时间：2023-05-30 09:59:06
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电路改造，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：机床 PLC 解决方法
一、引 言
在我国现有的机床中，大部分仍采用的是传统的继电器-接触器控制方式，由于控制线路触点多、线路复杂。使用多年后，故障多、维修量大、维护不便及可靠性差，影响了正常的生产。还有部分机床虽然还能正常工作，但其精度、效率以及自动化程度已不能满足当前生产工艺要求。对这些机床进行改造势在必行，改造既是企业资源的再利用，走持续化发展的需要，也是满足企业新生产工艺，提高经济效益的需要。
二、解 决 方 法
用PLC改造机床控制系统时，因为原有的机床控制系统是经过长期使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而机床电路图与PLC梯形图在表示方法上和分析方法上有很多相似之处，因此可以将机床电路图“转换”为具有相同功能的PLC的外部硬件接线图和梯形图。但它们也有很大的本质区别，机床电路是由硬件元件组成的，各继电器可同时动作。梯形图是PLC的程序，是一种软件，其CPU是串行工作的，即CPU同时只能处理1条指令，所以用PLC改造机床控制系统时有很多需要注意的地方。一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯，分析PLC控制系统的功能时，将它想象成机床控制系统的控制箱，外部接线图描述了这个控制箱的外接线，梯形图是这个控制箱的内部“线路图”，梯形图的输入、输出继电器是这个控制箱与外部世界联系的“接口继电器”，分析PLC控制系统时，可以将梯形图中输入继电器的触点想象成对应的外部输入器件的触点或电路，将梯形图中输出继电器的线圈想象成对应的外部负载的线圈。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外，还可能受外部触点的控制。
三、改造机床控制系统的一般步骤及实例说明
以摇臂钻床的电气控制原理图（图1）为例，将机床电路图转换成功能相同的外部接线图和梯形图，选择西门子S7-226的PLC硬件。具体步骤如下：
（1） 深入了解原有机床的工作过程，分析整理其控制的基本方式、完成的动作时序和条件关系，以及相关的保护和联锁控制。尽可能地与实际操作人员充分交流，了解是否需要对现有机床的控制操作加以改进，提高精度、可操作性和安全性等。如有需要，在后续的设计中予以实现。这样才能在设计和调试控制系统时做到心中有数。钻床的主轴电机由接触器KM1控制，摇臂的升降电机由KM2和KM3控制，立柱的松开和夹紧电机用KM4和KM5控制。
（2）根据分析整理的结果，确定PLC的输入信号和输出负载，在保证完成工艺要求的前提下，最大限度的使用原有机床的输入/输出设备，机床电路图中的接触器和电磁阀等执行机构用PLC中输出继电器来控制。它们的线圈接在PLC的输出端。按钮、控制开关、限位开关、接近开关等用来给PLC提供控制命令和反馈信号，它们的触点接在PLC的输入端，机床电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的辅助继电器和定时器来完成，它们与PLC的输入继电器和输出继电器无关。输入输出元件号分配如表1所示。
根据PLC的输入信号和输出负载，以及它们对应的梯形图中的输入继电器和输出继电器的元件，画出PLC的外部接线图（图2所示）。
（3）确定与机床电路图中的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器和定时器的元件号，建立机床电路图和梯形图中的元件一一对应的关系。
（4） 根据上述对应关系按梯形图语言中的语法规则画出梯形图（图3）
四、改造时的特别注意事项
（1） 常闭触点输入信号的处理
尽量使用常开触点，如果只能使用常闭触点，梯形图中对应的触点的常开/常闭类型应与机床电路中相反（外闭内开）。如SQ1在机床电路中是常闭触点，将它接到PLC输入端I0.4，则在梯形图中对应的触点I0.4应是常开的。
（2 ）分离交织在一起的电路。
可将各线圈的控制电路分离开来设计， 以线圈为单位分别考虑继电器的每个线圈受到哪些触点和电路的控制，画出相应的等效梯形图电路。
（3）梯形图电路的优化设计
在串联电路中，单个触点应放在电路块的右边，在并联电路中，单个触点应放在电路块的下面。
（4） 断电延时的时间继电器的处理
图1机床电路图中的KT属于线圈断电后开始延时的时间继电器。为了方便理解，可用线圈通电后延时的定时器来实现断电延时功能（见图3）。
（5）尽量减少PLC的输入信号和输出信号
PLC的价格与I/O电数有关，控制主控电机的交流接触器KM1的电路简单，应仍然用继电器控制。一般同一器件只须一组常闭或常开提供PLC输入信号，在梯图中可以多次使用同一输入继电器的常开和常闭触点。
五、结束语
采用PLC改造的机床电路时，需要注意的问题比较多，应特别细致，周到、反复进行调试，得到的梯形图常常需要进一步简化和优化。实践证明，利用PLC对旧机床进行改造是一种行之有效的手段.不仅利用了原有的设备，节约资源，而且还满足新生产工艺的需求，提高效率，创造更大的经济效益和社会效益，因此应用越来越广泛。
参考文献
[1]丁炜.可编程序控制器在工业控制中的应用[M].北京：化学工业出版社，2004版
关键词 ：PLC；改造；工作原理；扫描；周期；问题分析
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）03-0118-03
PLC（Programmable Logic Controller）是可编程控制器的英文缩写，是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动化技术与继电器逻辑控制概念而开发的一代新型工业控制器。PLC将计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点与继电接触器控制系统控制简单、使用方便、价格便宜等优点结合起来，其本身又具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、适应性强、维护方便、改造容易等优点，而传统的继电接触器控制电路存在可靠性差、维修困难、改造复杂、工期长、费用高等缺点。因此，在工矿企业的各种机械设备和生产过程的自动控制系统中PLC得到广泛应用，PLC控制系统已成为当代工业自动化的主要控制装置。
PLC改造继电接触器控制电路的准备
主电路的确定 PLC改造继电接触器控制电路中，主电路是提供电动机电源的，仍由接触器主触头控制，因此主电路基本保持不变。
输入输出（I/O）的确定 PLC输入是用来接受生产过程的各种参数信号，一般用主令电器、速度继电器等触点作为输入信号，电路如图1a所示。当SB闭合时，X1有信号输入，内部继电器动作。如果输入触点改为常闭触点，如图1b所示，则PLC通入电源时，X1就有信号输入，PLC内部继电器就工作了。因此尽可能用常开触点与PLC输入端相连，否则PLC只要接入电源输入部分就处于工作状态。PLC的输出是用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息，从控制电路的对象来说主要是接触器等，如图1c所示。绘制输入输出（I/O）分配表，明确元件代号、作用、输入输出继电器的编号等，如表1所示。
外部接线图的确定 外部接线图是把PLC的输入、输出、供电及控制元器件的接线关系画清楚，是根据I/O分配表中的元件代号、作用、输入输出的编号来绘制的。
PLC改造继电接触器控制电路的程序设计
分析工作原理 详细分析继电接触器控制的工作原理是用PLC程序设计的前提。如果对继电接触器控制电路的工作原理分析不全，功能不能完全地表达出来，用PLC改造成的控制程序就可能运行不正常，甚至不能运行。因此，首先要对控制线路的工作原理进行详细分析。
确定控制要求 设计任何一个PLC控制系统，如同设计任何一种电气控制系统一样，其目的都是通过控制被控对象来实现工艺要求，提高生产效率和产品质量，最大限度地满足工艺要求；在满足工艺要求的前提下，力求使PLC控制系统简单、经济、实用及维修方便；保证控制系统的安全、可靠。
梯形图设计 根据I/O分配表将继电接触器控制电路转换成对应的梯形图并进行优化。绘制梯形图时应做到：（1）梯形图的各种符号要以左母线为终点从左向右分行绘出。（2）触点应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。（3）不包含触点的分支应放在垂直方向，不可水平方向设置，以便于识别和对输出线圈的路径控制。（4）如果有几个电路块并联时，应将触点的支路块放在最上面。（5）遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。
PLC改造继电接触器控制电路的实例
具体以PLC改造正反转串电阻降压启动控制电路为例来说明。电气原理图如图2所示。
分析工作原理 （1）能实现正反转串电阻降压启动，并具有双重联锁保护。按下正转启动按钮SB1，接触器KM1得电动作，电动机串电阻R降压正转启动，同时KT线圈得电开始定时；当定时时间到，接触器KM3得电动作，电阻R被短接，电动机M进入正常正转运行。当按下反转启动按钮SB2时，SB2常闭触头先断开，接触器KM1先失电，接触器KM3也失电；SB2常开触头后闭合，接触器KM2得电动作，电动机串电阻R降压反转启动，同时KT线圈得电开始定时；当定时时间到，接触器KM3得电动作，电阻R被短接，电动机M进入正常反转运行。（2）按下停止按钮SB3，接触器线圈均失电，主电路电动机M停止。（3）若电动机过载时，KH常闭触点分断，接触器线圈、时间继电器线圈均失电，电动机M停止，起到保护作用。
输入输出（I/O）分配表 根据控制要求确定输入输出（I/O），输入信号有4个，输出信号有3个，如表2所示。
外部接线图 在继电接触器控制电路中，停止按钮SB3是常闭触点、热继电器用常闭触点，与PLC输入端相连时停止按钮应用常开触点、热继电器KH触点应用常开触点，这样当PLC主机通电后输入端就不会直接有输入信号，如图3所示。
梯形图设计 根据继电接触器控制电路图2转换对应的梯形图如下页图4所示。
问题分析 （1）外部接线图中停止按钮SB3、热继电器过载保护触点KH用常开触点，相对应的X3、X4在梯形图中应用常闭触点，保证程序正常运行。（2）由于继电接触器系统是并行工作方式，即继电器的所有触点的动作是和其线圈通电或断电同时发生的，而PLC是串行工作方式，即指令的分时扫描执行，同一个器件的线圈工作和它的各个触点的动作并不同时发生，存在输入输出滞后，即工作过程分输入处理阶段、程序执行阶段、输出处理阶段三个阶段进行循环扫描。如图5所示，输入信号在第一个扫描周期的输入处理阶段之后出现，所以在第一个扫描周期内各数据锁存器均为“0”状态；在第二个扫描周期的输入处理阶段，输入继电器X0的输入锁存器变为“1”状态，在程序执行阶段Y1、Y2依次接通，输出锁存器都变为“1”状态；在第三个扫描周期的程序执行阶段，由于Y1的接通使Y0接通，Y0的输出锁存器驱动负载接通，响应延时最长可达两个多扫描周期。实验证明，图4中当X1接收输入信号时Y1接通同时T0得电计时，5s后Y3接通；当X2接收输入信号时Y1失电Y2得电而Y3不能失电T0始终得电，不能实现串电阻启动控制。整理优化后的梯形图如图6所示。
用PLC改造继电接触器控制电路可以解决控制电路接线复杂、触点多、故障率高的问题，还可以实现集中控制，减少二次接线和投资费用，改造简单。
参考文献：
[1]史国生.可编程控制器系统与继电接触器系统工作原理的差别[J].电气控制与可编程控制器技术，2004（2）.
[2]钟肇新，范建东.可编程控制器原理及应用[M].广州：华南理工大学出版，2004.
[3]王国海.可编程序控制器及其应用（第2版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
[4]李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练（第4版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
关键词:信号系统;信号机点灯电路;双熔丝自动转换装置
Abstract: This paper describes the Nanjing Metro Line main line signal lighting circuit dual fuse transformation process, increase the lighting circuit dual fuse automatically installed for the device by way of redundancy to improve the signal device reliability. Mainly from the equipment principle, a description of the problem and affected by the failure, cause analysis, corrective measure, the working principle, costing six aspects are described.Keywords: Signal system; the signal lighting circuit; dual fuse automatic conversion device
中图分类号：U231+.91文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1设备原理介绍
南京地铁一号线的信号机系统是由德国西门子信号控制系统（室内）与国产信号机（室外）共同组成。采用行车值班员在LOW上操作排列进路命令或相应信号机打开了自排（或追踪）功能，经过联锁计算机判断该信号机是否可以开放信号，把开放信号命令通过光纤发给现场接口柜（DSTT）内对应的STEKOP板，在STEKOP板内通过光模转换，把SICAS的光信号转为模拟信号传给信号机驱动模块（DESIMO），进行相应的灯位转换，室内的220V电源通过信号机熔丝（250毫安）送到DESIMO后，传到信号机内的点灯单元驱动灯位转换，并点亮室外信号机灯泡。如下图所示
2故障描述及故障影响
一号线全线有信号机65架，共有165个点灯灯位，目前在线使用了330个信号机的点灯熔丝。由于该类型的电灯电路的熔丝只是在送电回路的正负极中串入保险，当电路中出现电流瞬间变化，超出熔丝容量时，电路中某一个熔丝就会正常熔断，停止给室外电灯单元的电源输出，造成室外信号机灯泡灭灯，促使后续列车在该架信号机前方的列车立即停车，列车只能以低速、目测驾驶方式闯信号通过，扰乱了正常的运营秩序，降低了地铁运营安全。
据统计，南京地铁一号线自2005年开通运营以来，到2011年截止，因为信号机点灯熔丝断丝造成信号机灭灯故障每年不少于十次，尤其是随着设备使用年限的增加，该故障呈逐年上升之势。
3原因分析
通过示波器比较测试波形，我们发现信号机点灯电路中使用的多功能点灯单元装置，在上电瞬间向电网产生的浪涌现象和正常工作期间对交流电源产生的谐波信号比较，对波形产生的畸变进行研究与测试，产生的畸形波形的最大峰值是正常值得11倍左右，这是造成熔丝断丝的根本原因。
4改造措施
优化信号机点灯电路中的熔丝电路结构，在目前电路使用的熔丝两端并联一个付熔丝，并且串入一个双熔丝自动转换装置。在电路工作时，当主熔丝断丝时，通过双熔丝装换装置快速将副熔丝接入到电路中去，保证信号点灯电路的不间断工作，同时双熔丝转换装置会给出点灯报警，提醒信号维修人员进行熔丝更换。该双熔丝装换装置由通号中心和南铁院信号技术研究所共同研究开发。
该装置目前已经在小行站X0407信号机上的进行了一个多月的实验。从实验的结果满足解决问题的需要。
5工作原理
5.1双熔丝自动装换装置的工作原理图
5.2双熔丝自动装换装置使用元器件：
电阻100K0.5W250V2个
发光氖泡（LED）2个
继电器（磁保持）1个
5.3双熔丝自动装换装置工作原理说明：
主熔丝正常工作时，利用主熔丝短路副熔丝与继电器线圈组成的串联电路，使继电器线圈无电，继电器落下状态；
主熔丝断丝时，继电器线圈得电，励磁吸起，同时副熔丝短路了电阻R1和副熔丝氖泡，该氖泡灭灯，继电器励磁后，接点11与12接通，该组接点短路了继电器线圈，副熔丝仍然通电。继电器吸起后，利用其21与22接点接通主熔丝氖泡电源，使其点亮，显示主熔丝断丝报警；由于继电器是磁保持继电器，在继电器得电励磁吸起后，通过副熔丝和其11\12接点短路了继电器线圈，使继电器不会在信号机点灯电路中产生分压，但其依然会保持在励磁吸起状态。
6改造成本核算
具体成本如下：
电阻100K0.5W250V2个 0.3*2= 0.6元
发光氖泡（LED）2个0.4*2=0.8
继电器（磁保持）1个85.5元
电路板裸板（军工级）3块3元
设备外壳1个15元
关键词 单片机；方位控制；电路模块
中图分类号TP368 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）71-0185-02
随着科学技术的不断进步和自动化程度的日益提高，单片机凭借其成本相对较低，可开发性强，功能多样化，在电力电子和实时对象控制中得到了广泛的应用。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，计算机的网络通讯与数据传输，录像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具等等，这些都离不开单片机。我馆的展品正是利用单片机这一特点开发出来的。
1 展品概述
1.1 展品展示效果描述
展项由操作台、潜水艇模型和盛水容器构成，观众可以通过操作台上的上浮、下潜和前进、后退以及左右转向操作杆来控制潜水艇模型在水中以三维方向航行。潜水艇模型的动力由模型内部的锂电电池组供给，控制采用声纳遥控技术和无线电技术来实现。展品主要展示密度变化引起沉浮的现象。潜水艇通过先进的声纳遥控装置来控制潜水艇在水中下沉、上浮、前进、后退、左转和右转，使展品对潜水艇的展示更完整，更具有科技性和参与性。
1.2 展品控制系统介绍
潜水艇展项由充电系统、声纳遥控装置、控制系统、执行机构等构成。
充电系统用于给展项的锂电组充电，保证潜水艇的能源供给。
声纳遥控装置用于控制潜水艇的水中航行，或上浮或下沉，声纳遥控装置发出调制后的控制数据，而位于潜水艇中的数据接收器解调出所含的控制信息，再通过控制系统对数据进行处理，从而控制执行机构动作其中包括提供模型动力的直流电机，给排水泵以及气囊等。
控制系统由单片机控制实现，此展项分两部分，操作台控制系统和潜水艇控制系统两部分。分别处理各自的运行指令。潜水艇具有防渗透，防锈能力。
2 现状
我馆的展品 “潜水艇”是深受游客欢迎的互动展品之一，经过三年多的运行，发现原有的控制系统对电池的保护和信号控制等方面存在很多不足，且缺乏模块化的设计，在出现故障时，排查线路和检测元件的工作量相当大，不易复原。再加上“潜水艇”外表已经老化，漏水严重，造成艇内大部分元器件损坏，无法控制。
3 故障分析与改造方案
在供应商无法对其做出改造或提供改造方案的前提下，我们通过仔细研究分析该展品的故障原因，为更好地与游客互动，经过可行性分析，决定有针对性地对其进行改造，即在除了原模型的外型和结构不变下，重新设计电子电路，对“潜水艇”的核心系统做出全面的改造，让“潜水艇”能再次“服役”。
全新的“潜水艇”还是采用单片机电路作为主要控制电路，从实际情况出发，应用模块化电路的设计理念，加入了遥控发射接收电路，充放电保护电路，二级保护电路和电源不足指示电路等模块，各模块既独立又统一，使系统运行更加可靠、稳定，且便于以后对故障部分的排查与维修。
主要故障原因及其解决方法如下：
1）操作台控制系统CPU损坏
全新控制系统的主要电路应用了AT89C52作为主要处理芯片，利用其I/O口与其他设计的电路模块进行拼接，使得电路清晰，且便于排查故障和维修。部分代码如图1：
图1
2）无线收发模块故障
全新的遥控发射电路安装在展品的控制台，应用较为常见而且相对稳定的PT2262作为发射电路的主要组成，由于“潜水艇”的前进和后退是同一电机的正反转，为消除人为误操作和电路故障引致的短路现象，电路用继电器实现互锁。如图2所示：
图2 控制台遥控发射电路
图3 电池充放电保护电路
3）电池损坏无法充电
为了避免锂电池的过充电和过放电的不安全问题，并防止锂电池特性劣化，应对锂电池的充放电作适当的处理，故在主电路加入电池充放电保护电路，如图3所示。
4）电池电压过低
为方便展教员在电源不足时及时充电，以及避免反复对锂电池充电，延长锂电池的使用寿命，故加入电压不足指示电路，如图4：
图4 电压不足指示电路
根据公式：Uout=R1*UI/(R1+R2) 对电池电压进行检测，当电池电压小于Uout时（本设计Uout取12.8V，即R1和R2的比例满足25:38即可），IC的2脚输出低电平，接在潜水艇的头部的红色指示灯亮，提示充电。
4 改造后运行情况
自2010年下半年对“潜水艇”展品的控制部分重新设计改造后，展品存在的故障和不可靠因素得到排除，展品的可靠性和可操控性都得到了很大的提高，运行至今未出现电气故障，运行状态良好，提升了展品的展示效果。
关键词 电缆控制；轨道电路；信号灯；点灯方案
中图分类号U21 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）101-0194-02
0 引言
包兰线铁路是我国铁路运输的重要运输段，为了使其更好的完成国内交通运输任务，铁路部门对包兰铁路兰州局管段内，线路总长度为99.3㎞，跨越8个站的惠农至银川路段进行了信号自动闭塞改造施工工程。值得一提的是该路段正是宁夏回族自治区内包兰铁路干线提速工作的关键路段，因此对该路段进行信号自动闭塞改造工作势在必行。该工程改造的主要内容是对该路段区间内的64D半自动闭塞改造为自动闭塞系统，改造主要方法为ZPW-2000A无绝缘轨道电路以及车站电码化。由于该路段站点间距过长，所以该路段的施工任务具有一定的施工难度。
1项目路段问题提出
包兰线是我国铁路交通主要线路之一，其对于我国西北运输起到了至关重要的作用。站点间距距离长是包兰线的特点之一，其站点平均距离超过14.3㎞，其中个别站点间的距离甚至长达20㎞“惠农～银川”。当站点间距过长时就会出现轨道电路与信号机之间距离过大的情况，这种情况的出现使得控制电缆必须要加长，控制电缆一旦加长不仅会给项目工程施工带来问题，还容易出现使用安全问题。笔者在本文中仅针对两个问题进行探讨：问题之一缺少ZPW-2000A型号的无绝缘轨道电路调整表来对超过15㎞以上的轨道电缆进行控制；问题之二站点距离过长必然会导致电缆线路压降增大，进而使电缆内电压无法满足线路远端信号机点灯基本电压的需求，为信号机的正常点灯工作带来困难。包兰线在我国铁路运输的地位非常重要，为了保障该线路的正常通行和使用，解决“惠农～银川”路段长区间电缆控制轨道电路及信号机点灯问题的工作刻不容缓。
2路段现场调查分析
想要对该路段“惠农～银川”的电缆控制轨道电路及信号机点灯进行改建施工，就必须要先对该路段的现场施工情况有一个详尽的了解，为此对该路段的情况进行了系统的调查。经过调查发现该路段道渣情况较好，桥梁也都为钢筋混凝土材质，为轨道电路的传输提供了客观条件。与此同时也发现了该路段共存在的问题，问题之一：该路段部分有轨线路的控制电路的长度长达18㎞，（注：ZPW-2000A型号轨道电路控制电缆规定长度分为10㎞、12.5㎞、15㎞三个线路规格），18km的电路长度超出了ZPW-2000A型号控制电缆规定长度的最大规格。问题之二：电缆线路过长的情况下，会使电缆线路电压达不到信号机点灯要求，从而为线路行驶带来问题。
3项目路段解决方案
3.1 电缆控制轨道电路过长的解决方案
想要不采用增加中继站的办法来解决“惠农～银川”路段电缆控制线路过长的问题，为了保证轨道电路和信号机能够正常工作，可以对ZPW-2000A型号轨道电路采用电气绝缘法。ZPW-2000A型号无绝缘轨道电路由主轨道电路以及调谐区小轨道电路两部分组成，其中调谐区小轨道电路部分的主要工作任务是为主轨道电路进行延续，该电路部分不仅有抗干扰性能高的优点，还具有传输性能好的优点。电气绝缘法对该路段的使用有效的将该轨道电路与其他轨道的电路区分开来，从而消除了机械绝缘而导致的火车车轮对轨道的冲击影响。为了实现对“惠农～银川”路段控制电缆过长情况的控制与处理（最长长度为18㎞），根据对ZPW-2000A型号轨道电路系统技术性的分析，设计出了对长度为15㎞～18㎞电缆控制的轨道电路调整表。其规格要求为当控制电缆长度为18㎞时，轨道电路的长度必须要低于700m。
3.2信号机点灯问题的解决方案
根据对该路段实际情况的调查与分析，得出可以采用提高室内点灯电源电压的方法，来解决信号机点灯电压不足的问题。虽然电流的增大会导致控制电缆压降增大，但在其压降增大的同时室外点灯的电压会随着压降增大的幅度出现电压增高的情况，进而满足信号机灯端点灯的电压需求，因此采用提高室内点灯电源电压的方法来解决信号机控制电缆过长而导致点灯电压不足的问题是具有可行性的。
想要使用提高室内点灯电源电压的方法来解决信号机控制电缆过长而导致点灯电压不足的问题，需要经过非常繁琐、复杂的计算。首先要对室内电源电压提高的参数进行精密的计算，并选择出与室外点灯设备匹配效果最好的室内点灯变压器，经过计算得出可以采用BGT型号隔离变压器作为室内点灯电源电压的提升设备工具，通过将其与室内点灯设备的并联，来增加电缆欣羡从而达到提高信号机点灯电压的目标。由于该路段最长站间距为18㎞，所以该问题必须要考虑这一距离，所以设计人员又将18㎞设置为电缆线路长度来进行电路电压的计算，经过计算得出信号机点灯电压为176V；电缆芯线的压降为129.6V；远端信号机点灯电压为305.6V。由计算可以发现18㎞电缆线路的信号机点灯电压的实际要求为305.6V，那么将室内点灯变压器的输出电压调整为320V，即可满足远端信号机的点灯电压要求。
4 结论
经过对包兰线兰州局管内惠农至银川线路工程施工段的改造，有效的将包兰线该路段长区间的轨道电路进行了恰当的调整，并对该路段信号机点灯的问题成功解决。另外，该路段施工还克服了该路段站点间距过长的困难，可以不需要在过长的站点间距当中设置设备中继站，在保证该路段正常工作的同时，大大降低了工程造价。目前该路段已经完成施工投入使用，该项目施工的成功经验不仅为铁路工程设计研究提供了新的思路，还为我国其他线路的自动闭塞改造工程设计提供了经验。
参考文献
[1]姬翠玲.长区间轨道电路及信号机点灯方案的探讨[J].铁道通信信号，2007，01：14-15.
[2]郝丽静.电缆控制轨道电路及信号机点灯方案的应用[J].中国电子商务，2013，01：83.
【关键词】DRM改造分析；具体改造方法；实验与结论
现有中波广播发射机能否满足DRM改造要求，决定于承担单独DRM载波的能力，及在固定分配的带宽内承载数字码流的能力。实现DRM广播，被改造的发射机要满足条件包括噪声、群时延和带宽，和能适应带宽要求的匹配网络。
为实现DRM数字化调幅广播的技术改造，传统模拟AM广播发射系统需要对音频前端进行数字化改造即增加DRM编码/调制器，和对发射机设备结构改造。DRM编码调制器产生的DRM基带信号为I/Q分量信号，以及通过I/Q分量信号计算得到的包络信号。其幅度变化分量送到现有模拟AM发射机的调制通道；I/Q分量信号通过RF频率合成器并变换为RF相位分量（Φ），送到现有AM发射机激励通道。I/Q信号为数字信号，在频率合成器中进行相位计算，并对直接数字频率合成器（DDS）产生的射频载波信号进行相位调制，相位调制的射频载波馈入发射机、代替发射机激励器产生的等幅载波，包络信号馈入发射机音频输入端口，利用发射机的调幅功能实现对调相载波的幅度调制。然后将放大后的包络信号和相位信号送到混频电路中进行棍频，实现DRM信号的功率放大与调制。这种方式充分利用了AM发射机的现有电路和设备。
一、DRM改造分析
模拟调幅AM广播发射机处理音频信号采用模拟技术或部分实现了数字技术。实现DRM数字化广播技术要求传输数字信号需要对设备进行针对性的改造。传统AM调幅广播在功率放大部分之前音频通道和RF通道相互独立，功率放大合成后输出调幅波。DRM广播需要通过DRM编码器对模拟音频信号转换为数字信号，同时对设备进行硬件改造，加装软件。图1为数字调幅广播（DRM）发射系统改造流程图。
DRM编码调制器包括音频编码电路、复用器、接口电路、信道编码电路和OFDM模块等部分电路。发射机硬件改造模块包括数字RF激励器、音频通道数字处理电路和调整音频与相位的延时系统电路。
要实现在模拟AM发射机上传输DRM信号，就要将由信道编码器产生的数字基带信号调制到发射机工作频率上，实现这个功能需要使用数字RF激励器代替传统的载波发生器。模拟AM发射系统音频信号的处理为模拟方法，处理的音频信号不能满足DRM广播系统的技术要求，需要对音频处理系统进行专门数字化改造。由于音频通道和相位通道处理的信号路径与过程不同（包络信息和数字信息），最后由混频器进行信号合成时将产生时延，这将导致DRM数字广播信号不能正常发射，解决音频通道信号和相位通道信号的延时控制问题需要将由信道编码器输出的数字基带信号分别送至音频通道和相位通道，即满足相位信息和包络信息输入不同的通道。
通过分析可知，要实现模拟AM发射机的数字化改造，需要克服的技术难点可以通过增加数字RF激励器、在音频通道上加装数字信号处理系统，增加音频通道和相位通道的延时调整系统来解决。
二、具体改造方法
我们采用DX10KW中波发射机作为改造对象。DX系列发射机有固有的宽带设计、群延时小、出色的信噪比和出色的宽带输出等几个方面的优势。采用DX发射机可以快速、方便，使用小的投入来实现中波高质量DRM的过渡。
由前面的分析可知，模拟AM广播发射系统的DRM数字化的改造需要对发射机音频系统进行数字化处理和支路延时系统改造、增加数字RF激励器、编码调制器。结合对DX10KW发射机的工作原理分析，数字化改造需要对硬件改造部分包括激励器电路和模拟输入电路，及模/数转换电路，和更换RF数字激励器。对控制部分的软件进行改造升级，设置调制参数等。现在确定调幅模拟发射机的数字化改造方案见图2。通过对DX发射机的原理分析，我们确定的改造方法按如下步骤进行。
1）对需要改造的DX发射机进行系统调试并对技术指标进行测试，将改造前发射机的失真度、频率响应度和信噪比三大指标优化，使发射机处于最佳的稳定工作状态。
2）改造原发射机的模拟输入电路，将贝塞尔滤波器电路旁路。DRM数字化广播要求的频带较宽，贝塞尔滤波器限制了带宽展宽，因此该通路必须被旁路以提供直流通道。模拟输入板上用于直流电平控制和平滑滤波的输入滤波器需要改成直流耦合输入。调整直流电平满足DRM调制器要求，控制载波功率输出的直流输入由数字激励器提供，来自模拟输入电路的直流输出电平需要减小，可以通过调整模拟输入板上的分压电位器和电阻实现输出直流电压降低。为了满足频谱要求，需要去除72K三角波振荡器，在模拟广播下，少量的72K三角波信号可以起到平滑调制信号的作用，在DRM数字广播下，这个信号需要被去除。
3）去掉原发射机的激励器、模数转换器和音频处理器电路，由发射机的数字化改造模块电路替代，完成RF载波信号产生，音频信号的数字处理等。可以通过两个办法实现更换RF激励器和音频处理电路，来提供数字音频信号和RF信号到发射机的方法：通过外置DRM 数字编码/调制器来输出RF信号替代原发射机提供的载波信号；在原发射机上加装DRM 数字编码/调制器，原发射机的激励器电路改为DRM 数字编码/调制器，作为DRM发射机的RF源来提供OFDM调制的DRM信号。使用数字编码/调制器自带系统软件来进行系统的环路自检，设置DRM发射系统的各种传输参数。数字编码/调制器的另一个重要作用是能够调整发射机的包络信号和相位信号的延时。DRM系统的传输方式、业务选择、功能设置、参数设置都是通过设置数字编码/调制器来实现。
4）改造原发射机的控制系统，对发射机的软件和硬件进行部分升级。实现控制系统对DRM数字编码/调制器的通讯与监控。对数据采集系统进行升级，扩展存储空间，增加在DRM工作模式下的各种命令和控制流程。增加新增数字设备的检测功能，升级自检系统。
5）按照改造方案框图（图2）进行各功能单元的电缆连接，然后对发射机系统进行自检，确保发射试验可以顺利开展。
完成以上步骤后，DX发射机的DRM改造可以进行最后的调试，发射DRM信号，进行DRM广播的测试。
三、实验与结论
在实验前需要准备DRM专业接收机、网络分析仪、频谱分析仪、场强测试仪、误码率分析仪和示波器等实验仪器。将改造的原发射机的技术数据备份整理共改造后分析使用，将该发射机近两年收测的场强数值整理出来，标示出各收测点的位置和名称。
使用网络分析仪和频谱分析仪测试发射机输出端的带宽和反射损耗等技术参数，对实验发射台周围进行场强测试，收测位置和改造前收测位置一致。为了满足带宽要求，反复调整天调网络，满足载波频率点驻波比
经过反复调整，发射机的数字输出最大可达4.8KW，成功输出DRM数字音频信号。将发射机的输出功率分别设置为3KW、3.5KW、4KW、4.5KW和4.8KW，输出带宽设置为10KHz，设置DRM工作参数为16QAM、编码率为0.5、长交织、QPSK、A模式和AAC单声道条件下测试。测试过程如下：
1）测试整机效率。整机效率是发射机的输出功率与输入功率比值。其中输入功率包括所有供电设备消耗的总功率，输出功率为发射机负载天线接收到的功率。测量要求整机效率要求≥75%。
2）测试信噪比。通过音频测试仪测试信噪比，给发射机输入1kHz单音频信号，并进行100%调制，然后段开音频信号，即100%调制时发射机输出信号电平与纯载波输出信号噪音电平有效值之比，单位是dB，测量值要求≤-60dB。
3）频谱在带通滤波器之后取样测量，发射系统输出频谱带肩要求≥40dB。
4）测试调制误码率MER。调制误码率（MER）是反映数字信号质量的非常重要的指标，是调制后的符号位置与理想位置的比值。MER精确表明数字信号在调制和传输过程中所受到的损伤。调制误码率在发射机功率合成器后取样测量，MER要求≥30dB。
通过以上指标可以总结出信噪比和整机效率指标随着功率的降低而下降，频谱带肩和调制误码率指标则随着功率的降低而上升。
关键词：实训设备;发动机电路;设备改造 前言
职业学校的教学理念就是要求学校尽可能接近企业的生产模式，要求学校教的技能与知识尽可能从企业中来，最后又回到企业中去为企业服务[1]。职业学校是培养高技能型人材的学校，要求尽可能贴近行业、贴近实际教学，所以，这就要求学校的实训设备尽可能接近实际生产要求。现有的实训设备有的不能满足要求，设备制造厂做的设备往往与实际不是很相符，再新进设备又将受到时间、场地和资金的影响，可能还达不到预期的效果，如果对设备进行改造将是可行的办法，并且具有一定的推广度。本文就对GA4D28TC型博世共轨柴油发动机实训设备改进与完善进行详细说明。
1.GA4D28TC型博世共轨柴油发动机实训设备介绍
GA4D28TC型博世共轨柴油发动机实训设备由发动机总成、发动机控制单元、原车线束、仪表总成、冷却液温度传感器、油轨压力传感器、曲轴位置传感器、空气流量计、冷却液温度传感器、喷油器、点火开关、整套散热机构、柴油箱和油泵总成、蓄电池、仪表、压力表、带有完整彩色电路原理图面板、外接式检测端子、智能故障设置盒总成、可移动台架等组成。
该设备在面板上有与电脑端子相连的孔位端子，各传感器、执行器的端子也连到了面板，电路图也在面析上，且电路图的各端子与分别与电脑子和各传感器、执行器的端子按电路的要求一样连在一起，在不使用智能故障设置盒总成时，各电路都是相通的，电路图与实物相连很直观，接上智能故障设置盒总成时，可以利用智能故障设置盒总成对各电路进行断路或短路的设置，这时，在面板上测量电脑端子与各传感器端子或面板传感器二端子的电阻就不通或电阻为零，很直观形象，但实样教出来的学生到实车上将无法动手。如果要在实物上进行检测，每次都要将与电脑相连的端子进行插拔，与传感器相连的端子进行插拔，由于我们是针对学生教学，插拔的次数将会比较多，导致插头接触不良或损坏，给设备运行带来隐患，使设备使用寿命降低，为此对设备进行重新改造。
2.GA4D28TC型博世共轨柴油发动机实训设备电路重新改造
2.1电路设计思路
在原电脑线束接头中再并联接上一个线束插头，在相应的传感器或执行器线束接头上重新接上一个线束接头，这样在教学实施过程中进行检测时就不用拔插头，并在具有原有的功能情况下，又在不插拔插头的情况下来检测电路，使学生所学的操作方法与实车一样，与企业的实施操作一样，由于没有进行插拔，延长了设备的使用寿命。
2.2实施过程
（1）购买发动机线束：查询发动机线束编号及车型、发动机型号，找到相应的4S店，购买与台架一样的发动机线束。
（2）准备或购买相应的工量具及材料：万用表、电络铁、焊丝、松香、热收缩管、烤枪、尖嘴钳、扒线钳、剪刀、小刀、胶带、插板、大头针等。
（3）改装过程：看懂电路图，了解发动机线束每一端子的含义，查找每个传感器和执行器与发动线束所对应的端子，然后将新买的线束与原线束一一对应（针脚和颜色），剖开新买的线束，为保证准确，我们每剪接一个传感器线头就焊上一个接头，另一头与发动机电脑端子相连的端子（必须找对线）进行焊接，焊接必须可靠。
（4）检测过程：全部焊接好后再检测一遍，确保无误以后再启动发动机，用解码器读取故障码，清除故障码，再读取故障码，无故障码，说明电路及各传感器、执器没有问题，再用智能故障设置盒总成对设备进行设置故障，设备能按要求进行设置故障，改造成功。
3.效果评估
经过老师及学生对该设备的使用，都觉的利用这样改造后的设备学的技能更实用，与企业实际排故及故障诊断一样。
4.结束语
实践证明，对实训设备的改造完善不但具有周期短、投入资金少的优点，而且节省了大量人力、物力。经改进后的设备，不仅满足了正常教学的需要，延长了设备的使用寿命，同时也解决了学校教与企业操作不一致的问题，使学生学到的技能与企业零连接。
参考文献：
1、老房子是可以装修的。
2、但是在装修时一定要按照以下步骤进行：前期设计主体拆改结构优化隐蔽工程水路优化电路优化墙面、地面优化。此外，在老房改造时水电、墙面、门窗一定要重新设计、改造，这样房屋才会更加实用、美观。
3、一般老房结构设计都不是很合理，所以在改造时要重新进行结构优化，比如：可以将厨房做成开放式厨房，但是在改造时，不可拆承重墙，以免留下安全隐患。
老房子都存在电路老化等问题，已经满足不了现代家庭用电需求了，所以在房屋改造时，电路是非改造不可的项目之一。
（来源：文章屋网 ）
关键词：西门子802S数控系统；控制电路
1 802S数控系统的基本功能与方案配置
德国西门子公司生产的802S数控系统是一种专门针对中国市场开发的经济型机床数控系统。它采用32位的微处理器（AM486DE2）、集成PLC，分离式小尺寸操作面板、液晶显示器和机床控制面板。802S可以控制2～3个步进电机驱动的进给轴和一个主轴。802S数控系统的基本功能如下：线性插补轴最多3轴（开环）；一个变频器驱动的主轴，具有主轴编码器反馈接口；PLC模块具有16个输入点和16个输出点，经扩展可以达到64个输入点和64个输出点；支持中/英文转换；螺距补偿和间隙补偿；具有RS232C串行接口，可以与计算机通信；具有故障报警信息显示和诊断数据显示；支持车削循环和铣削循环；刀具补偿功能；螺旋插补功能；用户程序存储器256K；可以扩展两个电子手轮；通过特定的参数设置可以获得示教功能。
本文C616改造方案中的配置为：选用802S NC系统，含显示和操作面板；根据X轴的进给功率要求，通过计算，选择9Nm的步进电机；根据z轴的进给功率要求，通过计算，选择12Nm的步进电机；X轴和Z轴驱动器，选用SETPD VEC型驱动器；主轴变频器采用ATV-28HU90N4变频器；主轴编码器采用1024线变频器；采用lOOVA的系统电源隔离变压器；系统电源采用24V/4.5A电源；主电机仍采用原来旧机床的电机。
2 控制电路设计
2.1 主轴电路
（1）802S 数控系统的主轴速度模拟量控制电压
西门子802S数控系统的主轴速度模拟量控制电压为：DC-10V～+10V。其中0～+10V为主轴正转速度控制（执行M3指令），0～-10V为主轴反转速度控制（执行M4指令）。而变频器的速度控制电压为0～+10V，其正/反转由变频器的I/O端口输入的状态控制。如果直接把数控系统的速度控制模拟电压输出端直接与变频器连接，将导致变频器不能识别反转控制电压而不能实现反转。电路KAl、KA2用于控制变频器的正反转，KA3用于对速度控制电压的极性进行转换，保证变频器的速度控制电压在反转时也为0-+10V。
（2）变频器故障报警输出
变频器的故障报警输出作为系统的报警输入，如果主轴出现过流、短路、过热等故障时均可及时停止系统的运行，并发出报警信号。
2.2 轴限位与参考点返回电路
（1）轴的限位输入端设置为负逻辑
采用负逻辑控制：使用限位行程开关的常闭触点，当限位开关没有压下时I/O点与24V接通，当限位开关被压下I/O点与24V断开，机床限位。这种接法消除因线路开路而产生限位失灵现象，提高了限位电路的可靠性。限位输入端采用负逻辑需对系统的相关参数进行修改。采用负逻辑输入的方法，这样有利于提高数控机床的可靠性和安全性。本次数控改造使用的数控系统为西门子802S数控系统，实现负逻辑输入要软件、硬件两方面配合才能实现。
图2.1所示的是负逻辑输入的连接方法，信号输入使用行程开关的常闭触点。在正常情况下SQl是闭合的，该输入点的逻辑值为“1”，当SQl被压下断开时输入点逻辑值为“0”。这时要求通过数控系统的参数设置或修改PLC程序把该点逻辑值“1”设定为无效状态，而逻辑值“0”设定为有效状态。如果从+24V端子到PLC的输入点之问的线路出现开路或接触不良时，该点被认为有效，机床会立即报警，必须在电路连接良好的情况下机床才能正常运行。这种方法排除了因限位电路开路而造成故障的可能性，机床的安全性得到提高。
b.软件设置
负逻辑需要把逻辑“1”改为无效状态而逻辑“0”为有效状态，是通过在西门子SINUMERIK 802S数控系统中改变参数实现的。
（2）参考点返回采用关方式
用行程开关做参考点返回减速开关，用接近开关作为参考点检测开关。在各轴返回参考点时，先高速运动到参考点返回减速开关，将其压下后反向慢速逼近参考点，到参考点检测开关后完成参考点返回。由于这种方法使各轴在达到参考点前速度较低（可通过参数设定改变），所以精度较高并且可以消除丝杠的反向间隙。
2.3 电动刀架控制电路
电动刀架的刀位检测霍尔元件为输出电路为集电极开路输出方式，不能与数控系统直接相连，需要在各刀位检测电路输出端添加集电极上拉电阻。如图2.2所示。
2.4 驱动器与步进电机的连接线路
驱动器与步进电机的连接电缆采用数控系统配置的专用动力电缆。为保证步进电机的相序准确，必须按照系统说明书的要求连接，否则步进电机不能正常运转。
2.5 系统接地电路
接地包括系统电源接地和步进电机驱动系统接地。分别如图2.3、2.4所示。
良好合理的接地是系统可靠工作的重要保证。为提高系统抗干扰能力各须接地的设备均通过10mm2的接地线直接与接地排相连，地线排再通过16mm2的接地线与电源系统的地线相连接。这种接地方法可以抑制各设备间的共态干扰。
2.6 机床参数设置及控制元件
机床参数的设置应根据设计电路情况、802S系统的操作说明书以及C616机床的基本参数进行设置。针对C616普通车床的改造共用到如下元件：802S数控系统含有主机 操作面板驱动单元、步进电机（X轴9Nm，Z轴12Nm）；航空插件；继电器；空气开关；接触器；起停按钮；急停开关；小按钮；三相吸收器；变压器（用于步进驱动器电源和照明）；导线；电缆；风扇（用于强电柜散热/操作柜散热）；热缩管；线号管；电源指示灯；蜂鸣器；线槽和卡轨。
结论
本文对C616普通车床进行基于西门子802S数控系统的数控化改造，设计了其中主轴电路、刀架控制电路等部分。对完成改造后的机床进行安装、调试，其性能满足用户使用要求。
参考文献
在欧美等发达国家，理论与实践教学的学时比一般为1：2或1：3，远高于国内大部分理工科高校。长期以来，国内理工类高校实验占教学之比重较低，普遍存在重理论轻实践的倾向，这样不利于人才的培养。教育部和财政部等单位于2012年2月了《关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》，[1]文中针对加强实践教学提出了明确的要求和具体的措施。其中第5条指出：深化实践教学方法改革，加强实践教学方法是专业建设的重要内容。因此，需要从学生能力培养着手，对过去单一的实验教学模式包括实验内容、方法和形式等方面做进一步的探讨和改革。
一、实验教学内容的调整
“电路”课程高等工科院校是电子信息类专业的一门非常重要的专业基础课。我校电子信息工程学院12版教学大纲规定，电气类专业的“电路”理论课程在大一的下学期开设，教学共计划84学时，其中理论课时占64个，实验课时占12个，共安排6次。实验涉及到的课程主要内容有：电路的基本概念与基本定律、电阻元件的VCR，电源的等效变换、线性电路的基本分析方法、基本定理、含有理想运放的电路分析、一阶电路的时域分析、二阶电路的时域分析、正弦稳态电路的分析等。
针对新形势下对人才培养的要求，“电路”课程的实践教学改革应该采取对不同教学对象因材施教、人尽其才的分层次教学方法，实践环节的内容和形式应多样化。作为民族院校，生源的差异性较大，对基础较差的学生要求完成必做的验证性实验；对基础较好的学生除完成基本要求之外，还要完成综合性实验；对动手能力强和创新意识强的学生，可分成兴趣小组，完成设计性和自定项目的实验。分层次的实验教学可以充分调动不同层次学生学习的积极性，充分发挥其主观能动性，为社会的发展培养和提供各种急需的复合型人才。[2]
在“电路”实验内容的调整上，将原来只要求做验证性实验改为计算机仿真实验和硬件实验两大部分，其中硬件实验又划分为验证性、综合提高性和设计性三个层次。
将计算机仿真技术引入“电路”实验，[3-4]采用EWB计算机软件进行仿真实验，可以实现验证性、测试性、设计性、纠错性和创新性等不同形式的针对性训练，有效地培养学生运用计算机提高分析、应用和创新能力。而且，对复杂的实验过程在计算机仿真过程中会更便捷高效，可保证一些高压强电实验的安全性。安排的相关实验内容包括电路的直流分析、一阶RC电路的瞬时响应、二阶RLC串联电路的瞬时响应、电路的交流分析等。计算机仿真实验安排两次实验，实验内容在以上指定实验中选做。
实验硬件化三个层次的教学内容安排如下：
1.验证性实验
验证性实验也是基本实验，教学计划改革后保留少量的2-3个验证性的实验，要求所有的学生一人一组独立完成。验证性实验的部分实验电路已模块化，在电路板上连接好；另外的一部分实验电路要求学生根据实验要求，自己用给定的元器件在面包板上搭建实验电路。鉴于学生刚接触电路实验，验证性实验要求学生在完成指定实验内容的同时，熟悉各种常规电子仪器仪表的使用，掌握对电路中关键物理量的测量方法，掌握常用元器件的识别方法，以及掌握搭建电路的基本技能，学会对实验数据的分析和处理方法，旨在培养学生实事求是的良好的工作态度和脚踏实地的科学作风。
实验内容包括：电阻元件伏安关系的测试、受控源特性的测试、叠加定理的验证、直流电路中戴维宁等效和诺顿等效、交流等效参数的测量等。
2.综合提高性实验
综合提高性实验的目的是一方面要求学生能合理地选择和使用元器件，另一方面培养学生扎实的基本功和严谨的工作作风，提高分析问题和解决问题的能力，以及撰写小论文的能力，使一部分学生能够脱颖而出。学生按照老师提出实验任务和设计要求，设计好实验电路、写出实验步骤、并估算各元件参数。实验可让不同层次的学生进行组合，不再局限于一人一组，安排1-2个实验内容。内容包括：电阻网络分压电路设计、动态调谐电路的设计、运算放大器与有源器件、最大功率传输和匹配网络的设计等。
3.设计性实验
设计性实验主要着重培养学生的灵活运用理论知识的想象力和创新能力，为社会的发展输送高素质的专业人才。设计性实验对学生提出了更高的要求，不再要求所有学生参加，将有选择性地挑选有基础扎实、能力强、有潜力和精力的学生参加，将他们分成兴趣小组，由指导教师专门指导其完成设计性和自定项目实验。通过设计性实验可以进一步挑选，让其中能力强的学生进入学院创新团队，重点培养他们参加全国各类电子设计制作竞赛，以获得更多的成长机会。设计性实验的内容包括：非正弦周期信号与选频滤波电路的研究、波形产生和波形变换器的设计、直流稳压源和恒流源的设计等。
在时间上，实验室在一定条件下对学生开放；在内容上，除必做实验外，还安排有选作实验和采用现场指导、网络答疑等多种指导方式；充分利用视频、实物模型和演示等内容丰富、形式多样的教学手段。对不同程度学生实行因材施教。
二、硬件实验平台的改造
我校“电路”试验教学改造前主要是依托计算与试验中心的电工实验室来完成的。该实验室使用的KHDG-1电工试验平台由于存在使用年限长，设备老化严重，维护维修不方便，实验电路已模块化固定，只能完成验证性实验，无法进行综合设计型的试验，根本不能满足新形势下我院“电路”课程教学改革和实践教学的要求，以及由此课程展开的培养学生实践技能和创新活动能力的需要。由此进行了实验平台的改造，自制了试验箱，改造后的实验平台的功能主要表现在：
针对验证性实验，将实验中的验证性实验电路模块化；针对综合提高性和设计性实验，可以在实验平台上自由搭建实验电路。
引入该电路实验平台后，使得“电路”实践教学具有以下几个特点：
新的实践教学平台的设计制作和实验内容的调整，以及配套实验教材的编写。给任课老师一个提高理论教学与实践能力的机会，尤其是对年轻教师，由此得到了锻炼，从而促进了教学改革，使教学质量真正得到了提高。
新的实验平台的实施与使用，使学生尽快接触到实际的电路元器件，熟练掌握元器件的识别与合理选择及其正确使用，以及熟练掌握搭建电路的技能，在教学上可以灵活设置实验教学内容。
通过实验教学改革，提高了实验平台的实用性。灵活多样的实验内容，真正的使学生通过本课程和实践环节的训练后，具备从事电路设计的基本技能和实践能力。
为创新性活动提供了一个良好的条件。实验不再局限于课本上的理论知识的验证，综合性实验和设计性实验培养了学生灵活运用理论知识的应用能力，为学生提早进入各种课外科技活动、各类电子设计竞赛等活动提供了良好的条件。
实现了资源共享和优化。新的实践教学平台的研制及使用，不仅降低了试验教学的成本，而且改造后的实验平台也适用于其他专业相关学院如生医学院、计算机学院等同类课程的试验。
三、实验教学改革后的效果
改造后的实验平台经过两年多的实践，表现出良好的教学效果，主要体现在以下方面：
1.规范和完善了教学体系和教材建设
根据新的教学大纲重新编写了实验教材， 增加了提高性、综合设计性的实验内容，符合了不同层次的教学对象，给学生个性的发展提供了空间和自由，调动了学生的积极性和主动性。
2.独立性、自信心和学习积极性得到了锻炼和提高
改造后的实验平台性价比高，可操作性强，可实现一人一组，真正使每个学生主动参与到实验中去，切切实实的通过实验达到提高，学生普遍反映效果好。基本实验的完成效果非常好，大部分学生的自信心得到了很大的提升，所有学生的积极性都有明显的改变。
3.提高了理论知识的灵活应用能力
由改造后的实验平台来实行分层次教学，最大限度提高了对理论知识的掌握和实践的能力，使学生能真正透彻理解电路的基本概念并牢固记忆，切实掌握实验的基本技能和基本方法，并将课本知识灵活的运用到实际问题中，提高了分析问题和解决问题的能力。
4.创新能力提高
综合提高性实验和设计性实验教学的实施，充分发展学生学习兴趣和个人专长，提高了灵活掌握和运用理论知识的能力，培养和提高了学生的创新意识和能力。
5.利用计算机仿真技术提高设计能力
将 EWB计算机仿真技术引入电路实验，学生在仿真时可以放心大胆地连接电路，大大地激发了学生的创新意识和能力，教师着重引导学生对一个实验尝试多种电路，比较优缺点，选择合适的方案，比较仿真软件的分析方法、测量方法与硬件电路的异同以及测量结果的差异，引导学生去发现问题。
Abstract: Since there is no protective equipment in the stabilized soil mixing plant, accidents always happen threaten the safety of the persons. PLC is used to reform the WCD-500 to strengthen the control circuit because it has the advantage of low cost and effective. At the same time, PLC is used to start Y-Δ, saving intermediate relay, simplifying the control circuit to reduce the failure rate.
关键词:PLC控制;WCD-500型稳定土拌和站;Y-Δ启动;程序设计
Key words: PLC control; WCD-500-type stabilized soil mixing station; Y-Δ start; programming
中图分类号:TU64 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0233-01
0引言
WCD-500型稳定土拌和站搅拌锅没有防护设施,工人在清理拌和站搅拌锅的时候,时常发生人员生命安全事故,通常,这些事故危害大,影响恶劣,给施工工作带来阻碍,给家庭带来破坏,给公司带来经济损失。而且,WCD-500型稳定土拌和站自动化程度低,人员操作复杂,一旦进入大干,操作人员往往加班加点,时间一长,思想疲劳,人员疲惫,操作不及时时常发生,操作错误也屡见不鲜,为了人身安全,生产安全,减轻人员操作强度,结合我公司WCD-500型稳定土拌和站的实际情况,采用PLC对WCD-500型稳定土拌和站进行改造,取得了良好的效果。此举措不仅可以大大地降低操作人员的劳动强度,方便操作,节省大量的精力,而且在电气系统运行可靠性有了显著提高,清理拌和站搅拌锅的工人的人身安全有了保障,工程的顺利进展有了可靠保障。同时降低了稳定土拌和站的故障率,提高了稳定土拌和站的利用率,提高了公司的经济效益。
1 WCD-500型稳定土拌和站PLC电气控制系统设计
1.1 电气系统的改造设计思路
为了人身、生产安全,我们在对WCD-500型稳定土拌和站改造中着重增强安全防护方面的设计,同时,对WCD-500型稳定土拌和站大功率电机的控制电路进行改造,将PLC应用到控制电路中,将消除继电器断线不能正常启动、启动时形成的弧光短路等故障。在具体设计思想上维持原继电器、接触器控制系统的逻辑顺序和控制原理,在应用中取得良好的效果。
1.2 PLC的I/O点数选定
在控制电路中,输入PLC的控制信号为32点,包括操作指令信号(如操作控制、按钮开关等元件的触点信号)和拌和站状态信号(如卸料仓门状态信号、存料仓门状态信号、空压机气压状态信号、拌合站拌合锅门状态信号和拌合锅电机运转状态信号等)。PLC输出的控制信号点数为32点,包括动作执行元件(各接触器线圈的控制信号)。
1.3 硬件组成
1.3.1 PLC系统
这是整个系统的核心部分,采用的是日本三菱公司的FX2-80MR-D型PLC。该机型为整体式PLC机,结构紧凑、体积小、重量轻,具有很强的抗干扰能力和负载能力,非常适合在料场的工作环境。而且FX2系列PLC机的最大的特点是在小型机上实现大型机的功能,可与计算机自由联接。该机型有40个输入点和40个输出点。不带扩展模块,完全满足系统的要求。
1.3.2 输出驱动部分
因为输出部分控制的负载多为感性负载,为此选用固态继电器进行功率放大。但在电路中未加设二极管保护和过压吸收电路;仅在发电机回路中加装了过压吸收保护电路。
1.4 PLC控制系统的程序设计
该控制系统的程序大多根据WCD-500型稳定土拌和站原电气原理图的控制方式编写。在程序设计时取消了原电路中所有的中间继电器、时间继电器和大部分中间起联锁作用的接触器的辅助触点。这些装置的功能完全由程序控制来实现,使电路得到了简化且功能进一步增强。拌和站的电路分两路,一路作为拌和站和工作现场的照明使用,另一路作为拌和站控制和运行供电,两路分离,互不干扰,以供拌和站一旦出现事故时,拌和站正常照明,方便事故处理。
在拌和站拌合锅的门上安装行程开关,拌和站在启动时,如果拌合锅的锅盖没有盖好,各个电机都不工作;仅仅电铃持续不断的响动,提醒操作人员拌合站锅门没关,或有人工作,不要误操作;提醒工作人员注意,拌和站将要运转,注意安全,及时躲避。防止工人在清理拌和站拌合锅时,被运转的搅拌轴,搅拌至死,发生人身安全事故。
拌和站正常开动时,旋转开关,电路接通,PLC按照设定程序自动运行,首先PLC定时器计时,电铃持续响动3分钟,定时器动作,控制空气空压机的继电器动作,空压机运转,当空压机的气压值达到要求时,空压机停止运转,当气压值低于要求时,空压机自动运转。当空压机的气压值达到要求后,控制卸料门的PLC输出继电器动作,卸料门开启,检验卸料门完好与否。然后,控制出料皮带的电机的继电器动作,带动出料皮带的电机运转,出料电机运行30秒后,控制拌和站拌合锅的PLC输出继电器动作,电路接通,电机运转,带动搅拌轴运转,30秒过后,控制上料皮带的PLC输出继电器闭合,电机运转,上料皮带运行。这次改造改变了拌和站原有的出料皮带电机、搅拌锅电机、上料皮带电机的继电器同时动作,电机同时启动,避免用电电压瞬时减小,保护了电机。而且,有效避免人员在清理拌合锅时,电机运转,搅拌轴旋转,将工作人员搅拌这种事故的发生。设置了急停按钮,在拌和站运转的时候,遇到特殊情况,按下此按钮,可断开拌和站的供电,有效保护人身、设备的安全。
2用PLC实现电机的Y-Δ启动
PLC实现拌合锅搅拌电机Y-Δ启动的电路控制原理,与拌合锅搅拌电机用接触器,继电器控制启动的原理一致。拌和站拌合锅搅拌电机电路中所需要的输入输出点比较少,本电路中输入信号有:启动信号、停止信号、热继电器动作信号,和拌合锅搅拌电机运转状态信号。输出信号多一些,因为PLC输出点的限制,需要利用小型继电器在PLC和接触器之间进行转换,输出信号有:电机Y型启动的继电器、电机启动的主继电器、电机Δ型启动的继电器、热继电器动作报警、电机Y型启动指示、电机Δ型转换指示等信号。用PLC实现电机的Y-Δ启动,消除继电器断线不能正常启动、启动时形成的弧光短路等故障,PLC以弱电控制强电,省去控制继电器,节省线路减少了故障率,运行成本低。PLC的输入、输出部分和固态继电器均有发光二极管显示,方便了检修人员查找电气故障,提高了检修效率,进而提高了拌和站的利用率。由于PLC在设计制造时充分考虑到控制现场的环境问题,并采取了多层次、多种有效措施来提高工作可靠性,因此,采用PLC实现电机控制,特别适合工作环境条件较恶劣的料场。
3结束语
采用了PLC改造拌和站电气控制系统,改变了以往因搅拌锅没有防护措施,发生人身安全事故的状况,有效保护人身、生产的安全,提高了公司的经济及社会效益。PLC的输入、输出部分和固态继电器均有发光二极管显示,方便了检修人员查找电气故障,提高了检修效率,进而提高了拌和站的利用率。
参考文献:
[1]王兆义.小型可编程控制器实用技术[M].北京:机械工业出版社,1994.
【关键词】单片机 自动化 设备自动化 改造应用
单片机的诞生为设备自动化改造创造了途径，提供了技术支持，有效弥补了传统机械设备不足，实现和机型设备自动化。自动化机械设备的应用，彻底改变了传统生产模式，有效解决了以往生产中机械设备危险性高，操作难度大等一系列问题，提高了设备操作安全性，降低了操作难度，提高了生产效率，缩短了生产周期，减少了生产活动中人力物力的投入。毫无疑问，自动化机械设备当前已成为主流生产设备。因此，我国在机械设备改造中应加强对单片机的应用，利用单片机提升机械设备智能化、自动化水平。
1 单片机功能和特点
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术，把具有数据信息处理能力的：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口以及中断系统等集成到一块硅片上，构成一种小而完善的微型计算机系统。单片机在工业控制领域被广泛应用，如：实时控制、智能仪表、电力工业等等。单片机具有逻辑控制能力和数字控制能力，结构紧凑，体积小，质量轻，功耗低，而且扩展性好，能根据预先设定的程序，完成一系列的生产操作。根据使用功能的不同分为多种类型，主要类型有：通用型、工控型、专用型等。单片机控制系统结构由：控制系统、传感系统、软件系统、进给机构系统等几大部分组成。单片机最早出现于一九七一年，早期应用于工业控制领域，九十年代应用到电子领域，处理能力得到大幅度提升，主频也已经超过300MHz。而当代单片机智能化、自动化、集成化程度越来越高，且体积越来越小，更融入了纳米技术，甚至已达到14 nm，不论是性能，还是功能都非常强大，基本实现模块化，为设备自动化改造提供了技术支持。
2 单片机在设备自动化改造中的应用
通过设备自动化改造，便能实现设备自动化，使设备能在不借助人类外力辅助下，自动完成一系列生产作业步骤，代替人工劳动，能有效降低生产劳动强度，提高生产力，推动经济发展，促进产业升级。因此，设备改造中应加强对单片机的应用，利用单片机进行设备自动化改造。下面通过几点来分析单片机在设备自动化改造中的应用：
2.1 软件设计
单片机功能的实现需要以软件系统为依托，自动化系统需要以软件基础为平台运行，所以设备自动化改造中软件系统设计占据重要位置，是整个设备自动化改造设计的核心。在软件设计中要考虑设备对系统的需求，考虑功能实现以及各子系统间的协调。基本设计思路是将输入的变量进行处理和逻辑运算后，经由输出口输出，发送指令，完成操作。具体设计应采取模块化设计思路，基于各功能模块的协调来进行程序的修改与调试，降低设计难度和设计任务量。而且模块设计容易扩充升级，能为设备升级预留空间。
2.2 控制总电路的设计
控制总电路设计影响系统控制灵敏性和控制性能，是使各子系统协调工作的关键所在，若控制中电路设计方面存在问题，可能会导致控制系统失灵或误动现象发生。单片机结构紧凑，指令系统功能强，而且系统资源占用小，控制总电路设计中要考虑到控制的及时性、稳定性、安全性，如有特殊功能需求这需要考虑特殊功能扩展需求和中继系统扩展。另一方面，输入和输出电路设计方面，要对寻址方式进行合理设计，确保选址方式的合理性，避免地址和数据的冲突，造成时延等问题的发生，对影响系统灵敏性产生负面影响，所以应采用线选法和译码法进行寻址功能设计。而在输出显示中要根据单片机时序分析，有效处理地址信号，以便于及时应对输入变化，锁存输入状态，确保输出的准确性和有效性。
2.3 驱动电路设计
单片机软件系统与硬件系统的协调需要依靠驱动来实现，若驱动电路设计存在问题，将导致软件系统与系统无法协调工作，直接影响系统功能。驱动电路设计方面要考虑输入输出信号处理，自动化控制过程的协调，端口驱动连接方式，确保单片机与控制器件相连。开关信号驱动的执行元件有可控硅，继电器等，执行元件根据执行信号进行相应工作。
2.4 软硬件抗干扰设计
工业生产用单片机工作环境特殊，所以设备自动化改造中应对工作环境进行考虑，强化系统的抗干扰能力。发生干扰现象不仅会影响系统稳定性和可靠性，发生误动现象，而且可能导致瘫痪，甚至设备损坏。例如，谐波干扰、信号干扰等等。抗干扰设计方面，要从硬件抗干扰和软件抗干扰两方面来考虑。如，通过加装续流二极管消除反电势干扰。在软件抗干扰方面，必须考虑到软件安全和稳定问题，确保软件的兼容性和稳定性。若软件方面存在BUG或崩溃现象，必然会影响系统稳定性，导致系统发生一系列错误问题，直接影响系统正常，导致自动化功能无法正常实现，甚至威胁生产安全，所以必须做好设计。
3 结束语
新时代背景下，社会生产中机械化、自动化程度越来越高，设备自动化发展已成为必然趋势。而单片机的出现为设备自动化改造提供了可能，突破了传统技术限制，解决了机械设备自动化操作与控制问题，全面提升了生产效率和水平，同时有效降低了生产成本，为企业获得了更多利润。但具体改造中，必须做好系统设计工作，确保设计合理性。
参考文献
[1]李柱涛.单片机的发展趋势及其在设备自动化系统改造中的应用[J].黑龙江科技信息，2011，11（14）：132-135.
[2]王玉英，王文魁.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].电脑知识与技术，2011（32）：8055-8057.
[3]云庆乾.基于工作研究的制造自动化工艺设备创新设计研究与实践[D].南宁：广西大学，2014，13（03）：119-126.
