分为几档：10kVA以上为大功率，10kVA～为中功率，～25VA为小功率，25VA以下为微功率。传送功率不同，电源变压器的设计也不一样，应当是不言而喻的。有人根据它的主要功能是功率传送，把英文名称“Power Transformers”译成“功率变压器”，在许多文献资料中仍然在使用。究竟是叫“电源变压器”，还是叫“功率变压器”好呢？有待于科技术语方面的权威机构来选择决定。同一个英文名称“PowerTransformer”，还可译成“电力变压器”。电力变压器主要用于电力输配系统中起功率传送、电压变换和绝缘隔离作用，原边电压为6kV以上的高压，功率最小5kVA，最大超过上万kVA。电力变压器和电源变压器，虽然工作原理都是基于电磁感应原理，但是电力变压器既强调功率传送大，又强调绝缘隔离电压高，无论在磁芯线圈，还是绝缘结构的设计上，都与功率传送小、绝缘隔离电压低的电源变压器有显著的差别，更不能将电力变压器设计的优化设计条件生搬硬套地应用到电源变压器中去。电力变压器和电源变压器的设计方法不一样，也应当是不言而喻的。高频电源变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低，可分为几个档次：10kHz～50kHz、50kHz～100kHz、100kHz～500kHz、500kHz～1MHz、1MHz以上。传送功率比较大的，工作频率比较低；传送功率比较小的，工作频率比较高。这样，既有工作频率的差别，又有传送功率的差别，工作频率不同档次的电源变压器设计方法不一样，也应当是不言而喻的。如上所述，作者对高频电源变压器的设计原则、要求和程序不存在错误概念，而是在2003年7月初，阅读《电源技术应用》2003年第6期特别推荐的2篇高频磁性元件设计文章后，产生了疑虑，感到有些问题值得进一步商讨，因此才动笔写本文。正如《电源技术应用》主编寄语所说的那样：“具体地分析具体的情况”，写的目的，是尝试把最难详细说明和选择的磁性元件之一的高频电源变压器的设计问题弄清楚。如有说得不对的地方，敬请几位作者和广大读者指正。
论文题目：PLC和变频技术在恒压供水系统中的应用 PLC和变频技术在恒压供水系统中的应用WwWWW 摘要： 本文是针对节能和提高供水质量问题而提出的恒压供水系统设计和应用的研究．文中分析了旧系统存在的问题，介绍了水位自动检测技术及保护措施，阐述了采用变频技术、PLC技术及自动控制技术相结合来实现的恒压供水控制的系统总体设计方案和软件设计。通过实践证明．该系统具有较强的功能．对供水质量、节约能源和运行可靠性具有较好的改善。关键词：变频技术；PLC技术；恒压供水；自启动1 引言随着各住宅小区的宿舍楼等一座座高楼拔地而起，相应的生活用水量也大幅度增加。人们对提高供水质量的要求越来越高，另外人们的节能意识及对运行的可靠性的要求越来越强。采用变频器及PLC技术实现的无塔恒压供水系统，不仅能提高供水质量，而且在节约能源和运行可靠性具有较好的改善。其中，采用变频调速的主要目的是通过调速来恒定用水管道的压力以达到节能的目的，恒压供水则是为了满足用户对流量的要求。应用PLC技术是为了实现系统的软启动，减少手动操作或抚慰操作，同时替代部分继电器减少机械触点的故障，增强可靠性。下面笔者根据这方面的工作经验谈谈在恒压供水系统设计和实践过程中的一些思路和做法。2 变频器的工作原理在恒压供水控制系统中，关键技术主要是变频技术。目前效率最高、性能最好的系统是变压变频调速控制系统。2．1变频器的基本构成变频器的基本构成如图1所示，由主回路（包括整流器、滤波器、逆变器）和控制电路组成。 整流器的作用是把三相交流整流成直流。滤波器是用来缓冲直流环节和负载之间的无功能量。逆变器最常见的结构形式是利用六个半导体器件开关组成的三相桥式逆变电路，有规律地控制逆变器中主开关的通与断，可以得到任意频率的三相交流输出。控制电路主要是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。2．2变频器基本原理 变频器的基本原理是利用逆变器中的开关元件，由控制电路按一定的规律控制开关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得一系列等幅而不等宽的矩形脉冲波形，来近似等效于正弦电压波。图2所示出正弦波的正半周，并将其分为n等分（n=12）。每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等幅矩形所代替。这样，由n个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形与正弦波的正半周等效。正弦波的负半周也可以用相同的方法来等效。可采用正弦波与三角波相交的方案来确定各分段矩形脉冲的宽度。当逆变器输出端需要升高电压时，只要增大正弦波相对三角波的幅值，这时逆变器的输出的矩形脉冲幅值不变而宽度相应增大，达到了调压的要求。当逆变器的输出端需要变频时，只要改变正弦波的频率就可以了。3 控制系统总体设计过去的供水控制系统投资多，采用的模式为多台小功率水泵供水。在运行实践中暴露出主控电路设计不合理和逻辑控制设计不合理的现象。新系统总体设计方案如图3所示。在该供水系统的控制电路中除采用了变频器（VVVF），还采用一些先进控制装置如数字调节器（PID）、可编程控制器（PLC）等，这些装置都是以电脑芯片为内核完成各自不同的控制功能。为简化控制电路，根据负荷需要，使用一台18．5KW大容量水泵供水。为提高使用的安全系数，选用一台日本富士22．5KW变频器进行水泵调速，该变频器内置PID调节功能，但不具备参数监视功能。为能有效监视调节工况，特选数字显示调节器进行监视和控制，以备实现串级PID控制。鉴于外部I／O可控点数不多，可编程控制器PLC选用20点即可满足控制要求。4 水位检测电路设计4．1水位检测开关考虑到水位检测装置要求故障率少，运行可靠，为简化检测环节，设计中采用结构简单的浮子式水位检测开关，但为防止信号串扰，另外增加了一个隔离转换装置。该装置内选用了干簧继电器用以提高开关接点的可靠性和使用寿命。4．2水位检测逻辑控制水位检测逻辑控制功能如前所述完全由可编程控制器PLc编程实现，减少了硬件配置，提高了运行的可靠性和应用的灵活性。PLC的I／O地址分配见图4（a）所示，简化梯形图如图4（b）所示。其逻辑电路主要完成如下功能，见图4（b）所示。（1）水位信号保持功能水位开关检测分别由PLC的常开接点实现。由于水位由于簧管的常开接点来检测，只有在水面越过该点时闭合，低于该点即断开，因此信号需由PLC保持。（2）水位信号显示、报警、保护功能水位正常时01002动作，使输出绿灯亮。水位低时01003动作，使输出红灯亮，且通过其常闭接点停供水泵。水位高时20000、01000同时启动，使输出黄灯亮（闪光l5秒转平光）且无条件停蓄水泵。 5 操作保护功能设计除了常规保护功能外还增加了人性化操作功能。考虑到泵短时间内的频繁启动对泵运行不利，故设置1分钟内只允许连续启动两次，第三次需延时3分钟后进行，以利泵的散热，延长设备使用寿命，减少功耗。编程时可采用定时器和计数器配合来实现。这项功能在启停调试设备过程中得到检验。6 系统自启动功能设计（1）自启动概述为了方便运行维护人员，有两种情况可以考虑自启动：①系统断电一段时间后恢复供电的自启动，系统在正常运行工况下突然停电时，如果其它检测无异常则来电后可实现自启动，这一点在夜间更为重要，可给维护人员带来方便，此项功能得到了维护人员的认可。②低水位使泵跳闸后水位恢复时的自启动管网用水负荷过大或蓄水水压过低流量减少造成的低水位，会引起供水泵跳闸。在水位恢复正常后可实现自启动。（2）自启功能的实现 如图5所示。图中，“自启动条件”有两个：一是计数器C103接点，二是“水位正常”信号接点。由于计数器C103具有停电记忆特性，所以只要水位恢复正常时01002闭合就可自启动。其过程是：微分继电器20006（13）产生的微分信号由20009继电器保持，再经时间继电器"1"020延时后使其输出的常开接点"1"020（见图4b）接通启动回路，则水泵重新运转。 （3）自启动的预置自启动功能可根据用户需要事先预置，否则，该功能会被屏蔽。设计方案如下：①预置和解除均借用运行状态下的启动按钮。预置时按动启动按钮三下使计数器C103启动，则其常开接点C103闭合。解除自启功能：按住启动按钮1秒，使计数器C103复位或按停止按钮使泵停运的同时也解除了自启动设置。②预置的显示借用水位正常灯（闪光3秒），解除借用高水位报警灯（闪光3秒）。7 结束语上述无塔供水控制系统经投入使用，各项设计功能运行正常，供水质量有了很大提高，单位大功率设备用电量也明显减少。期间，还经历了系统实际异常情况自动处理的考验，如“储水罐满水后的蓄水泵自动跳闸”、“电力网停电来电后的供水泵自启动”、“电源缺相报警”等，这些功能都得到了很好的验证。参考文献[1]张燕宾主编．变频调速应用实践．机械工业出版社，2001．[2]北京四通工控技术有限公司编．FRENIC5000G11S／P11S说明手册．2001．[3]北京鹭岛公司编．OMRON可编程控制器使用手册．2000．[4]高勤主编．电器与PLC控制技术．高等教育出版社，2001． 借鉴一下吧，以前搞了很多，找不到了~不好意思
基于PLC的恒压供水系统设计摘要随着人民生活水平的日趋提高，新技术和先进设备的应用，使给供水设计得到了发展的机遇。于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式，对我们给供水设计带来了新的挑战。本系统采用PLC进行逻辑控制，采用带PID功能的变频器进行压力调节，系统存在工作可靠，使用方便，压力稳定，无冲击等优越性。本设计恒压变频供水设备由PLC、变频器、传感器、低压电气控制柜和水泵等组成。通过PLC、变频器、继电器、接触器控制水泵机组运行状态,实现管网的恒压变流量供水要求。设备运行时,压力传感器不断将管网水压信号变换成电信号送入PLC,经PLC运算处理后,获得最佳控制参数,通过变频器和继电器控制元件自动调整水泵机组高效率地运行。供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统主管道水压的；系统水处理设备运转的监视、控制；故障及异常状况的报警等。现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求，即根据供水管的高/低水压位信号来控制水泵的启/停及进水控制阀的开关，并且进行溢水和枯水的预警等。文中详细介绍了所选PLC机、变频器、传感器的特点、各高级单元的使用及设定情况，给出了系统工作流程图、程序设计流程图及设计程序。关键词：可编程控制器；变频器；传感器目录1前言供水系统发展过程及现状供水系统的概述．变频恒压供水系统主要特点：．恒压供水设备的主要应用场合：．恒压供水技术实现：32系统总体设计方案系统设计方案系统控制要求控制方案运行特征系统方案可编程控制器(PLC)的特点及选型特点及应用可编程控制器的选型．PLCCPM2A模拟量输入/输出单元变频器选型及特点产品信息：变频节能理论：．变频恒压供水系统及控制参数选择：．变频恒压供水系统的优点及体现远传压力表主要技术指标结构原理系统控制流程设计系统组成及作用系统运行过程203软件设计系统中检测及控制开关I/O分配地址及标志位分配表流程图程序设计：294.结论43致谢44参考文献45
摘 要 现在流行的异步电动机的调速方法可分为两种：变频调速和变压调速，其中异步电动机的变频调速应用较多，它的调速方法可分为两种：变频变压调速和矢量控制法，前者的控制方法相对简单，有二十多年的发展经验。因此应用的比较多，目前市场上出售的变频器多数都是采用这种控制方法。 关键词: 交流调速系统, 异步电动机, PWM技术.....目录摘 要 1前言 设计的目的和意义 变频器调速运行的节能原理 3第二章 变频器 变频器选型： 变频器控制原理图设计： 变频器控制柜设计 变频器接线规范 变频器的运行和相关参数的设置 常见故障分析 8第三章 交流调速系统概述 交流调速系统的特点 10第四章变频电动机的特点 电磁设计 结构设计 14第五章 变频电机主要特点和变频电机的构造原理 变频专用电动机具有如下特点： 变频电机的构造原理 15第六章 交流异步电动机 交流异步电动机变频调速基本原理 变频变压（VVVF）调速时电动机的机械特性 变压变频运行时机械特性分折 19第七章 PWM技术原理 正弦波脉宽调制(SPWM） 25 单极性SPWM法 ..................................................................................................................26结论 31致 谢 32参 考 文 献 33前言 设计的目的和意义 近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义．变频器调速运行的节能原理 实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器（MCU／DSP）等部分组成。首先将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后，形成幅值基本固定的直流电压加在逆变器上，利用逆变器功率元件的通断控制，使逆变器输出端获得一定形状的矩形脉冲波形。在这里，通过改变矩形脉冲的宽度控制其电压幅值；通过改变调制周期控制其输出频率，从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制，而满足变频调速对U／f协调控制的要求。PWM的优点是能消除或抑制低次谐波，使负载电机在近正弦波的交变电压下运行，转矩脉冲小，调速范围宽。 采用PWM控制方式的电机转速受到上限转速的限制。如对压缩机来讲，一般不超过7000r／rain。而采用PAM控制方式的压缩机转速可提高1．5倍左右，这样大大提高了快速增速和减速能力。同时，由于PAM在调整电压时具有对电流波形的整形作用，因而可以获得比PWM更高的效率。此外，在抗干扰方面也有着PWM无法比拟的优越性，可抑制高次谐波的生成，减小对电网的污染。采用该控制方式的变频调速技术后，电机定子电流下降64％ ，电源频率降低30％ ，出胶压力降低57％ 。由电机理论可知，异步电机的转速可表示为：n=60•f 8（1—8）／p第二章 变频器变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 变频器选型： 变频器选型时要确定以下几点： 1) 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。 2) 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 3) 变频器与负载的匹配问题； I.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 II. 电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。 III.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。 4) 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。 5) 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。 6) 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。 变频器控制原理图设计： 1) 首先确认变频器的安装环境； I.工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。 II. 环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间，一般水汽都比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。 III.腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。 IV. 振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。淮安热电就出现这样的问题。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。 V. 电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。 2) 变频器和电机的距离确定电缆和布线方法； I.变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。 II. 控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。 III.电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。 IV. 与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从变频器的用户手册。 3) 变频器控制原理图； I.主回路：电抗器的作用是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，需要根据变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器；滤波器是安装在变频器的输出端，减少变频器输出的高次谐波，当变频器到电机的距离较远时，应该安装滤波器。虽然变频器本身有各种保护功能，但缺相保护却并不完美，断路器在主回路中起到过载，缺相等保护，选型时可按照变频器的容量进行选择。可以用变频器本身的过载保护代替热继电器。 II. 控制回路：具有工频变频的手动切换，以便在变频出现故障时可以手动切工频运行，因输出端不能加电压，固工频和变频要有互锁。 4) 变频器的接地； 变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地端子的接地电阻越小越好，接地导线的截面不小于4mm，长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点分开，不能共地。信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。变频器与控制柜之间电气相通。 变频器控制柜设计 变频器应该安装在控制柜内部，控制柜在设计时要注意以下问题 1) 散热问题：变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热；变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行；大功率的变频器还需要在控制柜上加风扇，控制柜的风道要设计合理，所有进风口要设置防尘网，排风通畅，避免在柜中形成涡流，在固定的位置形成灰尘堆积；根据变频器说明书的通风量来选择匹配的风扇，风扇安装要注意防震问题。 2) 电磁干扰问题： I.变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰，而且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络，从而影响其他仪表。如果变频器的功率很大占整个系统25%以上，需要考虑控制电源的抗干扰措施。 II.当系统中有高频冲击负载如电焊机、电镀电源时，变频器本身会因为干扰而出现保护，则考虑整个系统的电源质量问题。 3) 防护问题需要注意以下几点： I.防水防结露：如果变频器放在现场，需要注意变频器柜上方不的有管道法兰或其他漏点，在变频器附近不能有喷溅水流，总之现场柜体防护等级要在IP43以上。 II. 防尘：所有进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入，防尘网应该设计为可拆卸式，以方便清理，维护。防尘网的网格根据现场的具体情况确定，防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。 III.防腐蚀性气体：在化工行业这种情况比较多见，此时可以将变频柜放在控制室中。 变频器接线规范 信号线与动力线必须分开走线：使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。 信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部：连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。 1) 模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。 2) 为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。 变频器的运行和相关参数的设置 变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。 控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。 最低运行频率：即电机运行的最小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。 最高运行频率：一般的变频器最大频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。 载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。 电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。 跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。 常见故障分析 1) 过流故障：过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。 2) 过载故障：过载故障包括变频过载和电机过载。其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。 3) 欠压：说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。第三章 交流调速系统概述 交流调速系统的特点对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类。这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的，所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。纵观电力拖动的发展过程，交、直流两大调速系统一直并存于各个工业领域，虽然由于各个时期科学技术的发展使得它们所处的地位有所不同，但它们始终是随着工业技术的发展，特别是随着电力电子元器件的发展而在相互竞争。在过去很长一段时期，由于直流电动机的优良调速性能，在可逆、可调速与高精度、宽调速范围的电力拖动技术领域中，几乎都是采用直流调速系统。然而由于直流电动机其有机械式换向器这一致命的弱点，致使直流电动机制造成本高、价格昂贵、维护麻烦、使用环境受到限制，其自身结构也约束了单台电机的转速，功率上限，从而给直流传动的应用带来了一系列的限制。相对于直流电动机来说，交流电动机特别是鼠笼式异步电动机具有结构简单，制造成本低，坚固耐用，运行可靠，维护方便，惯性小，动态响应好，以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点。因此，近几十年以来，不少国家都在致力于交流调速系统的研究，用没有换向器的交流电动机实现调速来取代直流电动机，突破它的限制。随着电力电子器件，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，为交流调速系统的开发研究进一步创造了有利的条件。诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速，特别是矢量控制技术的应用，使得交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高速传动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，已几乎都可采用交流调速传动。交流调速传动的客观发展趋势已表明，它完全可以和直流传动相媲美、相抗衡，并有取代的趋势。 交流调速常用的调速方案及其性能比较由电机学知，交流异步电动机的转速公式如下：n= 60ƒ1 (1-s) pn (1-1)式中 Pn——电动机定子绕阻的磁极对数； f1——电动机定子电压供电频率； s ——电动机的转差率。从式（1-1）中可以看出，调节交流异步电动机的转速有三大类方案。（1）改变电动机的磁极对数由异步电动机的同步转速no= 60ƒ1 pn可知，在供电电源频率f1不变的条件下，通过改接定子绕组的连接方式来改变异步电动机定子绕组的磁极对数Pn，即可改变异步电动机的同步转速n0，从而达到调速的目的。这种控制方式比较简单，只要求电动机定子绕组有多个抽头，然后通过触点的通断来改变电动机的磁极对数。采用这种控制方式，电动机转速的变化是有级的，不是连续的，一般最多只有三档，适用于自动化程度不高，且只须有级调速的场合。（2）变频调速 从式（1—1）中可以看出，当异步电动机的磁极对数Pn一定，转差率s—定时，改变定子绕组的供电频率f1可以达到调速目的，电动机转速n基本上与电源的频率f1成正比，因此，平滑地调节供电电源的频率，就能平滑，无级地调节异步电动机的转速。变频调速调速范围大，低速特性较硬，基频f=50Hz以下，属于恒转矩调速方式，在基频以上，属于恒功率调速方式，与直流电动机的降压和弱磁调速十分相似。且采用变频起动更能显著改善交流电动机的起动性能，大幅度降低电机的起动电流，增加起动转矩。所以变频调速是交流电动机的理想调速方案。（3）变转差率调速改变转差率调速的方法很多，常用的方案有：异步电动机定子调压调速，电磁转差离合器调速和绕线式异步电动机转子回路串电阻调速，串级调速等。定子调压调速系统就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器，这种调压调速系统仅适用于一些属短时与重复短时作深调速运行的负载。为了能得到好的调速精度与能稳定运行，一般采用带转速负反馈的控制方式。所使用的电动机可以是绕线式异电动机或是有高转差率的鼠笼式异步电动机。电磁转差离台器调速系统，是由鼠笼式异步电动机、电磁转差离合器以及控制装置组合而成。鼠笼式电动机作为原动机以恒速带动电磁离合器的电枢转动，通过对电磁离合器励磁电流的控制实现对其磁极的速度调节。这种系统一般也采用转速闭环控制。绕线式异步电动机转子回路串电阻调速就是通过改变转子回路所串电阻来进行调速，这种调速方法简单，但调速是有级的，串入较大附加电阻后，电动机的机械特性很软，低速运行损耗大，稳定性差。绕线式异步电动机串级调速系统就是在电动机的转子回路中引入与转子电势同频率的反向电势Ef，只要改变这个附加的，同电动机转子电压同频率的反向电势Ef，就可以对绕线式异步电动机进行平滑调速。Ef越大，电动机转速越低。 上述这些调速的共同特点是调速过程中没有改变电动机的同步转速n0，所以低速时，转差率s较大。 在交流异步电动机中，从定子传入转子的电磁功率PM可以分成两部分：一部分P2=（1—s）PM是拖动负载的有效功率，另一部分是转差功率PS=sPM，与转差率s成正比，它的去向是调速系统效率高低的标志。就转差功率的去向而言，交流异步电动机调速系统可以分为三种：1）转差功率消耗型 这种调速系统全部转差功率都被消耗掉，用增加转差功率的消耗来换取转速的降低，转差率s增大，转差功率PS=sPM增大，以发热形式消耗在转子电路里，使得系统效率也随之降低。定子调压调速、电磁转差离合器调速及绕线式异步电动机转子串电阻调速这三种方法属于这一类，这类调速系统存在着调速范围愈宽，转差功率PS愈大，系统效率愈低的问题，故不值得提倡。2）转差功率回馈型 这种调速系统的大部分转差功率通过变流装置回馈给电网或者加以利用，转速越低回馈的功率越多，但是增设的装置也要多消耗一部分功率。绕线式异步电动机转子串级调速即属于这一类，它将转差功率通过整流和逆变作用，经变压器回馈到交流电网，但没有以发热形式消耗能量，即使在低速时，串级调速系统的效率也是很高的。3）转差功率不变型 这种调速系统中，转差功率仍旧消耗在转子里，但不论转速高低，转差功率基本不变。如变极对数调速，变频调速即属于这一类，由于在调速过程中改变同步转速n0，转差率s是一定的，故系统效率不会因调速而降低。在改变n0的两种调速方案中，又因变极对数调速为有极调速，且极数很有限，调速范围窄，所以，目前在交流调速方案中，变频调速是最理想，最有前途的交流调速方案。第四章变频电动机的特点电磁设计 对普通异步电动机来说，再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近1时直接启动，因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下：