第一篇：矿井电机车的控制系统设计解析论文
摘要：以DSPIC30F6010A单片机为核心，设计了一种电机车变频调速控制系统，并从硬件和软件两方面对系统的构成要素和主要特性进行逐一分析，最后针对其实际应用效果进行分析。结果表明所设计控制系统可以有效调控电机车运行，是确保电机车安全、稳定、低能耗运行的重要保障。
关键词：电机车;控制系统;设计分析;软件程序
引言
井下轨道电机车作为煤矿生产作业过程中所不可或缺的关键核心运输装备，其依据速度调控方式的差异可分为直流牵引电阻调速、直流牵引斩波调速和交流牵引变频调速三大类别。其中交流牵引电机车作为新型的机车类型，相较于传统的直流牵引电机车具有质量轻、体积小、运行稳定性佳、作业维护简便、无需配设滑环与换向装置，防爆性能优良的诸多优势，加之变频调速技术良好的节能效果。可以说，在交流牵引电机车必将成为今后井下电机车的主流形式。因此结合其运行特征和使用需求，探究有效的电机车交流变频控制方案，构建性能优良的交流变频调速系统。
1控制系统设计分析
基于DSPIC30F6010A型十六位单片机，设计研发一种电机车交流变频控制系统。系统运行时有蓄电池供应直流电压，并经由三相逆变控制单元将直流电调控成频率可控的三相交流电。整个系统的主要构成组件囊括蓄电池、充电及电容模块、三相逆变电桥、电流传感组件、驱动模块、检测模块、单片机控制电路等[1-2]。
2DSPIC30F6010A型单片机控制系统
DSPIC30F6010A单片机控制电路为系统功能得以有效实现的关键核心，整个控制电路囊括五大构成部分：一是由DSPIC30F6010A型单片机、速度检测电路、数字输入信号端等构成的DSP（数字信号处理）数字系统，其可以有效开展各类数字运算、子模块调控以及电机车启停运行、点动运行、多段速设定等功效；二是运行模拟量接口电路，其构成组件包括电流电压检测模块、温度监测模块、运行速度设定模块等，功效是为DSP系统采集数字信息；三是IGBT（绝缘栅双极型晶体管）驱动电路，该电路能够将从DSP系统中输出的SPWM（脉冲宽度调制）讯号转换为能够调控IGBT系统的脉冲讯号。此外，当IGBT系统出现过载或短路现象时，该驱动电路课自行向DSP系统发送故障讯号；四是CAN（现场总线）通讯电路；五是液晶显示模块和键盘录入模块，其中录入模块能够借助外接的键盘设备对系统的运行设定各类参数，譬如控制电机车的启动或停止，设定电机车运行维持在某一速度值等，而液晶显示模块核心功能便是对电机车运行中的各项运行参数进行设定，同时对运行中存在的故障数据进行记录[3-4]。
3软件系统分析
所设计控制系统配套软件程序主要包含作业操控主程序、捕捉中断程序、定时中断服务程序、异步通讯中断程序、总线通讯中断程序等子程序。主程序的核心功能是完成系统运行的初始化和设定相应运行参数，同时确保数据寄存装置的有效初始化以及各类中断功能运行的有效性。异步通讯中断程序的核心功能是实现同录入键盘之间的有效对接，一方面实时接收键盘所传输的系统运行指令，另一方面将控制系统运行的各项参数和故障信息等实时传输至键盘进行显示，便于操作者了解运行状况[5]。捕获中断程序的核心功能是实现对占空比同周期寄存装置内部的数据更新，并解算出相应的占空比，完成脉冲宽度调制波的产生于输出。定时中断服务程序的核心功能主要有三点：一是对系统外界端口的各类子信号进行采样作业，一般包括电机启停信号、运动方向信号、速度信号、故障信号以及复位信号等；二是针对运行时电路中的直流电压、三相电流、电路温度等数据进行采样和分析；三是针对电机开展缺相检查、转矩跟踪与补偿解算、V/F曲线求解、稳压求解、死区补偿求解、相位累加求解、寄存装置数值求解、过载过流求解等[6]。
4系统运行效果分析
当电机车空载启动时，其电流波形如图3-1所示，电机车可在5s内实现有效的启动操作，并进入运行稳定状态。同时结合图片内容可知，电机启动时其启动电流波形稳定性保持良好。此时电流值约为125A，电压值约为180V均处于安全运行区间范围内，同时由图片波形状态可知，电机运行稳定，安全5结语本次设计基于DSPIC30F6010A型单片机开展，所设计电机车控制系统硬件电路结构简单，模块区分鲜明，功能设置合理，能够结合具体的实际使用需求设定相应的运行参数，从而确保了电机车在不同作业环境下使用的有效性。加之所配套软件程序功能众多，具备良好可移植性，极大地方便了不同型号电机车的使用需求。
参考文献
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第二篇：电机车操作规程
电机车《操作规程》
一、上岗条件
第1条
身体健康适合本岗位要求。第2条
必须经过培训并考试合格持证上岗。
第3条
必须熟悉所使用电机车的结构、性能、工作原理、各种保护装置原理和检查试验方法，会维护保养电机车，掌握消防器材的正确使用方法。
二、安全规定
第1条
穿戴整齐，衣襟、袖口、衣扣必须做到“三紧”。第2条
操作时，须保持正确姿势：目视前方，严禁将头或身体探出车外。
第3条
严禁甩掉保护装置、擅自调大整定值或用铜丝、铁丝等非熔体代替保险丝等熔体。
第4条
不得擅自离开工作岗位，严禁在机车行驶中或尚未停稳前离开司机室。暂时离开岗位时，必须切断电动机电源，将控制器手把取下保管好，扳紧车闸，但不得关闭车灯和红尾灯，在有坡度的地方，必须用木楔等将车轮楔住。
第5条
机车运行中不得使蓄电池过放电。严禁在井下对蓄电池电机车进行拆盖维修。
第6条
机车在运行过程中必须注意以下事项。1.行驶中严禁打开所有电气设备的盖子，如发现异常情况必须立即回车库进行检修。
2.路过弯道、人员经常行走的地段，要提前鸣号以防机车撞人。
三、操作准备
第1条
接班司机必须向交班司机详细了解电机车的运行状况，认真检查如下内容：
1．驾驶室的顶棚和门是否完好。
2.控制器是否灵活，闭锁装置是否可靠，电瓶固定销是否完好。3.照明灯、红尾灯是否明亮，喇叭或警铃音响是否清晰、响亮。4.箱盖是否完整盖好, 箱盖与车架是否牢固。5.蓄电池与回路连接是否良好，电压是否符合规定。6.连接缓冲装置是否完好。
7.砂量是否充足，砂粒质量是否合格；撒砂装置是否灵敏可靠。8.机械部分有无缺损，紧固件有无松动。
第2条
检查中发现问题，必须及时处理并向当班领导汇报。电机车的闸、灯、警铃、连接器和撒砂装置任何一项不正常或防爆部分失去防爆性能时，严禁使用该电机车。
第3条
电机车各注油点应按规定加注润滑油，砂箱内应按规定装满细砂。
第4条
开车前要检查车前车后有无障碍物，开车时要打警铃。
第5条
开车前认真检查车辆连接、装载情况，有下列情况之一时，不得开车。
1．车辆连接不正常符合规定。2.牵引车数超过规定。3.装载的物料轮廓不符合规定。4.运送物料的机车或车辆上有搭乘人员。5.运送有易燃、易爆或有腐蚀性物品。6.存在其它影响安全行车的隐患。第6条
严禁司机在车外或不松闸开车。
四、正常操作
第1条
按顺序接通有关电路，启动相应的仪表仪器，点亮照明灯、红尾灯。
第2条
接到发车信号后，将控制器换向手把扳到相应位置上。先鸣笛（敲铃）示警，然后松开手闸，按照顺时针方向转动控制器操作手把，使车速逐渐增加到运行速度。
第3条
控制器操作手把由零位转到第一位置时，若列车不动，需将手把转回零位，查明原因。如车轮打滑，可倒退机车，触动放松连接环，然后重新撒砂起动，严禁长时间强行拖曳空转，严禁为防止车轮打滑而拖闸起动。
第4条
控制器操作手把由一个位置转到另一位置，一般应有3秒左右的时间间隔（初起动时可稍长）。禁止过快越挡；禁止停留在两个位置之间。
第4条
运行中控制器操作手把只允许在规定的“正常运行位置”上长时间停放。
第5条
调整车速时，应将控制器操作手把往复转至“正常运行”及“零位位置”停留，尽量避免利用手闸控制车速。
第6条
正常运行时，机车必须在列车的前端，但调车和处理事故时，不受此限，如果用机车推动车辆，必须听从跟车人的指挥，速度要慢，对车连接时，要随时注意插挂销链人员的安全。
第7条
行驶中，司机必须经常注意嘹望，要按信号指令行车，严禁闯红灯。注意观察人员、车辆、道岔岔尖位置、线路上障碍物等，注意各种仪表仪器的显示，细心操作。
第8条
若车轮滑转，须将控制器调速手柄打向“0”位，再逐渐加速至正常运行位置。禁止调速手柄未放到“0”制动机车。禁止打反向制动。
第9条
两机车或两列车在同一轨道、同一方向行驶时，必须保持不少于100米的间距。
第10条
列车行驶速度规定：运送大型材料时，不得超过2米/秒，车场调车时不得超过1.5米/秒。
第11条
接近风门、巷道口、硐室出口、弯道、道岔、坡度较大或噪声大等处所，双轨对开机车会车前，以及前方有人、有机车或视线内有障碍物时，必须减速慢行，并发出警号。
第12条
电源中断时，必须将控制器的操作手把转回零位，然后重新起动。若仍然断电，应视为故障现象及时进行处理。第13条
列车出现异常时，必须减速停车；有发生事故的危险或接到紧急停车信号时，必须紧急停车。
第14条
减速时，将控制器操作手把按逆时针方向逐渐转动，直至返回零位，大幅度减速时操作手把应迅速回零。如果车速仍然较快，可适当施加手闸，并酌情辅以撒砂。禁止在操作手把未回零位时施闸。停车时，应按上述操作顺序使列车缓慢行至预定地点，再以手闸停止机车。严禁使用“逆电流”即“打倒车”的方向制动电机车。第15条
紧急停车时，司机必须镇定、迅速地将控制器操作手把转至零位，电闸、手闸并用，并连续均匀地撒砂。
第16条 制动时，不可施闸过猛，否则容易出现闸瓦与车轮抱死至使车轮在轨道上滑行。出现这种现象，必须迅速松闸而后重新施闸。第17条
制动结束，必须及时将控制器换向手把转至零位。第18条
列车制动距离规定：运人时不得超过20米，运送物料时不得超过40米。
第19条
途中因故停车时，司机必须立即检查机车并向队值班领导汇报，检查前须在机车前后设置防护。
第20条
司机离开电机车时，必须将换向手柄打至“0”位，并取下钥匙亲自保管。
第21条
机车停车时
1．将调速手柄转至“0”位，将换向手柄转至“0”位。2.将制动系统的操纵杆扳至闭合位置。3.制动后，不能迅速停车时，应检查闸带的磨损情况，如磨损超限，须立即更换。
第22条
工作结束后，检查机车完好情况，清洁车辆，整理工具。第23条
填写运行记录，履行完交接班手续后，方可离开岗位
第三篇：电机车教案
第一节 电气基础知识
一、电工学基础知识
1、电的基本概念
物理学研究发现，原子是由质子或者质子和中子组成的原子核及围绕原子核旋转的电子 构成的。原子核是相对稳定的，而电子是不停地运动的。并规定原子核所带的电为正电(+)，电子所带的电为负电(一)。
由于在原子里质子和电子的数目是相等的，正负电处于平衡状态，所以原子不显出带电的性质，所组成的物质也不带电。由于某种原因，原子可能失去部分电子，或者得到部分电子，这种平衡就被破坏，使原子带电，物质也就带电了。习惯上称带电的微粒叫电荷，物体带电就是说物体带上了电荷；其中最小的电荷就是电子和质子。电荷的多少可用电量来表示，它是衡量物体带电多少的标志，用字母9表示，其单位是库仑，简称库(c)。
2、静电和动电
一些电荷堆积在一起，不产生持续流动的带电现象称为静电。
静电一般具有较高的电压，释放出来的时候产生强大的瞬时功率，控制不好时会产生破坏作用。自然界的雷电灾害就是静电危害的一种。在有易燃、易爆物质的场所，要十分小心避免产生静电。
电荷有持续流动的带电现象称为动电。动电根据电压的高低具有不同的强度，人们根据生产和生活的需要想出了很多控制动电的方法。
当然，静电和动电只是个相对的概念，它们也是互相联系、互相依存的。静电在释放的瞬间是动电，切断动电流动的路径就产生了静电。
3、电场、电压和电流(1)电场
电荷与电荷之间具有力的作用。实验证明，带有相同极性电的电荷互相排斥，带有不同极性电的电荷互相吸引。这就是平常所说的“同性相斥、异性相吸”。
但是，电荷之间力的作用并不需要它们接触、碰撞才发生，它是靠着一种被称为电场的物质传递的。电荷之间的作用力叫作电场力。电场是无形的，与自然界里的绝大多数物质不同，它不是由原子和分子组成的，但它是客观存在的，能够传递力的作用。(2)电压
电荷在电场中处于不同的位置会具有不同的能量，电荷在电场中能量大小的标志称为电位。对一个特定的电场来说，为了衡量电荷电位的高低，都规定一个参考点，正如规定海平面作为空间高度的参考点一样，这个电位的参考点就是零电位点。在一般应用中，认为大地是理想的零电位点，所以习惯上把电路中的零电位参考点也称为“地”。在直流电源中，比如电池或直流稳压电源，通常将电源的负极作为零电位点。
电荷就以它在电场中相对于零电位点具有的能量大小确定它的电位的高低。电位用字母u表示。电位的单位是伏特，简称伏，用字母V表示。在计量单位里，电量的单位是库仑，能量的单位是焦耳(J)，电位的单位就是伏特。即： 1伏特(V)=1焦耳(J)／l库仑(c)电荷在电场中的一个位置相对于另一个位置的电位差叫作这两点的电压。电压用大写字母u表示，单位也是伏特。例如，我们平时所用的交流电中，其火线与地之间的电压为220v； 一节普通干电池的正负极之间的电压为1．5V。
实际应用中，经常要用到比伏特大或小的单位，常用的比伏特大的单位是千伏特，简称为千伏，用符号kV表示，比伏特小的单位有毫伏和微伏，用符号mv和¨v表示。
1V=103 mV=106肌V
1mV=103汕V 电位和电压都是能量的概念，它表示电荷能够做功的能力，正是由于电位和电压的存在，电荷才会发生运动和变化。(3)电流
电荷的定向移动形成电流。产生电流要有电位差和电的通路，这就是电压和电路。
电流的大小用电流强度来衡量。它是以单位时间内通过导体横截面电量的多少来确定的。通常用字母，表示电流强度，即：
l=Q／t 在国际单位制中，电流强度的单位是安培，简称安，用字母A表示，也就是说，如果每秒钟通过导体横截面的电量是1c，那么这时的电流强度就是1A。
常用的电流强度单位还有毫安(mA)和微安(仙A)，它们的关系是：
1A=103 mA=106“A
1mA=103斗A
4、导体、绝缘体和半导体
自然界的物质能够通过电流的能力是不同的，按照物质允许电流通过的难易程度，可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。
导体是指那些容易让电流通过的物质。大多数的金属，酸、碱、盐的水溶液，碳素类材料等，都是电的优良导体。
绝缘体是指那些不容易让电流通过的物质。大多数非金属物质、有机材料、纯水以及空气等，都是电的绝缘体。应该指出，绝缘体并不是绝对不导电的，当绝缘体受到强大的电场作用，或在过高的温度下，都可能发生击穿，使绝缘体丧失绝缘性能而变成导体。
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质，半导体有许多奇妙的性质，使它们成为现代电子技术领域中的主角。
5、电阻和电阻率
在一般情况下，任何物质在电流通过的时候，对电流都具有阻碍作用。这种阻碍电流通过的性质叫作电阻，用R表示，在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称为欧，符号为Q。通常用电阻率表示材料电阻大小的性质。用一种材料做成长1m、截面积为1mm2的导体的电阻值，称为这种材料的电阻率，用字母p表示，其单位是Q·mm2／m。金属导体的电阻率很小，如铜的电阻率0.0175Q·mm2／m；而绝缘体的电阻率相当大。
根据电阻率的概念可以知道，长度为￡、横截面积为s的某种材料的电阻为：
R=pL／s
对于不同的材料来说，其电阻率也各不相同。
6、直流电
直流电（direct current）是大小和方向都不随时间变化的电流。又称恒定电流。所通过的电路称直流电路，是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。在该电路中，形成恒定的电场，在电源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电势处，在电源内，靠电源的非静电力的作用，克服静电力，再从低电势处到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。所以，在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。
在比较简单的直流电路中，电源电动势、电阻、电流以及任意两点电压之间的关系可根据欧姆定律及电动势的定义得出。复杂的直流网络可根据G.R.基尔霍夫方程组求解。它包括节点电流方程和回路电压方程两部分，前者指出，对于任一节点（3个或3个以上支路的交点），流入和流出节点的各电流的代数和为零，这是恒定条件的要求，后者指出，对于任一闭合回路（网格），各部分电压降的代数和为零，这是静电场环路定理的结果，两者构成了完备的方程组。
测量直流电路中电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表。常用的有电流计，安培计，伏特计，电桥，电势差计等。
直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。
在电力传输上，19世纪80年代以后，由于不便于将直流电低电压升至高电压进行远距离传输，直流输电曾让位于交流输电。20世纪60年代以来，由于采用高电压、大功率变流器将直流电变为交流电，直流输电系统又重新受到重视并获得新的发展。
7、交流电
有了电的发现与了解，十八世纪研究电的科学家们又发现不同的金属释放电子的能力不同，将能力高（如锌）与能力低（如铜）的两种金属，用适当的溶液及导线相连，则会产生持续性的电流，这种电流便是“直流电流”，而类似的装置即为今日常用电池的基本构造。直流电的发明为当时的生活带来许多便利，但以今日的科技水准观之，却有不易大量生产以及持续性不够久的缺点。幸而在十九世纪中科学家发现了磁场，同时也发现导线在磁埸中移动会产生电流，更因此而发明了便宜又好用的交流电，丰富了人类的生活。
所谓交流电即是随时间而改变方向的电流，因导线在磁场中无法永远在同一方向移动，而必须做周期性的往返运动，因此其产生的电流也会定期改变方向，就像我们的呼吸一样，吸饱气时必须呼气才能吸一下口气，而我们肺部也就跟着做氧气与二氧化碳的周期性交换动作。上图是一个简单的交流发电机原理示意图，图中环状导线借着连接其上的转轴不断旋转，并与南北两磁极连成的磁力线相交而产生交流电，转轴前端的电刷则将导线所产生的电流引出送到输配电系统，再送到工厂或家中使用。简而言之，我们只要想办法让一组环状导电线圈在磁场中持续转动，原则上就可以得到电力。
8、电 流
电流是指电荷的定向移动。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过一库仑的电量称为一“安培”（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了安培（A），常用的单位有毫安（mA）及微安(μA)。它们之间的换算关系是：
1A=1000mA 1mA=1000μA
电流的微观表达式为I = nesv。
式中的n表示单位体积内的自由电荷数，e是电子的电量，s为导体横截面积，v为自由电子定向移动的速率。
1）、电流的基本计算式
I = C / T（电量/时间）= U / R（电压/电阻）2）、电流的方向
物理上规定电流的方向是正电子的流动方向或者负电子的流动的反方向。
一般情况下，电子指的是负电子，除非特别说明是正电子。3）、电流形成的原因
电压是使电路中电荷定向移动形成电流的原因。4）、电流产生的条件
（1）必须具有能够自由移动的电荷。
（2）导体两端存在电压（要使闭合回路中得到持续电流，必须要有电源）。
5）、电流的单位——安培
电流单位安培，简称安，符号是：A。它的定义是：安培是一恒定电流，若保持在处于真空中相距1米的两条无限长而圆截面可忽略的平行直导线内，则两条导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛顿。该定义在1948年第九届国际计量大会上得到批准，1960年第十一届国际计量大会上，安培被正式采用为国际单位制的基本单位之一。
6）、电流的测量－电流表 电流表的符号：-A-电流表的使用方法：
（1）电流表要串联在电路中。
（2）正负接线柱的接法要正确：电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。
（3）被测电流不要超过电流表的量程。
（4）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）确认目前使用的电流表的量程
（6）确认每个大格和每个小格所代表的电流值。先试触，出现问题时先解决：①指针不偏转；②指针偏转过激，电流表会爆掉；③指针偏转很小；④指针反向偏转。
7）、电流的三大效应（1）热效应。（2）磁效应（3）化学效应 8）、额定电流
额定电流是指电气设备等在额定输出时的电流。
电气设备标出的电流值称为额定电流。设计时已考虑到其电流线圈允许长期通过的最大电流为额定电流的2倍（近几年生产的电度表电流线圈允许长期通过的最大电流为额定电流的4倍）如熔断器的熔体都有两个参数：额定电流与熔断电流。所谓额定电流是指长时间通过熔体而不熔断的电流。熔断电流一般是额定电流的两倍。
9、电 压
大家都知道，水在管中所以能流动，是因为有着高水位和低水位之间的差别而产生的一种压力，水才能从高处流向低处。城市中使用的自来水，所以能够一打开水龙头就能从管中流出来，也是因为自来水的贮水塔比地面高，或者是由于用水泵推动水产生压力差的缘故。电也是如此，电流所以能够在导线中流动，也是因为在电流中有着高电位和低电位之间的差别。这种差别叫电位差，也叫电压。换句话说，在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。电源是提供电压的装置。电压用符号“U”表示。电压的高低，一般是用单位“伏特”表示，简称伏，用符号“V”表示。高电压可以用千伏（kV）表示，低电压可以用毫伏（mV）表示。
它们之间的换算关系是： 1千伏（kV）=1000伏（V）1伏（V）=1000毫伏（mV）1）、电压的基本计算式
U = I×R（电流×电阻）= I×I×R×T（电流平方×电阻×通电时间）2）、电压表的使用 电压的大小用电压表测量。（1）使用前，先校零。
（2）电压表必须并联在被测电路中。
（3）使电流从电压表的“＋”接线柱流入，“－”接线柱流出。（4）所测电压不允许超过它的量程。
（5）在不知电压大小的情况下，可用快速试触最大量程的方法。（6）电压表可以直接接在电源的两端。
10、电 阻 导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。
电阻器简称电阻（Resistor，通常用“R”表示）是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可以说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。
电阻都有一定的阻值，它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆，用符号“Ω”表示。
欧姆是这样定义的：当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时，如果在这个电阻器中有1安培的电流通过，则这个电阻器的阻值为1欧姆。
在国际单位制中，电阻的单位是Ω（欧姆），此外还有KΩ（千欧），MΩ（兆欧）。它们之间的换算关系是：
1MΩ=1000KΩ 1KΩ=1000Ω
电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的的电阻上比较常见。由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有，一般也采用数字法，即：
101—表示10Ω的电阻；102—表示100Ω的电阻；103—表示1KΩ的电阻；104—表示10KΩ的电阻；106—表示1MΩ的电阻；107—表示10MΩ的电阻。
如果一个电阻上标为22×103，则这个电阻为22KΩ。
11、欧姆定律
在同一电路中，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,这就是欧姆定律。
电压=电阻×电流（U=R·I）电流=电压÷电阻（I=U/R）电阻=电压÷电流（R=U/I）
注意，在这个公式里常犯的错误就是这个说法“电阻跟导体两段电压成正比，跟电流成反比”，这个说法是错的，电阻是导体本身的固有特性，只和导体的长度、横截面积、材料和温度有关，和电压、电流无关。
12、电 路
电路是电流所流经的路径。
电路或称电子回路，是由电气设备和元器件，按一定方式联接起来，为电荷流通提供了路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或回路。如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等，构成的网络。
电路的大小，可以相差很大，小到硅片上的集成电路，大到高低压输电网。
1）、串联电路
电流依次通过每一个组成元件的电路叫串联电路。串联电路的基本特征是只有一条支路，由此出发可以推出串联电路有如下五个特点：
（1）流过每个电阻的电流相等。因为直流电路中同一支路的各个截面有相同的电流强度。
（2）总电压（串联电路两端的电压）等于分电压（每个电阻两端的电压）之和（U=U1+U2+〃〃〃〃〃〃＋Un）。这可由电压的定义直接得出。
（3）总电阻等于分电阻之和。把欧姆定律分别用于每个电阻可得
U1=I〃R1，U2=I〃R2，〃〃〃〃〃〃，Un=I〃Rn 代入下式
U=U1+U2+〃〃〃〃〃〃+Un
因每个电阻上的电流相等，得 U=I（R1+R2+〃〃〃〃〃〃+Rn）
此式说明，若用一个阻值为R=R1+R2+〃〃〃〃〃〃+Rn的电阻元件代替原来n个电阻的串联电路，这个元件的电流将与原串联电路的电流相同。因此电阻R叫原串联电阻的等效电阻（或总电阻）。故总电阻等于分电阻之和。
（4）各电阻分得的电压与其阻值成正比，因为Ui=I〃Ri。（5）各电阻分得的功率与其阻值成正比，因Pi=I2〃Ri。串联的优点：所以在电路中，若想控制所有电路，即可使用串联的电路。
串联的缺点：若电路中有一个用电器坏了，整个电路意味着都断了。
2）、并联电路
并联电路是指在电路中，所有电阻(或其他电子元件)的输入端和输出端分别被连接在一起。在并联电路中，每一元件两端的电压V都是相同的，流过每一元件的电流Ix 不会受其他元件影响，它会根据元件的电阻Rx而有所不同，Ix = V / Rx。并联电路有如下五个特点：
（1）干路电流等于各支路电流之和（I=I1＋I2+〃〃〃〃〃〃＋In）。（2）干路电压等于各支路电压（U=U1=U2=〃〃〃〃〃〃=Un）。（3）总电阻的倒数等于各电阻的倒数之和（1/R=1/R1＋1/R2＋······＋1/Rn）。
（4）分流作用。并联电路中通过各导体的电流强度跟它的电阻成反比（I1〃R1=U；I2〃R2=U；
I1R2=）。I1R1可见在并联电路中，电阻越小通过电流强度越大。
（5）并联电路功率分配：并联电路中各电阻消耗电功率跟它阻值成反
比（P1=U2/R1；P2=U2/R2；
P1R2=）。P2R1可见在并联电路中，电阻越小消耗电功率越大。
一般家庭用的电灯，电视机，空调机以及其它家用电器均是以并联方式连接的。
3）、简单电路与复杂电路
简单电路就是各部分是以串、并联形式联接的电路，复杂电路就是至少有一部分电路既不是串联也不是并联的电路。简单电路一般采用串、并联公式进行分析与计算，而复杂电路要应用基尔霍夫定律去分析。因此，要解决电路问题，首先要分清电路的类型。实际电路的形状既不规范又很复杂，如何迅速区分电路类型是化简、分析、计算电路的前提。
13、电 感
电感是衡量线圈产生自感磁通本领大小的物理量，用字母L表示，单位是亨利，用字母H表示。
其中，1H=103mH=106μH 电感分为互感和自感两种。
（1）互感:两个线圈之间的电磁感应叫做互感。如电流互感器等。（2）自感：由于通过线圈本身的电流变化而引起的电磁感应叫自感。
14、电功率
电功率是衡量用电器消耗电能快慢的物理量，也就是电流在单位时间内所做的功，用P表示，它的单位是W（瓦特，简称瓦），此外还有KW（千瓦）。它们之间的关系是：
1KW＝1000W 作为表示消耗能量快慢的物理量，一个用电器功率的大小等于它在1秒（1S）或1小时（1 h）内所消耗的电能。如果在“t”这么长的时间内消耗的电能“W”，那么这个用电器的电功率“P”就是：
P＝W/t
电功率可以由电压与电流的乘积求得： P＝UI
每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压。用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。
第四篇：解析酒店客房控制系统
摘要 随着近年来社会对低碳、环保、节能的重视，并在我国刺激内需，大力发展旅游业的背景下，酒店客房控制系统已逐渐成为绿色酒店必备的系统，本系列文章将对该系统的发展历程、价值、设备、技术等做全面阐述。
前言
绿色、节能、高效是酒店业未来的发展方向，满足酒店智能化整体解决方案要求的、最可靠、最经济和最人性化的酒店客房控制系统，也是现代化酒店的必然选择。
由于酒店客房控制系统行业是近年来新兴的行业，系统还只在少数中心大城市部分中高档酒店应用，而且最近几年随着国家相关政策支持及酒店管理理念的提升，已进入快速发展阶段。
但目前国家还没有明确的行业标准，加上宣传不够等诸多原因，行业及系统还没有被广大设计和工程人员所熟知。为了便于广大工程设计人员更好地了解行业动态及系统知识，本系列文章就是面向以上人员的，重点介绍以下几方面内容：
(1)酒店客房控制系统简介;
(2)系统发展历程及前景;
(3)系统为酒店创造的价值;
(4)系统硬件介绍;
(5)系统软件介绍;
(6)系统运行模式;
(7)工程案例及实施步骤;
(8)关爱工程设计人员。
系统简介
GH-600S酒店客房控制系统，是利用计算机控制、通讯、网络等技术，基于客房内的RCU(客房智能控制器)构成专用的网络，对酒店客房的安防系统、门禁系统、中央空调系统、智能灯光系统、服务系统等进行智能化管理与控制，实时监测客房状态、宾客需求、服务状况以及设备情况等，协助酒店对客房设备及内部资源进行实时控制分析的综合服务管理控制系统。
系统采用模块化设计，具有节能、增效、为客人提供人性化服务、提升酒店管理水平和酒店形象等诸多优势。由于其功能丰富，兼容性强，并支持与其它系统接口，已成为酒店全面智能化的必不可少的一部分。
一个完整的GH-600S系统由以下三部分构成：
(1)单客房系统(以RCU为核心，可独立运行);
(2)通讯系统(可由RS-485&TCP/IP和TCP/IP以太网二种网络供选择);
(3)系统软件(运行于C/S结构的网络系统软件)。
基于TCP/IP以太网技术的GH-600S系统网络拓扑图：
基于RS-485&TCP/IP联网方式的GH-600S系统网络拓扑图：
GH-600S系统的特点：技术先进、快速，全面兼容以太网技术，可共享酒店内局域网资源，施工及维护方便。
发展历程及展望
酒店客房控制系统，是由最早单客房的集中智能控制器，经过不断升级演变而成的，最近几年随着国家相关政策支持及酒店管理理念的提升，进入快速发展阶段。
3.1 系统是酒店业的发展要求
作为世界上最大的发展中国家和农业大国，中国的经济结构调整和城镇化快速发展为酒店行业提供了广阔的发展空间，而且中国酒店业发展速度近年来远高于国家GDP的增速，酒店业的发展趋势，也越来越向高档化发展。至2007年底，中国本土星级酒店已经达到了14326家，其中包括：白金五星4家，五星361家，四星1631家，三星5534家，二星6158家，而且还不断有更多星级酒店的落成。全国中高档饭店正迎来建设高峰。据不完全统计，2008年以来全国待评、在建、待建(2007年底前开工)高档饭店(相当于四、五星级)总计1107家，其中相当于五星级档次的饭店就有554家，大大超过目前全国五星级饭店的总量。
在市场经济环境下，酒店的竞争在于特色与服务的竞争，国家大力倡导的“绿色酒店”概念也让酒店客房智能管理控制系统成为中高端酒店不可或缺的系统。06年初商务部、国家发展和改革委员会、国务院国有资产监督管理委员会、国家环境保护总局、国家旅游局、国家标准化管理委员会联合发布的《关于开展创建绿色酒店活动的通知》中，明确表示力争到 2010年全国创建 10000家绿色酒店。相关部门制定的《绿色饭店等级评定标准》，也明确了“绿色饭店”的三大理念 ―—“安全、健康、环保”。为入住宾客提供安全、健康和人性化的服务，是酒店的核心使命。
同时，在酒店经营中，“开源节流”是不变的宗旨：“收入”取决于客源量的多少，而“成本”则由酒店运营及管理中的所有支出构成。其中，能源支出是酒店正常运营中的一项较大费用。利用科学进步全面提升服务管理水平、节约运行费用、增强酒店的竞争力是现代智能化绿色酒店追求的永恒主题，也是酒店为共建节约型社会所做的重大贡献。
此外，如何让酒店客房智能管理控制系统与酒店管理系统、电子门锁系统、空调系统、网络系统、安防系统等发挥综合效能，形成一个更加完整的酒店智能整体解决方案，也是酒店、设计者和相关设备商共同努力的目标。
3.2 系统发展历程及展望
为了适应日益提高的酒店业发展需求，酒店客房控制系统也在系统结构、控制方式、通讯结构、系统功能、系统性能等方面不断发展完善。
(1)系统结构由原来的单客房智能控制器升级成由各客房智能控制器组成的计算机网络，对于中高档酒店，现在的系统几乎都要求联网控制。
(2)控制方式在最早为触摸集中控制和感应触摸控制方式，目前主要流行分控控制方式，将来可能会是集中、分控、自动检测与遥控的组合控制方式。但总之，要向方便性、人性化方向发展。
(3)网络通讯方式由最早的RS-485通讯，逐渐升级为半T通讯(即RS-485&TCP/IP通讯，详见GH-600S网络结构介绍)、和全T通讯(即TCP/IP通讯，详见GH-600S网络结构介绍)，全T通讯已成为主流通讯方式。
(4)系统功能由单纯的控制功能升级扩展为节能、控制、服务和管理等功能，而且所涉及的范围也日益广泛。将来，系统功能还可向信息查询、网络服务等方向创新发展。
(5)系统性能不断提高完善，由于新技术的快速发展与应用，系统控制精度更高、稳定性更强、安全性更好、通讯速度更快、经济性更佳。
第五篇：600MW机组协调控制系统设计解析
600MW机组协调系统控制设计
1引言
单元机组协调控制的任务是快速跟踪电网负荷的需要和保持主要运行参数的稳定。当电网负荷变动时，从汽轮机侧看，只要改变汽机调速汽门的开度，就能迅速改变进汽量，从而能立即适应负荷的需要。但锅炉即使马上调整燃料量和给水量，由于锅炉固有的惯性及迟延，不可能立即使提供给汽轮机的蒸汽量发生变化。如果汽轮机调汽门开度已改变，流入汽机的蒸汽量相应发生变化，那么此时只能利用主汽压力的改变来弥补或储蓄这个蒸汽量供需差额，此时，主汽压力将产生较大的波动。因此，提高机组负荷适应能力与保持主要参数稳定存在一定的矛盾。协调控制系统设计时将锅炉、汽轮机和发电机作为一个整体来考虑，使锅炉、汽机同时响应负荷要求，协调锅炉及其辅机与汽机的运行，以迅速、准确、稳定地响应负荷要求。
协调控制系统保证机组出力适应电网的负荷变化要求、维持机组稳定运行。具体地说就是对外保证单元机组有较快的功率响应和有一定的调频能力，对内保证主蒸汽压力偏差在允许范围内。协调控制系统是协调地控制锅炉燃料量、送风量、给水量等，以及汽机调节阀门开度，使机组既能适应电网负荷指令的要求，又能保持单元机组在额定参数下安全、经济地运行。单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶控制系统。处于上位级的机炉协调级，也叫作单元机组主控系统，是整个系统的核心部分。处于局部控制级的子系统包括锅炉以及汽机子控制系统。
600MW机组协调系统控制设计
2.2协调控制系统控制方式
在此方式下，汽机和锅炉两侧并行地接受负荷指令。锅炉侧通过改变燃烧率来维持主汽压力，汽机侧通过改变调汽门开度来调整机组出力的大小。当汽机机前压力与设定值偏差超过一定限值时，汽机调汽门开度将受到限制。属于以锅炉跟随为基础的协调控制方案。
协调控制系统适用于定压或滑压运行，定压运行：是指无论机组负荷怎样变动，始终维持主蒸汽压力以及主蒸汽温度为额定值，通过改变汽轮机调节汽门的开度，改变机组的输出功率。有四种控制方式：（1）协调控制方式
在此方式下，汽机和锅炉两侧并行地接受负荷指令。锅炉侧通过改变燃烧率来维持主汽压力，汽机侧通过改变调汽门开度来调整机组出力的大小。当汽机机前压力与设定值偏差超过一定限值时，汽机调汽门开度将受到限制。属于以锅炉跟随为基础的协调控制方案。
（2）锅炉跟随方式
汽机主控手动，锅炉主控回路处于自动方式，通过改变锅炉燃烧率进行主汽。（3）汽机跟随方式
锅炉主控手动，汽机主控回路处于自动方式，通过改变汽机调汽门开度进行主汽压力调节。
（4）手动方式
锅炉和汽机主控回路均处于手动方式。
滑压运行 ：则是始终保持汽轮机调节汽门全开，在维持主蒸汽温度恒定的同时，通过改变主蒸汽压力改变机组的输出功率。单元机组滑压运行时有2种机炉负荷控制方式。（1）锅炉跟随控制方式。（2）协调控制方式。
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3.2机、炉主控制器
机、炉主控制器是协调控制系统的控制机构，机、炉主控制器的主要功能是根据机组的运行条件和要求，运行人员可选择协调、锅炉跟随、汽机跟随等控制方式，给出合理的控制方案提供机组全面的协调控制。
根据锅炉和汽轮机的运行条件和要求，选择合适的负荷控制方式，按照实际负荷指令N0与实发功率信号NE 的偏差和主汽压力的偏差P以及其它信号，进行控制运算，分别产生对锅炉子控制系统和汽轮机子控制系统的协调动作的指挥信号，分别称为锅炉指令(Boiler Demand)NB 和汽轮机指令(Turbine Demand)NT。
机炉主控制器的主要任务是产生各种控制策略和控制方式的切换。控制策略是前馈控制、反馈控制、非线性元件以及多变量控制理论综合的应用。机炉主控制器主要有以下两部分组成
(1)机炉正常运行情况下的负荷指令NB、NT的形成。(2)机炉的实际负荷指令NB’、NT’的形成。
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4.2 负荷速率限制及反馈
当负荷指令产生时，速率限制器将对负荷调节进行限制，如图5.2。
负荷指令P0产生以后通过速率限制器进行限制并根据限制前后信号进行比较得出负荷指令是否平衡。由sh3-5取值决定T，为0则由T1(SP0设定的速率值)决定。
速率上线由主汽压力设定＜实际压力、燃料量设定＜实际燃料量、汽包水位设定＞实际水位任一情况发生时，T为2。否者T为1，由修正参数和设定平均值相加决定。下限Sh5 是由负荷指令限制决定尤其决定T是1还是2。上限T是由主汽压力设定＜实际压力、燃料量设定＜实际燃料量、汽包水位设定＞实际水位都不发生一个T为1，任意发生一个T为2。
图4.2 负荷指令速率限制原理图
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4.4 主汽压力设定
主汽压力设定回路适用于定压和滑压二种运行方式，如图4.4所示。
SP1 手动方式时为定压运行方式，此时运行人员可以手动设定主汽压力定值。
SP1 投入自动方式后为滑压运行方式，此时将根据机组负荷指令自动调整主汽压力定值。
SP2 有二个作用，在滑压运行方式时，提供运行人员对滑压运行时的主汽压力定值进行适当的修正；而在定压运行方式时，自动跟踪定压、滑压运行主汽压力定值的差值，保证从定压运行方式无扰切到滑压运行方式。当发生 MFT、RUNBACK 或锅炉、汽机主控全部处于手动方式时，SP1 将切至手动方式，并跟踪实际主汽压力。
图4.4 主汽压力设定图
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5.6 气机主控
当汽机主控(A/M)投入自动方式时，调节回路提供二种调节方式，如图4.6。
PID1 为汽机跟随方式调节器，以主汽压力作为被调量，保持主汽压力稳定。PID2 为协调控制方式汽机调节器，此时汽机调节器保持负荷，锅炉调节器保持主汽压力；在机组负荷指令发生变化时，以负荷指令的惯性环节作为汽机调节器的前馈信号，迅速改变汽机调门的开度，以适应机组对负荷的要求；另外，在协调控制方式，如果主汽压力与设定值的偏差过大时，将通过C1、C2、T1、T2 对 PID2 进行上或下限制，避免快速响应负荷时，主汽压力过分偏离设定值。当发生 RUNBACK 时，汽机主控在一段时间内将处于保持状态，然后再调节主汽压力；当汽机 DEH 没有处于遥控方式时，汽机主控将切至手动方式，并跟踪 DEH 的负荷参考，保证手、自动无扰切换；另外，在发生主汽压力信号(机侧)坏质量、MFT或锅炉主控自动时发电机有功功率信号全部坏质量时，汽机主控也将切至手动。
图4.6 汽机主控图
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致谢
首先非常感谢老师的耐心知道和严格要求。本论文在马老师与张老师的悉心指导下圆满完成本次课设。本课题在选题及进行过程中得到马老师的悉心指导。论文行文过程中，马老师多次帮助我分析思路，开拓视角，在我遇到困难想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。马老师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，将使我终生受益。再多华丽的言语也显苍白。在此，谨向马老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在这里我也感谢我的组员们的团结合作使这次课程设计圆满完成，希望我们以后有更多的合作。最后，再次对老师道一声：老师，谢谢您!
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附录
设定值给定站图
.与或非门图
模拟量输入输出图
加法减法器图
越线报警器
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