時(shí)間：2022-09-12 15:55:02
序論：在您撰寫電機(jī)控制論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
“機(jī)電理實(shí)一體化”教學(xué)模式中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和電工考核知識(shí)點(diǎn)將項(xiàng)目劃分為三大模塊的內(nèi)容：模塊一為常用低壓電器的識(shí)別和檢修。要求學(xué)生能正確識(shí)別常用的幾種低壓電器：熔斷器、開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器，熟知分類、功能、基本結(jié)構(gòu)、工作原理，熟記圖形符號(hào)和文字符號(hào)。模塊二為電動(dòng)機(jī)典型控制線路的安裝，此模塊是整個(gè)教學(xué)過程的重點(diǎn)，具體教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)安排如表1所示。模塊三為常用機(jī)床電氣控制電路的分析。主要內(nèi)容包括CA6140型車床電氣控制電路的分析及檢修；M7120磨床電氣控制電路的分析及檢修；Z3040搖臂鉆床的分析與檢修；X62W型臥式銑床電氣控制電路的分析及檢修；T68臥式鏜床電氣控制電路的分析及檢修。
2.分組實(shí)施
任務(wù)布置下去之后，下面就是組織學(xué)生分小組，每個(gè)小組分3~4人。分小組的時(shí)候，考慮到學(xué)生的層次不同，要求按照動(dòng)手能力的強(qiáng)弱合理分配?？紤]到原來的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生依賴心理比較強(qiáng)，等老師示范之后再動(dòng)手，主動(dòng)性不高，效果也不好。這次在《電機(jī)與電氣控制技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)過程中采用了一些新辦法，事實(shí)證明學(xué)生的積極主動(dòng)性得到了很大的提高，整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中洋溢著求知好學(xué)的氣氛。師生共同發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，收獲頗豐。具體的實(shí)施過程就是首先打破過去的“組長化”，不再固定哪個(gè)學(xué)生講解、匯報(bào)，人人都有可能是組長。這樣的話，學(xué)生就不會(huì)再抱著等靠的心理，因?yàn)槊總€(gè)人都可能被抽到，所以每個(gè)人都會(huì)認(rèn)真地對(duì)待理論課和實(shí)踐課，學(xué)習(xí)的積極性顯著提高。在給學(xué)生布置任務(wù)的時(shí)候，要培養(yǎng)他們獨(dú)立思考問題，用實(shí)踐去驗(yàn)證理論的好習(xí)慣。通過實(shí)踐，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)每次項(xiàng)目在實(shí)施過程中都會(huì)出現(xiàn)一些問題，在不斷的發(fā)現(xiàn)問題過程中，學(xué)生積累了很多解決問題的經(jīng)驗(yàn)，將理論知識(shí)點(diǎn)也掌握得更加牢固。由于每次都能將所學(xué)知識(shí)實(shí)用化，學(xué)生的積極性也得到了提高。
3.教師隊(duì)伍一體化
“理實(shí)一體化”教學(xué)模式對(duì)教師隊(duì)伍的建設(shè)提出了更高的要求。要實(shí)施一體化教學(xué)，要求教師不但具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，更要有嫻熟的實(shí)踐技能，豐富的現(xiàn)場解決問題的能力。我系的專業(yè)教師95%以上都取得了雙師證，50%以上的教師有過企業(yè)頂崗鍛煉的經(jīng)歷。同時(shí)為了加強(qiáng)教師素質(zhì)，系里積極與企業(yè)建立聯(lián)系，聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員來學(xué)校實(shí)訓(xùn)中心輔導(dǎo)，將積累的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)傳授給教師，真正做到教師隊(duì)伍的理實(shí)一體化。
4.項(xiàng)目考核
[關(guān)鍵詞]數(shù)控系統(tǒng)伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)
近年來，伺服電機(jī)控制技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化、智能化三個(gè)方向發(fā)展。作為數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)等集為一體，并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流，進(jìn)而到交流的發(fā)展歷程。本文對(duì)其技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作簡要探討。
一、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)
（一）開環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)不設(shè)檢測反饋裝置，不構(gòu)成運(yùn)動(dòng)反饋控制回路，電動(dòng)機(jī)按數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖工作，對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件，機(jī)床的位置精度完全取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角精度和機(jī)械部分的傳動(dòng)精度，難以達(dá)到比較高精度要求。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能很高，運(yùn)動(dòng)部件的速度受到限制。但步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環(huán)控制系統(tǒng)多用于精度和速度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。
（二）全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要由比較環(huán)節(jié)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器，進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和直線位移測量裝置組成。對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件?？梢圆捎弥苯影惭b在工作臺(tái)的光柵或感應(yīng)同步器作為位置檢測器件，來構(gòu)成高精度的全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的直線位移檢測器安裝在移動(dòng)部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產(chǎn)生的加工精度比較高。但機(jī)械傳動(dòng)裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有很大影響，使閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)安裝調(diào)試比較復(fù)雜。因此只是用在高精度和大型數(shù)控機(jī)床上。
（三）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理與全閉環(huán)伺服系統(tǒng)相同，同樣采用伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件，可以采用內(nèi)裝于電機(jī)內(nèi)的脈沖編碼器，無刷旋轉(zhuǎn)變壓器或測速發(fā)電機(jī)作為位置/速度檢測器件來構(gòu)成半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)的反饋信號(hào)取自電機(jī)軸或絲桿上，進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性沒有影響，安裝調(diào)試比較方便。機(jī)床的定位精度與機(jī)械傳動(dòng)裝置的精度有關(guān)，而數(shù)控裝置都有螺距誤差補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償?shù)软?xiàng)功能，在傳動(dòng)裝置精度不太高的情況下，可以利用補(bǔ)償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環(huán)伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用很廣。
二、伺服電機(jī)控制性能優(yōu)越
（一）低頻特性好。步進(jìn)電機(jī)易出現(xiàn)低速時(shí)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象，運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能，可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。
（二）控制精度高。交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。例如松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)，對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。
（三）過載能力強(qiáng)。步進(jìn)電機(jī)不具有過載能力，為了克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩，選型時(shí)需要選取額定轉(zhuǎn)矩比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大很多的電機(jī)，造成了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。而交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力，例如松下交流伺服系統(tǒng)中的伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。
（四）速度響應(yīng)快。步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到額定轉(zhuǎn)速需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的速度響應(yīng)較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機(jī)，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速僅需幾毫秒。
（五）矩頻特性佳。步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)矩會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩。三、伺服電機(jī)控制展望
（一）伺服電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)加工技術(shù)的高速高精化。80年代以來，數(shù)控系統(tǒng)逐漸應(yīng)用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件。交流伺服電機(jī)內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu)，幾乎不需維修，體積相對(duì)較小，有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。目前交流伺服系統(tǒng)已在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服系統(tǒng)。在當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術(shù)的發(fā)展趨勢。由此產(chǎn)生了應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給和主軸裝置上的交流數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。隨著微處理器和全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算速度大大提高，采樣時(shí)間大大減少。硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂坪?，大大地提高了伺服系統(tǒng)的性能。例如OSP-U10/U100網(wǎng)絡(luò)式數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制環(huán)就是一種高性能的伺服控制網(wǎng)，它對(duì)進(jìn)行自律控制的各個(gè)伺服裝置和部件實(shí)現(xiàn)了分散配置，網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)一步發(fā)揮了它對(duì)機(jī)床的控制能力和通信速度。這些技術(shù)的發(fā)展，使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng)，大大推動(dòng)了高精高速加工技術(shù)的發(fā)展。
另外，先進(jìn)傳感器檢測技術(shù)的發(fā)展也極大地提高了交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和定位精度。交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一般選用無刷旋轉(zhuǎn)變壓器、混合型的光電編碼器和絕對(duì)值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應(yīng)時(shí)間。伺服電動(dòng)機(jī)本身也在向高速方向發(fā)展，與上述高速編碼器配合實(shí)現(xiàn)了60m/min甚至100m/min的快速進(jìn)給和1g的加速度。為保證高速時(shí)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)更加平滑，改進(jìn)了電動(dòng)機(jī)的磁路設(shè)計(jì)，并配合高速數(shù)字伺服軟件，可保證電動(dòng)機(jī)即使在小于1μm轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也顯得平滑而無爬行。
（二）交流直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給技術(shù)已趨成熟。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)”兩種類型。傳統(tǒng)的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實(shí)現(xiàn)高速化的成本相對(duì)較低，所以目前應(yīng)用廣泛。使用滾，珠絲杠驅(qū)動(dòng)的高速加工機(jī)床最大移動(dòng)速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機(jī)械傳動(dòng)，機(jī)械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應(yīng)會(huì)造成運(yùn)動(dòng)滯后和非線性誤差，所以再進(jìn)一步提高滾珠絲杠副移動(dòng)速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機(jī)床中，應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式。它比滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運(yùn)動(dòng)慣量更小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能更佳，運(yùn)行更平穩(wěn)、位置精度更高等優(yōu)點(diǎn)。且直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，不需中間機(jī)械傳動(dòng)，減小了機(jī)械磨損與傳動(dòng)誤差，減少了維護(hù)工作。直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與滾珠絲杠傳動(dòng)相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達(dá)10g，剛度提高7倍，最高響應(yīng)頻率達(dá)100Hz，還有較大的發(fā)展余地。當(dāng)前，在高速高精加工機(jī)床領(lǐng)域中，兩種驅(qū)動(dòng)方式還會(huì)并存相當(dāng)長一段時(shí)間，但從發(fā)展趨勢來看，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所占的比重會(huì)愈來愈大。種種跡象表明，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)在高速高精加工機(jī)床上的應(yīng)用已進(jìn)入加速增長期。
參考文獻(xiàn)：
[1]《交流伺服電機(jī)控制技術(shù)的研究》，中國測試技術(shù)，鄭列勤，2006.5.
關(guān)鍵詞：小水電控制電路二次設(shè)計(jì)
1變電站聯(lián)絡(luò)線路的油斷路器控制回路改進(jìn)
1.1典型合閘回路及缺陷
中小型變電站的聯(lián)絡(luò)線路兩側(cè)都裝設(shè)油斷路器。對(duì)于35KV、10KV油斷路器的控制，典型設(shè)計(jì)是在電站側(cè)裝設(shè)同期裝置，在變電站側(cè)只設(shè)普通合閘回路，普通合閘回路的原理如圖1所示：操作控制開
關(guān)SA，其②-④觸點(diǎn)接通，經(jīng)過防跳繼電器的常閉觸點(diǎn)KM2和斷路器的常閉觸點(diǎn)DL，接通合閘接觸器線圈HO，使斷路器合閘。這種設(shè)計(jì)簡潔，常為工程設(shè)計(jì)人員所采用。在具體操作中，按先合變電站側(cè)斷路器、再合對(duì)側(cè)斷路器的操作順序進(jìn)行。但在小水電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，因受地形、容量等技術(shù)條件的限制，建設(shè)不甚規(guī)范，特別是有些聯(lián)絡(luò)線路上還接有負(fù)載，當(dāng)出現(xiàn)某種故障造成變電站側(cè)油斷路器跳閘，此時(shí)的對(duì)側(cè)斷路器可能還在合閘位置，如要對(duì)聯(lián)絡(luò)線路進(jìn)行合閘，因不知對(duì)側(cè)是否有電，必須等到調(diào)度命令或接到匯報(bào)后才能進(jìn)行操作，加至有些地段通訊不暢，經(jīng)常耽誤時(shí)間，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電；由于典型回路本身不能檢測線路是否有電壓，又無防范不規(guī)范操作的技術(shù)措施，如果誤操作SA發(fā)出合閘命令，就會(huì)造成非同期合閘事故，給人們生命財(cái)產(chǎn)帶來重大損失。
1.2改正后的合閘回路
為了防止事故的發(fā)生，對(duì)原典型合閘回路進(jìn)行了如下改進(jìn)（見圖1中虛線所示）：即在線路電壓互感器二次側(cè)增設(shè)一只電壓繼電器KV，用以檢測線路電壓，并將其常閉觸點(diǎn)KV1串入本站油開關(guān)合閘回路中。當(dāng)線路有電壓時(shí)，就是誤操作SA發(fā)出了合閘命令，因KV1觸點(diǎn)斷開了合閘操作回路，無法啟動(dòng)合閘接觸器，達(dá)到了防止非同期合閘的目的。同時(shí)，考慮到聯(lián)絡(luò)線路的可靠性，在KV1觸點(diǎn)兩端設(shè)計(jì)并聯(lián)一連接片LP，以便該電壓繼電器檢修或需該線路供給變電站負(fù)荷時(shí)好操作。正常情況下，連接片LP處在斷開位置。
還將電壓繼電器的常開觸點(diǎn)KV2與合閘位置繼電器HWJ的常閉觸點(diǎn)（或跳閘位置繼電器TWJ的常開觸點(diǎn)）串聯(lián)，以接通“線路有電壓”光字牌的信號(hào)回路，當(dāng)斷路器在斷開位置，線路有電壓，該光字牌亮，提醒運(yùn)行人員不得進(jìn)行合閘操作。在信號(hào)回路中，串聯(lián)跳（合）閘位置繼電器觸點(diǎn)的作用是為了在該線路運(yùn)行時(shí)斷開光字牌，以免光字牌長期帶電。電壓繼電器KV可選DJ—121型，繼電器校驗(yàn)方法與其他電壓繼電器相同。
2水電站壓力裝置的控制回路改進(jìn)
2.1典型油壓裝置自動(dòng)回路及缺陷
調(diào)速器、高低壓氣機(jī)等是水電站中常見的壓力設(shè)備，在油（氣）裝置的自動(dòng)回路中，一般采用電接點(diǎn)壓力表(如YX—150型)來反映油（氣）罐中壓力的變化，進(jìn)而控制油（氣）泵電機(jī)。壓力表上可設(shè)置上、下兩個(gè)值限，上限用紅針指示，下限用黃針指示，實(shí)際壓力值用黑針指示。油壓裝置自動(dòng)投入的動(dòng)作過程如圖2所示：
當(dāng)壓力罐油壓降到壓力下限時(shí)，壓力表黑針與黃針接觸，即觸點(diǎn)YLJ1
閉合，使中間繼電器1KA動(dòng)作并自保持，因轉(zhuǎn)換開關(guān)SA在自動(dòng)位置，其②-④觸點(diǎn)接通，啟動(dòng)接觸器KM，使電機(jī)接通電源，帶動(dòng)油泵向壓力罐打油，壓力逐漸上升，當(dāng)?shù)焦ぷ鲏毫χ瞪舷迺r(shí)，壓力表黑針與紅針接觸，即上限觸點(diǎn)YLJ2接通，使中間繼電器2KA動(dòng)作，斷開1KA的自保持回路，油泵電機(jī)自動(dòng)停止工作。對(duì)于這種典型設(shè)計(jì)，壓力表的上、下限觸點(diǎn)一直串在控制回路中，并帶有相應(yīng)負(fù)載，特別是在啟動(dòng)和停止過程中，壓力變化呈波動(dòng)狀態(tài)，使觸頭抖動(dòng)不已，無法可靠接觸，常常生火花，由于壓力罐補(bǔ)壓（氣）是通過自動(dòng)回路完成的經(jīng)常性的工作，壓力變化頻繁，使壓力表的觸頭接觸也相應(yīng)頻繁，從開始的產(chǎn)生火花，到逐漸燒壞觸頭（或觸頭粘連），繼而造成壓力罐壓力消失，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。
2.2改進(jìn)后的控制回路
為了克服上述設(shè)計(jì)中存在的問題,對(duì)典型電路進(jìn)行了如下改動(dòng)(見圖2中虛線所示):即在壓力下限回路中串聯(lián)一個(gè)接觸器KM的常閉輔助觸點(diǎn)KM1,當(dāng)壓力罐壓力下降到壓力下限時(shí),壓力表下限觸頭YLJ1閉合,通過常閉輔助觸頭KM1起動(dòng)1KA并自保持,使接觸器動(dòng)作,啟動(dòng)油泵打油;盡管在油泵電機(jī)啟動(dòng)之初,壓力出現(xiàn)波動(dòng),YLJ1觸頭發(fā)生抖動(dòng),但由于在此回路中已串入了接觸器常閉觸頭KM1,接觸器動(dòng)作后立即斷開了此回路,此時(shí)的下限觸頭無需承擔(dān)任何負(fù)載,避免了觸頭的燒壞;又在壓力上限回路中串聯(lián)了接觸器的常開輔助觸頭KM2,當(dāng)油壓力達(dá)到上限值時(shí),隨著2KA的啟動(dòng),使接觸器失電返回,其常開輔助觸點(diǎn)KM2立即斷開壓力上限回路。不管在這個(gè)過程中壓力如何變化，壓力表的上、下限觸點(diǎn)YLJ1、YLJ2總在回路不帶負(fù)載的情況下抖動(dòng)，避免了負(fù)載過程中電火花對(duì)觸頭的損壞，提高了安全運(yùn)行的可靠性，同時(shí)也減少了因油壓裝置失壓而造成的運(yùn)行成本。
課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的核心，課程標(biāo)準(zhǔn)是課程的靈魂［2］，是編選教材、組織教學(xué)、評(píng)價(jià)課程教學(xué)質(zhì)量和進(jìn)行教學(xué)管理的主要依據(jù)，是加強(qiáng)課程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保障。課程標(biāo)準(zhǔn)是教學(xué)大綱的繼承和發(fā)展，二者都是規(guī)范教學(xué)的綱領(lǐng)性文件，是根據(jù)人才培養(yǎng)方案制訂的，是人才培養(yǎng)實(shí)施過程的體現(xiàn)?！皺C(jī)電產(chǎn)品電氣控制”課程標(biāo)準(zhǔn)以學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)技能形成為重點(diǎn)來確定課程的教學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，一是體現(xiàn)職業(yè)性原則，參照職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)編寫，充分體現(xiàn)職業(yè)性和崗位性要求；二是突出能力原則，以能力分析為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程，以能力培養(yǎng)為中心組織教學(xué)、以能力形成為目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，建立工學(xué)結(jié)合、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向的有效教學(xué)模式，以企業(yè)認(rèn)可的能力指標(biāo)體系評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果；三是可學(xué)習(xí)性原則，“以學(xué)生為本”，突出學(xué)生的主體地位，以學(xué)生已有的知識(shí)和能力為依據(jù)，以學(xué)生的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)為起點(diǎn)，以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，滿足學(xué)生的興趣與需求?！皺C(jī)電產(chǎn)品電氣控制”課程標(biāo)準(zhǔn)涵蓋電氣控制和PLC兩大類共八個(gè)項(xiàng)目。電氣控制包括送料小車電氣控制線路運(yùn)行維護(hù)、C650－2車床電氣控制線路運(yùn)行維護(hù)、Z3040B鉆床電氣控制線路運(yùn)行維護(hù)、X62W銑床電氣控制線路運(yùn)行維護(hù)等四個(gè)項(xiàng)目；PLC包括多種液體自動(dòng)混合裝置的PLC控制設(shè)計(jì)、十字路通燈控制、呼叫送料小車控制、PLC在C650－2車床電氣控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用等四個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目由若干個(gè)人任務(wù)組成。
二、與實(shí)訓(xùn)設(shè)備相一致的教材建設(shè)
“機(jī)電產(chǎn)品電氣控制”課程采用自編教材。教材的編寫緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)，從內(nèi)容選材、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法、實(shí)訓(xùn)配套等方面突出高職教育的特點(diǎn)，突出應(yīng)用能力培養(yǎng)的特點(diǎn)，擺脫理論分析長而深的模式，增加并充實(shí)應(yīng)用實(shí)例的內(nèi)容，對(duì)職業(yè)崗位所需知識(shí)和能力結(jié)構(gòu)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)安排。在知識(shí)的實(shí)用性、綜合性上多下功夫，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)操作與實(shí)訓(xùn)，把學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)融匯于教材之中，并貫穿始終［3］。在內(nèi)容組織上，以符合教學(xué)要求的工作過程為基礎(chǔ)，由簡單到復(fù)雜，由單一到綜合，層層遞進(jìn)，將職業(yè)崗位所需的理論知識(shí)系統(tǒng)的串在一起，教材內(nèi)容基本涵蓋了基本電氣控制規(guī)律、機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)的組成。由淺入深，由易到難，每個(gè)部分都有實(shí)踐訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生能夠主動(dòng)學(xué)習(xí)、提高效率，動(dòng)手能力能夠得到逐步提高。在教材編排上，打破以往教材先理論后實(shí)踐的編寫模式，以典型工作任務(wù)和任務(wù)的完整性及為主線，以提高職業(yè)能力為線索，理論知識(shí)夠用為度編排教材內(nèi)容。教材共有與《課程標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容相一致的八個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目理論知識(shí)要求，將項(xiàng)目分解成各個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)都有自己獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)和訓(xùn)練內(nèi)容，完成了子任務(wù)的學(xué)習(xí)，也就完成了整個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，并能使知識(shí)融會(huì)貫通。編寫教材時(shí)充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”“教中學(xué)，學(xué)中做”的職業(yè)教育理念，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)形式掌握融于各項(xiàng)實(shí)踐行動(dòng)中的知識(shí)和技能，以學(xué)生能力培養(yǎng)為本位。
三、教學(xué)方法的改革
樹立以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。學(xué)習(xí)不僅是為了獲取技術(shù)，還需要在獲取技術(shù)的活動(dòng)中，培養(yǎng)學(xué)生的方法能力、社會(huì)能力，使學(xué)生不僅要有技術(shù)適應(yīng)能力，更重要的是有能力對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)負(fù)責(zé)的態(tài)度，參與設(shè)計(jì)和創(chuàng)造未來的技術(shù)和勞動(dòng)世界，因此在教學(xué)過程中注重強(qiáng)調(diào)教師對(duì)學(xué)生引導(dǎo)的行為。針對(duì)不同的教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)，我們選用了不同的教學(xué)模式。1．教、學(xué)、做一體化教學(xué)模式教、學(xué)、做一體化教學(xué)模式是一邊進(jìn)行知識(shí)講解和操作示范，一邊讓學(xué)生進(jìn)行課程同步訓(xùn)練，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。將知識(shí)點(diǎn)溶解到任務(wù)的實(shí)現(xiàn)中，完成學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，能循序漸進(jìn)地使學(xué)生最大限度地掌握知識(shí)。教、學(xué)、做三者融合，“教”為指導(dǎo)，“學(xué)”為過程，“做”為中心。學(xué)生在學(xué)了以后立即實(shí)施，實(shí)施完畢再進(jìn)行總結(jié)，加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，鞏固了知識(shí)在腦海中的印象。教、學(xué)、做一體化教學(xué)模式有利于學(xué)生利用教學(xué)軟件、仿真軟件等課程資源解決課程疑問，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性。2．項(xiàng)目引導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)化教學(xué)模式項(xiàng)目引導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)化教學(xué)模式是在校內(nèi)維修電工實(shí)訓(xùn)室、機(jī)床電氣實(shí)訓(xùn)室及PLC實(shí)訓(xùn)室完成。圍繞“控制線路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)”這一學(xué)習(xí)情境，把工作過程分成了8個(gè)項(xiàng)目，采取項(xiàng)目引導(dǎo)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，一步一臺(tái)階引導(dǎo)學(xué)生自主完成基本電氣控制線路、機(jī)床電氣、PLC綜合技能實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)過程。在完成職業(yè)活動(dòng)的學(xué)習(xí)過程中，也逐步訓(xùn)練和培養(yǎng)了學(xué)生系統(tǒng)的工作方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，培養(yǎng)了學(xué)生具有良好的職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與溝通能力和較強(qiáng)的工作責(zé)任心。教學(xué)過程貫徹“學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”的原則，從教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教師的指導(dǎo)作用逐步減弱，學(xué)生的主體作用逐步加強(qiáng)［4］。3．基于網(wǎng)絡(luò)資源的自主學(xué)習(xí)這種方法突破了時(shí)空的限制，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)將學(xué)習(xí)延伸到課堂之外。我們將課程教學(xué)課件、實(shí)訓(xùn)課件和PLC編程軟件與仿真軟件掛接到課程網(wǎng)站。很多時(shí)候，學(xué)生在課堂實(shí)踐中并不能通過一兩次的模仿操作就可以理解操作要領(lǐng)和知識(shí)點(diǎn)的，少數(shù)學(xué)生不能獨(dú)立及時(shí)完成一次完整的操作任務(wù)。因此，反復(fù)練習(xí)是提高理解和掌握技能的重要手段。
四、評(píng)價(jià)體系的改革
實(shí)踐考核更注重學(xué)生的工作過程、職業(yè)素養(yǎng)，而非結(jié)果。同時(shí)，把學(xué)生的平時(shí)操行納入考核的范圍，對(duì)平時(shí)表現(xiàn)突出的優(yōu)秀學(xué)生，給予加分；紀(jì)律及學(xué)習(xí)態(tài)度不好的，酌情減分。采取以過程考核為主的多元化考核方式的各部分考核所占的比例如下：職業(yè)素質(zhì)考核方法：沿縱向以項(xiàng)目為單元，逐項(xiàng)考核。即在學(xué)生完成每個(gè)項(xiàng)目的工作任務(wù)和實(shí)操訓(xùn)練之后，對(duì)學(xué)生完成該項(xiàng)目的工作任務(wù)過程中的能力給予評(píng)價(jià)和認(rèn)定。當(dāng)本課程全部項(xiàng)目的工作任務(wù)和實(shí)操訓(xùn)練完成后，將各項(xiàng)目考核成績累加。橫向重點(diǎn)考核學(xué)生能力發(fā)展的漸進(jìn)過程，即隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容的擴(kuò)展，評(píng)價(jià)學(xué)生完成工作任務(wù)的質(zhì)量、合作能力及個(gè)人素質(zhì)等，將縱向和橫向的考核成績按比例綜合，即為學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的最終成績。
五、結(jié)束語
3D智能家庭控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
該系統(tǒng)以實(shí)際別墅為載體，并且別墅內(nèi)部安裝定制的智能控制家電，如電冰箱，空調(diào)，電視和燈具等。因此實(shí)現(xiàn)過程中筆者使用3Dmax對(duì)實(shí)際別墅及內(nèi)部裝修物品進(jìn)行建模，使用戶可以在構(gòu)建的虛擬場景中自由漫游，并且在漫游過程中，用戶可以對(duì)看到的智能家電實(shí)施控制，如控制電器的開關(guān)，空調(diào)溫度的調(diào)整，電視的選臺(tái)等功能。使用戶通過此系統(tǒng)就能在一個(gè)位置控制整個(gè)別墅家電的狀態(tài)，方便用戶的生活。另外為使用戶能更直觀地了解整個(gè)別墅的布局情況，用戶可從別墅外面觀看別墅的剖面圖，達(dá)到用戶不走進(jìn)別墅內(nèi)部，從外邊就可以看到別墅各個(gè)房間的裝飾風(fēng)格以及家電的位置。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
系統(tǒng)采用3Dmax建模軟件構(gòu)建別墅模型，利用VS2010作為開發(fā)環(huán)境，基于DXUT框架完成了以上的系統(tǒng)目標(biāo)，用戶可以通過鼠標(biāo)、鍵盤或觸摸屏與系統(tǒng)進(jìn)行交互［3］。系統(tǒng)的開發(fā)步驟如圖1所示。
漫游實(shí)現(xiàn)
1自由漫游
三維場景中的自由漫游，用戶通過鼠標(biāo)，鍵盤，觸摸屏或其他的外接設(shè)備，可隨心所欲地在虛擬場景中查看各個(gè)角落的畫面?；驹?攝像機(jī)是漫游中一個(gè)重要概念，它像是人的眼睛，攝像機(jī)照到的地方就是用戶可以看到的地方。因此，在實(shí)現(xiàn)過程中將一些按鍵與功能相對(duì)應(yīng)，當(dāng)用戶按到相應(yīng)的鍵時(shí)，渲染模塊根據(jù)按鍵信息，調(diào)用相應(yīng)的功能函數(shù)，功能函數(shù)完成相應(yīng)的攝像機(jī)參數(shù)和其他位置信息的設(shè)置，調(diào)用一些幾何變化，渲染模塊根據(jù)新的參數(shù)信息，重新渲染視角內(nèi)的模型，完成功能操作［4］。漫游的基本功能有:前后、左右移動(dòng)以及左右視角的旋轉(zhuǎn)。
2碰撞檢測
用戶在漫游過程中不能出現(xiàn)穿越墻壁的情況，為達(dá)到這種真實(shí)性，需要時(shí)刻對(duì)場景中的對(duì)象進(jìn)行碰撞檢測。而碰撞檢測就是檢測場景中不同對(duì)象是否發(fā)生了碰撞。從幾何上講，碰撞檢測表現(xiàn)為兩個(gè)多面體的求交測試問題。常用的碰撞檢測算法有軸向包圍盒檢測算法，方向包圍和檢測算法，離散方向多面體檢測算法，時(shí)空包圍盒檢測算法等［5］。各算法有其自己的特點(diǎn)，根據(jù)人們的實(shí)際應(yīng)用，由于家電都是形狀比較規(guī)則的模型，基于包圍盒的檢測算法能快速準(zhǔn)確地計(jì)算出攝像機(jī)與其附近的模型的相交性。因此，筆者采用軸向包圍盒檢測算法，通過設(shè)置一個(gè)軸向長方體將攝像機(jī)包裹起來，檢測此長方體與模型是否相交［6］。項(xiàng)目中使用的碰撞檢測算法如圖2所示。
我國對(duì)先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的開發(fā)有法律保障，在《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》中明確規(guī)定：在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，大力支持節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)、創(chuàng)造、展示以及推廣，為了降低能源的耗損比率；大力推廣企業(yè)用高效率、高能源利用率的、鍋爐、電動(dòng)機(jī)、窯爐、泵類等工業(yè)設(shè)備，爭取開創(chuàng)更加先進(jìn)的工業(yè)檢測和工業(yè)控制技術(shù)。然而，在具體實(shí)施過程中我們需要了解面臨的挑戰(zhàn)：
1.1對(duì)機(jī)械設(shè)備的危害與干擾
從機(jī)器自身結(jié)構(gòu)來看，大部分空壓機(jī)生產(chǎn)簡單有明顯的技術(shù)缺陷：輸入的壓力數(shù)大于一定值時(shí)，變頻空壓機(jī)會(huì)自動(dòng)打開導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重浪費(fèi)電力資源并且損害機(jī)器本身，繼而導(dǎo)致異步電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)和頻繁暫停，降低電動(dòng)機(jī)的使用壽命。變頻空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要很大的電流，對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，而且嚴(yán)重磨損了電器本身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承設(shè)備。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的噪音污染，電動(dòng)機(jī)周圍的工作環(huán)境比較惡劣，也對(duì)工作人員的健康產(chǎn)生不利影響，且以人為調(diào)節(jié)法來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出壓力，運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，嚴(yán)重浪費(fèi)人力資源。
1.2對(duì)機(jī)械設(shè)備相關(guān)電器的危害
對(duì)變壓器的危害表現(xiàn)在：加大銅損和鐵損，使得變壓器的溫度升高，影響絕緣；引起電動(dòng)機(jī)附加零件的發(fā)熱，引發(fā)機(jī)器本身溫度的額外升高；導(dǎo)致電容器組溫度過熱，增加中介電質(zhì)的感應(yīng)能力，嚴(yán)重的情況下可以損壞電力電容器組；對(duì)開關(guān)設(shè)備的危害，啟動(dòng)瞬間開關(guān)將會(huì)產(chǎn)生較大的電流變化，達(dá)到電壓保險(xiǎn)值直至絕緣體的破壞；在保護(hù)電氣的時(shí)候，改變電器固有屬性，引發(fā)電器動(dòng)作紊亂；引發(fā)測量儀表的數(shù)據(jù)顯示誤差，降低數(shù)據(jù)精確度。
2變頻技術(shù)在機(jī)電控制方面的策略
2.1基本思路
在世紀(jì)工業(yè)過程中對(duì)變頻技術(shù)進(jìn)行較為尖端的的軟件和硬件設(shè)計(jì)，先根據(jù)傳統(tǒng)空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，全方位分析其耗能原因和工作特性，從而設(shè)計(jì)出變頻技術(shù)調(diào)速、空氣技術(shù)壓縮、壓力傳感技術(shù)提升等控制方式，根據(jù)控制電路進(jìn)行變頻器的確定以及電器初始化的設(shè)計(jì)，控制方式要用矢量控制，詳細(xì)分析矢量控制原理，對(duì)變頻矢量進(jìn)行仿真檢查，科學(xué)地改變變頻器的運(yùn)行參數(shù)。另一方面，變換變頻器的控斜參數(shù)。通過復(fù)合信號(hào)控制變頻器的輸入與輸出，可以在容器的進(jìn)口處增加電器使用流量信號(hào)記錄，容器上增加電器壓力信號(hào)，這樣可以減少對(duì)機(jī)械設(shè)備的危害。
2.2具體策略
首先在系統(tǒng)線路中建立安裝濾波器，過濾掉高次諧波的干擾信號(hào)。其次是屏蔽干擾源，這是抵御干擾行之有效的方法之一，具體做法是用鋼管來屏蔽輸出線路。再次是將電機(jī)正確接地，接地時(shí)要與其他的動(dòng)力電器設(shè)備接地點(diǎn)分開。然后是對(duì)線路進(jìn)行合理布局，電動(dòng)機(jī)設(shè)備的信號(hào)線和電源線應(yīng)該盡量避開變頻器的輸入和輸出線，而其他設(shè)備的電源線和信號(hào)線也同樣要避開變頻器的輸入和輸出線，進(jìn)行平行鋪設(shè)。最后是合理使用電抗器，交流電抗器中的串聯(lián)電路減弱了輸入電路中電流對(duì)變頻器的打擊，而直流電抗器減弱了輸入電流中的高次諧波。在設(shè)置之前，電動(dòng)機(jī)電網(wǎng)中的高次諧波含量已達(dá)到40％，而安裝了濾波器之后，高次諧波的含量降到了20.6％，特別是三到八次過后，已經(jīng)低于標(biāo)準(zhǔn)含量值了。在變頻器選擇方面，需要學(xué)會(huì)優(yōu)先考慮諧波含量低且攜帶濾波器和電抗器的變頻工具。變壓機(jī)電動(dòng)機(jī)安裝時(shí)，控制信號(hào)電纜和本身的動(dòng)力電纜要有屬于各自的架構(gòu)線路的電纜結(jié)構(gòu)，做好及屏蔽措施，禁止線路交叉或者架構(gòu)紊亂，安裝時(shí)兩者要保持距離以及設(shè)立必要的防護(hù)措施，綜合達(dá)到既發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)又節(jié)能減耗的“雙贏”效果。值得我們借鑒的是，國際上針對(duì)變頻空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)重新設(shè)計(jì)了空壓機(jī)，將電機(jī)由傳統(tǒng)意義上的單相電改為三相交流電，并且具有良好的調(diào)速性能。我國目前大量生產(chǎn)和應(yīng)用的空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)，如果要持續(xù)發(fā)展就必須要開發(fā)出單相電機(jī)的變頻器。最后對(duì)改造之后的空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算，并進(jìn)行成本分析，驗(yàn)證是否能夠讓改造后的空壓機(jī)更加有效地節(jié)省能源。
3結(jié)束語
裝置總體設(shè)計(jì)
鑒于目前所實(shí)施的階梯峰谷電價(jià)和將來的實(shí)時(shí)電價(jià)政策，文中設(shè)計(jì)的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動(dòng)終端，兩個(gè)裝置通過無線通信構(gòu)成一套家庭用電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。智能插座將采集用電數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭互動(dòng)終端，互動(dòng)終端實(shí)時(shí)顯示家庭用電和電價(jià)情況，互動(dòng)終端根據(jù)電價(jià)情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內(nèi)各電器工作屬性，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對(duì)節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。
智能插座
智能插座是基于光纖復(fù)合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)家庭用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，在執(zhí)行通斷電操作、獲得家電狀態(tài)信息的同時(shí)兼插座使用。
1智能插座主要功能
1）對(duì)家用電器的用電量進(jìn)行計(jì)量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數(shù)，將所需數(shù)據(jù)上傳至家庭互動(dòng)終端；2）利用無線等通信方式，接收互動(dòng)終端下發(fā)的控制指令，對(duì)家用電器執(zhí)行通斷電操作，在家電進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)切斷電源，達(dá)到消除待機(jī)能耗、節(jié)能省電的目的。
2智能插座硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)智能插座的功能，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、時(shí)鐘和存儲(chǔ)模塊等。
1）控制管理模塊
智能插座在功能上要求較低，但安裝數(shù)量較多，因此在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。
2）電能計(jì)量模塊
用于監(jiān)測電器當(dāng)前的工作狀態(tài)，如實(shí)際功率、電壓、電流等，可采用計(jì)量芯片ATT7022B。
3）開關(guān)模塊
智能插座內(nèi)部的繼電器來控制家用電器電源的通斷，微處理器接收到通斷電指令后，令繼電器吸合或斷開。
4）通信模塊
選擇ZigBee微功率無線技術(shù)，通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)和接收控制器的指令。
家庭互動(dòng)終端
用戶通過家庭互動(dòng)終端了解室內(nèi)用電信息，互動(dòng)終端根據(jù)電價(jià)情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對(duì)節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整?；?dòng)終端根據(jù)用電方案對(duì)各用電器進(jìn)行控制，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。
1家庭互動(dòng)終端主要功能
1）接收智能插座發(fā)送的電器用電數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)，以及上述數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。2）為用戶提供平臺(tái)，用戶通過互動(dòng)終端查詢家庭用電信息及其它相關(guān)信息。3）用戶設(shè)定電器控制指令，互動(dòng)終端讀取用戶下達(dá)的條件并處理后將控制指令發(fā)送給各與家用電器連接的智能插座，從而控制家用電器的開關(guān)狀態(tài)。對(duì)信息家電的調(diào)控可以不只是簡單地開、關(guān)控制，設(shè)定的調(diào)控選項(xiàng)包括開關(guān)的控制、溫度的設(shè)置、風(fēng)速和模式的設(shè)置等，能夠達(dá)到取代家電遙控器的作用。
2家庭互動(dòng)終端硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)家庭互動(dòng)終端的功能，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，互動(dòng)終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、時(shí)鐘和存儲(chǔ)模塊等。
1）控制管理模塊
家庭互動(dòng)終端需要處理大量信息，因此需要一個(gè)性能優(yōu)異的芯片才能保證其高效穩(wěn)定工作，選用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。
2）LCD與按鍵模塊
該模塊包括按鍵、LCD及其驅(qū)動(dòng)3個(gè)部分，互動(dòng)終端將接收到的家電用電信息、每天的實(shí)時(shí)電價(jià)經(jīng)過處理以圖表的形式展現(xiàn)給用戶。
3）通信模塊
互動(dòng)終端的通信模塊與智能插座類似，負(fù)責(zé)向智能插座發(fā)送控制指令和接收智能插座采集的數(shù)據(jù)。
4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊
互動(dòng)終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包含微處理器的鐵電存儲(chǔ)器和LCD液晶屏的顯存。
軟件設(shè)計(jì)
1初始化設(shè)置
目前的居民電價(jià)政策主要是階梯峰谷電價(jià)，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，還會(huì)采用實(shí)時(shí)電價(jià)政策。根據(jù)不同的電價(jià)政策，設(shè)計(jì)的裝置為用戶提供不同的能效服務(wù)，用戶在使用裝置時(shí)可以根據(jù)具體的電價(jià)政策選擇裝置的工作模式。對(duì)于階梯峰谷電價(jià)參數(shù)的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調(diào)價(jià)電費(fèi)、峰谷時(shí)段輸入到互動(dòng)終端?；?dòng)終端LCD提供界面，用戶根據(jù)界面提示通過按鍵依次輸入各參數(shù)值；對(duì)于實(shí)時(shí)電價(jià)，用戶只需選定后互動(dòng)終端便進(jìn)入工作狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時(shí)電價(jià)的采集。實(shí)現(xiàn)流程圖如圖4所示。
2信息獲取及存儲(chǔ)
在家庭正常用電時(shí)互動(dòng)終端根據(jù)用戶的初始化輸入統(tǒng)計(jì)每天在峰電價(jià)時(shí)段工作的電器及其用電量，用戶可以通過LCD查詢統(tǒng)計(jì)的信息。家庭互動(dòng)終端采集每天的實(shí)時(shí)電價(jià)并進(jìn)行存儲(chǔ)，以時(shí)段及相應(yīng)電價(jià)的形式存儲(chǔ)；互動(dòng)終端LCD提供實(shí)時(shí)電價(jià)查詢界面，以曲線圖的形式展示，用戶通過按鍵瀏覽過去一（兩）天的實(shí)時(shí)電價(jià)，實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示。
