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自动化技术概述范文1
1农业节水自动灌溉系统概述
农业节水灌溉自动化技术对农业发展具有明显优势，利用好灌溉技术有利于促进农作物更好的生长、提高水资源利用率、提高农作物产量。自动化灌溉技术是通讯技术、计算机技术、传感采集技术的集合体，运用这些技术高效收集有效信息后，使用者按照这些有效信息来确定农田的灌溉时长以及灌溉量。而自动化灌溉系统会按照传感器对收集到的有效农田信息来对农田进行实时监控，以此达到有效节水的效果[1]。
2农业节水自动灌溉技术相关特征
农业节水自动化灌溉技术能够对水肥进行最佳比例的混合，可有效保证施肥的均匀性，能依据农作物不同生长阶段对水肥的实际需求，合理的对水肥比例进行自动化的调节。但为便于农民接受和学习，农业节水自动灌溉技术应具备简单和易于操作的特点。农药是农作物病虫害有效防治措施之一，是促进农作物更好生长重要手段，而化学农药具有腐蚀性，如果灌溉水源有化学农药残留物，会对农业节水自动灌溉设备造成损坏，所以节水自动灌溉设备还应具备一定的抗腐蚀性[2]。
3农业节水灌溉技术现状
我国节水灌溉自动化技术发展较晚，还有很多地方都需要改进，如系统配套不完善、技术不成熟等诸多缺陷，自动化程度也不高，大多数还停留在人工和半自动化的状态。为此，应该加大该技术研发力度，为确保有效实施，可采用政府补贴、税收减免措施，引进企业资金投入，以确保资金到位；要重视人力的投入，应大力引进专业技术人才，组建研发团队，以确保技术支持。
4农业节水灌溉自动化技术应用策略
4.1提高农民操作水平
由于大多数农业工作者学历不高，观念比较传统，对关于农业的新知识、新理念的接受周期比较长，接受程度不高，这是导致农作物灌溉方式还是局限于传统灌溉的重要原因。而农民最终是农业节水灌溉自动化技术的实际操作者，因此农民必须要提高自身的专业素质，以适应当前农业生产发展的需求。对此，各地方相关部门农技推广人员，应结合实际制定合理的推广方案，加强科技的普及力度，做好农业节水灌溉自动化技术以及理念的宣传，并开设一些试验基地，让老百姓们更容易接受新事物，突破原先陈旧的农业生产观念，对于新机型要善于做好示范，让农民切实参与其中，以便可使农民感受到先进机械技术的效果。
4.2提升技术应用水平
了解掌控好有效的农作物生长信息，可备研究人员有针对性地对科研项目进行科学决策。而农业节水灌溉自动化技术要顺利实施，需要对作物的所需生长信息进行有效提取。为此，要大力借用先进的科学技术，在监测农作物时，可更多的利用现代先进技术，比如利用红外线、多普反射等技术来收集有效的农作物生长信息，各技术研发管理部门应当对农作物生长信息进行实时监控，以严谨地态度去探索出农作物在各个生长阶段地需水量以及所需营养量，以确保农作物可以健康成长[3-4]。
4.3加强节水灌溉自动化技术培训
目前，我国的大多数农业工作者综合素质水平比较低、对于新事物新理念接受能力不强。大部分的农业工作者都比较难接受费用比较高昂的农业节水灌溉自动化系统，所以农业节水灌溉自动化技术就难以在地方推行应用。为此，相关政府部门可以加大对节水灌溉自动化技术的财政支持，给予首批购买此项系统的农民部分补贴，并开设一些试验基地。待首批接受农业节水灌溉自动化技术的农民尝到了这一技术的甜头，慢慢就会带动另一部分农民来接受这一项新技术。相关部门也应当派出相关技术人员，将设备落实到农田使用进行示范教授，使农民真正领会到农业节水灌溉自动化技术的益处以及其存在的价值，从而调动农民们使用这一项技术的积极性。
自动化技术概述范文2
【关键词】自动化；设备改造；伺服技术
《论语》中曾说：“工欲善其事，必先利其器”。这说明工具的使用对事情的完成有重要作用。在实际工作开始前，人们应先准备好精良的工具，这对工作的完成有事半功倍的效果。随着人类社会工业化进程的推进，在生产过程中，传统的机械设备面临着被淘汰的局面。不仅工业生产中需要自动化的设备，在生活中，人们也需要自动化的设备。
一、自动化设备改造的发展与必要性
早在70年代末，很多工业较为发达的国家变开始使用自动化设备。将先进的信息技术应用与设备制造、改造中，可以加快设备的工作效率，提高设备的工作质量，减少设备的损坏率，从而提高我国的社会生产水平，也使得产品在国际市场上更有竞争力。但是我国的设备自动化程度较低，使得我国与其他国家相比，出现了生产的产品所用劳动时间较长，原料浪费严重等多方面的问题。
自动化设备与传统设备相比，有明显的优越性。采用信息技术对设备进行改造，可以使得设备加工出传统设备无法加工的工艺要求更为复杂、细致的工业零件；由于计算机具有较强的计算能力，可以使得设备进行切割等操作时更加精确，减少了误差的存在；自动化设备可以按照预先设定的程序自动运行，节省了人力物力。而且，只要人为更换程序，就可以实现对设备的调控，让设备去完成别的工作，这样增加了设备的重复使用率。自动化设备的使用降低了人的劳动强度，节省了资源，缩短了工作时间，这都是传统设备无法实现的。
在未来，自动化设备将不仅仅只使用与工业中，还将应用于医疗、经济社会管理的工作中。随着工业化的发展，人们生活水平的提高，对设备自动化的要求也会水涨船高，人们对于自动化设备的需求将日益增长。自动化设备的改造将会与人们的生活息息相关。
一、 伺服技术的概述与发展
伺服技术是一种控制技术，可以用于跟随或者重现某个特定过程。而伺服系统则是随着电的发展而发展起来的自动控制系统的一个分支。伺服系统的概念最早出现于20世纪初，成熟并广泛使用于20世纪中期。20世纪70年代初，直流伺服电机得到广泛应用，各项设备几乎都使用了直流伺服电机。到了70年代后期与80年代初期，由于微处理器技术、半导体技术等高科技技术的发展，交流伺服电机技术得到飞速发展，并取代了直流伺服电机的地位，广泛应用于人们的生产生活中。在我国，科研人员从1970年开始致力于伺服技术的研究开发，当时，该项技术主要集中于军工、航天事业领域。80年代，伺服技术被应用于工业领域。伺服技术推动了我国各行各业的发展，同时，随着我国经济、科技的发展，伺服技术的发展空间也将更为广阔。
近年来，几乎各行各业、各个领域都用到了伺服技术，尤其是在机械制造行业的应用最为广泛，各种设备机床的控制、设备运动轨迹的控制以及设备位置的控制等等，都是利用伺服系统来完成的。伺服系统的使用不仅使这些设备能够完成各项转动、直线的运动，还能在多个伺服系统协作下，完成复杂的运动。伺服系统也被应用于其他行业，比如机动车的调速控制、高层建筑电梯的控制、飞机的自动驾驶控制等。
总而言之，随着科学技术的发展，各项科研成果的出现，伺服技术也必然会有更广阔的发展前景，伺服系统也会随之改变。在以后的发展中，伺服技术必然会向高效率化、高速、高精、高性能化、智能化、通用化、网络化的方向发展，更广泛的应用于工业生产、军事、建筑、农业等各个领域。
二、 伺服技术在自动化设备改造项目中的运用
就目前我国工业的发展前景以及科技水平的限制，交流伺服技术在工业等方面的适用范围更为广阔。在自动化设备改造项目中，交流伺服技术也变得十分重要。
第一，伺服技术在数控机床自动化改造中的运用。数控机床的自动化改造中，伺服系统设定的主要作用是接收来自于数控装置的各项指令信号，从而驱动机床的各种移动部件按部就班的按照指令做出相应运动，并保证设备动作完成的速度与准确度。这对速度和位置伺服的要求很高。伺服系统的存在决定了数控机床设备运行的精度与速度等各项技术指标。现如今，数控机床中使用的伺服系统主要分为三类，分别是开环伺服系统、全闭伺服系统以及半闭伺服系统。伺服电机控制技术具有低频特性好、控制精度高、过载能力强、响应快等优点，将其使用于数控机床的自动化改造，有利于提高设备的性能。
第二，伺服技术在包装机械的自动化设备改造中的运用。传统的包装设备使用的是单电机拖动与离合器或者是制动器相结合的方式来控制运动部件的各项动作，这使得部件之间的冲击较为频繁，无法避免，导致了离合器或者是制动器上的摩擦片的磨损较为严重，从而影响设备的工作性能，形象设备运动的精准度，更无从谈起控制设备完成高频度、高精度的难度较高的同步控制动作。这种现象的存在制约了该行业的生产速度，浪费了大量的人力物力，也影响了工作完成的质量。但是，交流伺服电机具有恒转矩、高响应性、免维护的特点，这些特点的存在使得其在包装设备上有着其他电机无法比拟的优势。利用交流伺服电机对包装机械进行改造，可以提高设备的自动化程度，提高设备的工作效率。
综上所述，伺服技术在自动化设备改造项目中有着更广泛的应用。伺服技术的应用，既可以使设备满足于一般工业生产中低成本的需求，也可以减少设备维护的次数，又可以使得设备操作更为简单，既减少了资金的浪费，又增加了设备的可使用性。同时，伺服技术应用于自动化设备的改造，也可以满足工业生产的高标准要求，使得设备生产的产品性能过硬，又可以提高设备的运行速度，提高设备的自动化程度，减少不必要的资源浪费，提高我国产品的综合竞争力。伺服技术的发展，势必对我国工业等各行各业的发展起到一定的推动作用。
结语：
传统的设备必然面临着被淘汰的命运，通过对设备的自动化改造，可以提高设备的工作效率，同时，还可以减少了设备的损害几率，增加企业的经济效益与竞争力，提高所生产产品的国际竞争力，为我国产品走向世界打下坚实的基础。近几年，自动化设备已经广泛应用于工业、农业生产中，与人们的生活息息相关。因此，设备的自动化改造是必然的，也是符合社会发展规律的。伺服技术在自动化设备改造项目中有着至关重要的作用，合理使用伺服技术有利于自动化设备改造的顺利完成，这将有利于提高社会的生产效率，节约能源、资源，提高产品的质量，加快社会产业结构的调整，促进经济的繁荣发展。
参考文献：
[1]张云. 浅述伺服技术在工业自动化中发展与应用. 伺服控制，2011（5）
[2]谢向前. 伺服技术在自动化设备改造项目中的应用. 工业设计，2011（8）
自动化技术概述范文3
关键词：自动化；计算机控制技术；教学模式
中图分类号：TP273.5-4 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 06-0177-01
高校自动化专业的一门主要课程就是计算机控制技术，这门课程在学生今后的工作和工程应用中十分重要，通过对该课程知识的学习和研究，学生可以对计算机控制系统的基本原理和构成有进一步的了解，并且能把计算机控制系统的设计运用实际工程中。
一、课程改革及教学模式
（一）教学内容的改革
1.选择主流的计算机主机。随着社会科学技术的发展，计算机的性能有了很大的改进，在现代的工业社会中，微机已广泛进入工控领域，主要应用于自动控制系统，提高了安装和调试的工作效率。微机作为控制系统的核心主机教学是计算机控制技术课程教学的主要方式，重点介绍控制技术的工作原理和应用方法，而系统性的综合实践能力尤其重要。这方面的的技能主要在实践中获得。因此要加强实践教学。可以加大对设计方面、综合试验研究方面内容，主要是以系统型的综合实验研究为主要方式，环节性的实验可以在其它专业课中进行。
2.选择应用广泛的开发软件。 应用软件设计是计算机控制技术课程的关键环节。计算机控制技术的相关教材普遍是采取汇编语言进行编程的，结果是直接导致了可移植性差，并浪费了时间。软件教学内容则为以微机为主，为在应用软件教学中采用高级语言提供了有效保障。随着科学技术的发展，高级语言为主的程序设计已经取代了计算机控制技术课程的应用程序设计，这对应用程序设计教学的效率有了很大的提高，对学生应用程序设计水平的提高也起到了重要的作用。主要体现在学生的创新能力的培养。由学生自己动手，将主动权交给学生，实行人性化教学，让他学生本人从查阅资料、方案的规划、控制算法程序的编制、调试系统、参数的选取，直到实验结束。自由的想象和大胆的创新是这种创造性的教学的内涵所在，对学生创新欲望的激发起到了积极的作用。
（二）教学实践改革
经过改革的计算机控制技术教材的内容比较倾重于应用方面，侧重点在于软件。对理论知识和硬件没有过高的要求。计算机采用PC或IPC，主要是运用可视化的高级语言来对软件进行设计，以软件设计和实践教学为主要方式。主要体现在：1.对学生学习中遇到的困难有很好的帮助，即直接体现了兴趣的持续性和效果的良好性方面。控制系统整体概念以具体应用和功能实现为主要切入点，教材尽可能的降低理论知识，是学习比较易懂但却对控制系统知识的整体性没有丝毫影响。通过实验的实例说明，教学实践改革更有助于学生掌握计算机控制技术知识的精华。2.在设计中可以看到，PC或IPC作为主机的控制系统在当代社会得到了广泛推广，其余各种设备都有了与之相关的成熟产品。设计研究人员只需对相匹配部件进行选购，不需要自行设计就可构成某一控制对象的硬件系统。但是，作为学习研究人员，对硬件整体部件的组成和性能要有一定的理解，对于详细的电路设计以及控制理论等方面的知识可以在课后去学习。设计者创建完成硬件系统之后要开发测控功能程序。但是目前的PC测控系统设计者已经不会在采取汇编或C语言，因此，为使得计算机控制技术得到更好地推广和发展，我们主要以Visual Basic语言、King View监控组态软件等典型的实例去详细说明测控程序开发步骤和实现方法。
教材内容教学主要体现在控制理论和实践应用两方面，学校可以根据自身的情况全排教学。但是都要在加大实践教学是前提条件，是教学基础，加强实践能力的培养，提高设计控制系统的操作能力。
二、教学模式改革
教学模式改革主要指以下三种模式：
1.以课堂讨论的方式进行教学。讨论内容由教师设定，学生做主要发言，一般是老师在课堂开始时提出一些讨论题目，学生分组相互探讨，一段时间过后老师选学生代表发言。发言过程中要做到边写边讲，明确个人所持观点，其他学生也要认真聆听并就自己的观点与发言者作比较，这样发言者与聆听着都能够分辨出各自观点的利与弊。因为解决问题的方法可以有很多种，学生之间相互探讨可以使问题解决的更全面，最重要的是能够加深印象，开动脑筋。在进行课堂讨论时教师做到充分引导、学生积极准备，那么一定会提高学生的学习积极性和主观能动性。因此这种方法不但可以活跃思想、培养学生的创造性思维能力，而且还能够使学生分析问题和解决问题的能力得以提高。
2.运用工程实例辅助教学。此方法不仅要求学生在学习时要加强对原理和基础内容的掌握，而且还要使学生兼顾实际工程中广泛应用的新技术实例，促进学生正确工程观的养成。对教师而言，可以亲自实践，让学生实际动手操作，同时也可以提供个别案例，让学生自己寻找答案。同时，真正的计算机监控系统设计需要做到对电压等级、成本控制、设备可靠性、维护升级等方面的了解，课程即将结束时老师应选择具有典型意义的监控系统设计来做演示和讲解，进而可以更好的使学生掌握所学知识的综合性能及科学应用。
3.通过专业讲授进行教学。由于学生的专业基础课程已经完成，处于毕业设计的前夕，对本专业在国内外的技术动态和发展趋向有强烈的了解欲。这就要求教师认真负责的把自己所了解的相关计算机控制技术在国内外的发展趋势毫无保留的教授给学生，特别需要注意的是要运用最新的理论及技术，让学生对其做到全方位的了解。只有这样才能使学生更清楚的了解到我国与国际先进水平的距离，做到及时更新自己的观念和技术。
三、计算机课程教学改革的成效
1.使教师的业务水平有所提高。在进行改革的过程中，教师必须对其进行全方位的了解和掌握，对专业课的教学内容必须进行实时更新，并做到及时总结教学经验，使该学科不断出现新的科研成果，使学生不断掌握最新的学习内容。
2.使学生学习的积极性有所增加。在教学内容和实践设备不断更新的环境下，大多教学内容都能够展现和反应时代的发展趋势，这样一来一方面可以使学生们的学习兴趣得到激发、工程实践能力得到提升。而且还能够使学生增加综合运用知识及编写计算机控制程序的能力。由此可见，计算机教学改革养成了学生独立自主分析问题、解决问题的能力。为以后的课程改革奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]黎萍,刘保军.计算机控制技术教学改革初探[J].中国电力教育,2011,27
自动化技术概述范文4
关键词:UML;动态模型;建模技术
中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)21-5772-02
在软件开发过程中,一个重要又很昂贵的环节是软件测试,它是保障软件可靠性的一个重要手段。经研究发现在总的软件开发费用中软件测试通常占有50%或更高的比重。若采用基于人工的方法进行软件测试,存在许多问题,主要表现为测试效率不高,受人力因素影响提高了软件测试的成本。自动化测试可以大大减少测试开销,同时大大增加在有限的时间内的测试。从各种测试工具的开发趋势来看,自动化测试是发展主流。
1 当前自动化测试存在的问题
使用自动化测试的过程中可能会遇到很多问题,下面是一些普遍存在的问题:1) 不现实的期望。人们都期望新工具可以解决目前遇到的所有问题,可是如果期望不现实,那么从技术角度无论工具实现得多么好,都满足不了期望。2) 缺乏测试实践经验。如果缺乏测试实践经验,测试发现缺陷的能力较差,在这种情况下采用自动化测试并不是好办法。3) 安全性错觉。因为测试可能不全面或测试本身就有缺陷,测试软件没有发现任何缺陷就并不意味着软件没有缺陷。4) 自动化测试的维护性。测试维护的开销打击了测试自动化的积极性,当修改测试比手工重新测试更费劲时,测试自动化将被丢弃。5) 技术问题。测试工具与其他软件的互操作性,也是一个严重问题。除工具本身的技术问题外,用户也要了解被测软件的技术问题。当今, UML建模语言是一门重要的面向对象软件开发技术,在面向对象的软件开发过程中已得到广泛应用。它采用的UML框架和UML模型,是采用图形化的方式,如此来认识软件比软件代码的方式更加直观易懂,用户和软件开发人员也更容易接受。本文为此具体探讨了基于UML建模技术的自动化测试技术的改进措施。
2 UML的定义和特点
UML是一种定义良好、易于表达的主流的面向对象软件工程建模语言。UML采用的建模机制较为成熟,能帮助软件开发人员更好地理解业务流程。它还采取图形的方式可视化地描述、构造软件系统以及文档编制。UML具体有以下几个特点:1) 是功能强大的标准化语言。UML具有一套描述软件系统模型的图形表示法和统一的面向对象方法,因此可以为复杂的软件系统建立可视化的系统模型;2)独立于编程语言:使用UML建立的模型,可以用于所有面向对象语言;3)独立于开发过程。UML可以和Rational统一过程以及其他面向对象过程配合使用,不受开发过程的限制。4)支持面向对象技术。UML全面支持面向对象的软件开发方法,这样面向对象的思想就能准确描述、易于表达。
UML提供的图有八种,如表1所示。
在软件开发步骤中,如需求分析、技术规范、结构设计、配置要求等,UML都给予了模型化和可视化的支持。另外,利用UML来获取系统的重要资料,可以清楚地理解问题起因,并且能够更加容易地开发解决方案的体系结构,还可以清晰地识别与构造实现方式。此外,UML还为基本构建块中复杂的系统关系提供了表达方式。
3 基于UML模型的软件测试技术
面向对象的软件开发是目前主流的开发方式,因此开发后软件的测试也以面向对象技术为主。而基于UML的软件测试技术支持面向对象技术,其中重要部分就是基于UML模型图的测试。一个可测试的UML模型需要满足以下两个条件:第一, UML模型应是待测系统的抽象,但也保留了系统的某些部分,这将有助于检验系统一致性并发现系统故障;第二,UML模型能够描述出待测系统的功能特性,并且完整又准确地反映待测系统。基于UML用例图的测试是通过UML用例图指导系统级别的功能测试,具体描述系统与用户之间的交互关系。另外,还可以采用基于UML用例图的形式化需求规格说明来生成测试用例。基于UML模型的软件测试是先根据待测系统去选择合适的UML模型。然后进行UML模型建模,建模必须反映出系统的本质特性。再利用相关技术及模型生成测试用例。最后运行测试用例,对比测试结果并分析测试效果。
基于UML的软件测试技术除基于UML模型图的测试以外,还有基于UML状态图和类图的测试、基于交互图和活动图的测试。基于UML状态图和类图的测试主要用于单元测试,因为状态图通常是某一个类对象的状态图,所以状态图与类图之间具有一定的共性。但是,它们也有所不同,测试用的UML状态图用于描述特定对象的所有状态以及因事件引发的状态迁移;而测试用的类图具有特定信息,如属性、方法及类之间的关系等,所以类图测试能测试类之间的关系的同时,还能描述类的某一对象的状态迁移,类图测试通常用于类级或类簇级测试。基于交互图和活动图的测试主要用于集成测试,其中活动图具有表示系统并行活动和工作流的能力,而交互图则能够表示多个对象的交互协作关系。
4 基于UML建模技术的自动化测试工具模块分析
本自动化测试工具参考了QuickTest Professional和Rational Robot等目前主流的自动化测试工具的做法,分成四个基本的功能模块:录制模块、脚本模块、对象交互模块、日志模块,这样的模块划分可以实现重复使用测试脚本进行自动化测试,能够满足自动化测试工具的重用性要求。模块功能介绍:1) 录制模块:当用户使用应用程序时,本自动化测试工具会记录用户的鼠标和键盘操作,并产生测试脚本;2) 脚本模块:当用户打开测试脚本,本自动化测试工具会读取脚本内容,并以树型结构显示脚本内容;3) 对象交互模块:当用户执行回放任务时,本自动化测试工具会自动查找定位窗口焦点坐标,并执行测试脚本所描述的鼠标和键盘操作;4) 日志模块:当本自动化测试工具执行完测试脚本,会产生一个日志文件,包含测试的执行者、测试时间、测试内容、测试结果和测试失败原因等。
5 基于UML建模技术的自动化测试工具需求模型
本自动化测试工具使用UML用例图来构建需求模型。首先要定义活动者,本自动化测试工具是针对测试工作的基本需求设计的,设计的目的是为了提高测试人员的工作效率,所以活动者只有一个:测试人员。
接下来构建动态模型,自动化测试工具的动态模型采用UML的交互图以及活动图和状态图来描述。下面以回放脚本为例,建立其UML的交互图以及活动图和状态图,并作出相应说明。
1) 回放脚本的UML的交互图
交互图用于描述模块间消息传递的连接关系及其空间分布,表示模块之间的交互过程。它具有两种类型:顺序图、协作图。前者着重于描述对象按照时间顺序的消息交换,后者着重于描述各模块之间如何协同工作。我们将针对回放脚本建立其UML顺序图。首先,“Tester”通过选择“文件”菜单中的“打开”选项或者单击工具栏中的“打开”按钮执行OnFileOpen()方法打开测试脚本;然后,脚本模块执行ReadScript()方法读取脚本内容,并且执行InsertTreeData()方法用树形结构显示脚本内容;接下来,“Tester”通过选择“操作”菜单中的“回放”选项或单击工具栏中的“回放”按钮回放脚本,脚本模块再通过调用对象交互模块的FindWindow()方法去查找定位对象,并且通过执行WindowEvent()方法去操作对象。最后,日志模块执行WriteLog()方法生成日志文件,并且执行InsertTreeData()方法采用树形结构显示日志内容。当然,“Tester”还能够通过选择“操作”菜单中的“日志”选项或单击工具栏中的“日志”按钮执行OnLog()方法来查看日志内容。
2) 回放脚本的UML的状态图
状态图表现了一个对象(或模型元素)的生存史,显示触发状态转移的事件和因状态改变而导致的动作。下面,我们将采用状态图来描述回放脚本的动态模型,如图1所示。
3) UML活动图
活动图的主要作用是表示软件的业务工作流和并发处理过程。图2是回放脚本的UML活动图。
6 结束语
在本文中,我们使用统一建模语言UML描述了自动化测试工具的需求模型和动态模型。通过这个具体的应用可以看出,UML作为一种可视化建模语言和标准的表达工具,可以帮助我们记录和推进分析和设计的过程,并且完成设计以后便于进行回溯和交流。
参考文献:
[1] 刘玲.基于面向对象形式规格说明的测试用例生成技术[J].上海大学,2009.
[2] 占学德,缪淮扣.基于UML状态图测试的充分性准则[J].计算机科学,2005,32(5):230-235.
[3] Lakhneck C.Petersolm.On Formal Semantics of Statecharts as Supported by STATE.MATE.InBCS.FACS Northern Formal Methods Workshop.Spring-Verlag.July 2007.
自动化技术概述范文5
关键词：配电网 自动化技术 改造
前言： 随着我国在经济上的可持续发展和人民物质文化水平的不断提高，用户对电力需求越来越大，对供电质量和供电可靠性的要求越来越高。尤其是在国家颁发的《中华人民共和国电力法》贯彻实施以后，电力已经作为一种商品进入市场，接受用户的监督和选择，对电力供应中的停电影响要追究经营者的责任。还有，高技术和精密装备对电能也随之提高，配电网供电可靠性已是电力经营者必须考虑的主要问题。为此，加快城乡电网的改造，加快配电系统自动化的进程就显得尤为重要。
配电系统自动化是电力系统自动化的必然趋势，是综合应用现代电子技术、通信技术、网络技术和图形技术，将配电系统在正常和事故情况下的监督、保护、控制和供电企业的工作管理有机融合在一起的综合性先进技术。目前，欧美和日本等发达工业国家正在大力使用和推广该技术，国内部分电力企业也对此生产了浓厚的兴趣。实践表明，配电系统自动化可以大大提高配电网安全运行水平，提高供电质量，降低人们的劳动强度并充分利用现有设备的能力。
1.电网及其特点
配电网的主要功能是从输电网接受电能，并逐级分配或就地消费，即将高压电能降低至方便运行又适合用户需要的各级电压，组成多层次的配电网向用户供电。配电网按配电线路形式分，有架空配电网和电缆配电网。按电压等级分，有高压配电网（10kV以上）、中压配电网（10kV、6kV、3kV）和低压配电网（1kV以下）；按所在的地域或服务对象分，有城市配电网（向一个城市及其郊区分配和供应电能的电力网）和农村配电网（向县范围内的农村、乡镇、县城供电的电力网）。
对配电网自动化的改造必须要结合实际情况，综合考虑近期与远期、全局与局部、主要与次要的关系，才能设计开发出先进、通用、标准的配电网自动化系统。
1.1 城市配电网的主要特点
城市配电网的设计标准较高，在安全与经济合理平衡下，要求供电有较高的可靠性。深入城市中心地区和居民密集区，负载相对集中，发展速度快，因此在规划时应留有发展余地。同时，配电网的接线较为复杂，要保证调度上的灵活性、运行上的供电连续性和经济性。
另外，由于城市配电网的线路和变电站要考虑占地面积小、容量大、安全可靠、维护量小及城市景观等各方面因素。
1.2 农村配电网的主要特点
农村配电网存在较大问题，如：建设无规划，布局不合理，施工无设计，设备质量差等先天不足；供电分布面积广，线路长，负载小而分散；用电的季节性强，设备利用率低，以及农电用户多数是乡镇企业、农业排灌和农民生活用电，专业安全用电知识较欠缺，严重影响安全供用电等。
另外，我国配电网还有一个显著特点，就是中性点不接地或经消弧线圈接地，目前还有采用中性点经电阻接地方案的。这些接地方式的选择主要是从供电的可靠性、电网的各种运行工况、故障时异常电压和电流对供电设备的影响、有关的设备供应情况、有关的设计技术和继电保护技术要求等方面考虑的。所以，配电系统自动化的实施必须结合我国配电网的具体实际情况来进行。
2．电自动化改造原则
无论是大中城市配电网还是小型城市、县级城市甚至农村配网，在实施配电系统自动化过程中主要应考虑以下几个原则：
2.1 统筹考虑，全面规划
主要是需密切结合配电系统建设改造规划，同步制定配电系统自动化规划，同时要同步考虑通信规划，以确保数据和信息的快速通畅传递，既利于快速监视控制，又利于信息共享。例如农村电网即将结束的二改三工程就为以后的配电系统自动化打下了坚实的基础。
2.2 分析现状，优化设计
自动化规划必须从现状出发，分析地区配电网的实际应用情况，如本地区配电网络结构、设备状况、现有自动化程度、现有负荷及其发展趋势(数量及用电特性、用电性质、对电能质量和供电可靠性要求等)。找出本地区配电网存在的问题，本着实事求是的精神，进行优化设计并确定具体目标。要充分注意自动化系统的标准性、开放性、集成性、可扩充性、安全性和可维护性。
2.3 因地制宜，分布实施
由于各城市经济发展水平不同，配电网及其自动化程度当然也不同，所以各城市首先要实事求是地正确定位，然后根据当地的实际，恰当选定自动化的装置配备和功能配置，构成符合实际的、切实可行的、有效益的配电系统自动化规划。制订规划后，要有计划的分布实施，并应先作试点，经技术上、效益上和经济上的综合评估后，再作改进，然后逐步推广。
2.4 信息共享，增强效益
远方通信是自动化的关键技术RTU要符合配电网分布（散）式的特点，通信方式应考虑通信功能强、误码率小、速度快，符合远方实时监控功能的方式。主要是要完善通信系统，使信息能快速通畅传递，使一个信息能多方使用，多重效益，既可为供电企业所用，又可为用户服务增加功能和效率；既解决在线实时监测控制，又可为离线的管理工作发挥作用；既可为当时的运行、检测所用，又可作为历史档案资料，已备统计分析研究及长期规划所用。若与管理信息系统经过接口联通后，还可为各级领导所用。
自动化技术概述范文6
关键词：中小型水厂 自动化 改造
automation of waterworks of small capacity
abstract：a microcomputer based cybernetic control system developed for medium and small waterworks and composed of host processor, plc, frequency converter and responsible sensors and actuators has been operating for years with favorable reliability and integrality. this might be a low investment and quick result example for technical reform of similar waterworks.
0 引言
目前，我国北方大部分中小型水厂均采用两级泵站的管理模式，即：由深井泵组成一级泵站采取地下水至水厂蓄水池进行水处理；而后，由二级加压泵站向用户管网供水。控制方式一般为人工控制的继接方式，自动化水平低，水、电资源浪费严重，设备事故隐患多、管理困难。我们为某县自来水厂开发了一套由上位机、可编程控制器(plc)、变频器、相应传感器及执行机构组成的水厂微机集散控制系统，该系统已连续运转三年，性能稳定可靠，提供了一种针对中小型水厂的，以节能降耗、提高自动化水平为主要目的的技术改造方案。
1 系统的主要功能
该水厂的基本情况为：一级泵站包括5口深井，每口深井配备22kw多级潜水泵1台，共同向一蓄水能力为2 000m3的蓄水池蓄水；加压泵组为5台45kw dl型立式泵，向管网加压供水。对控制系统的设计要求是：对水厂的设备运行及生产状况进行自动化控制和管理。该控制系统的基本功能如下：
(1)保证用户管网供水压力恒定。操作人员设定管网压力后，系统根据设定值和压力传感器采取的管网实际压力信号，采用1台调速泵配合1～4台恒速泵的运行模式，自动调整加压泵站中恒速泵的启动台数和调速泵的转速，在较高的精度范围内保证管网的压力恒定。无论用水高、低峰均可在保证供水压力的前提下最大限度地节省电能。同时，减少了由于无谓磨损、频繁启停等原因对水泵造成的损害；以及用水低峰时，由于管网压力过高造成跑、冒事故，浪费宝贵的水资源。
(2)蓄水池水位自动控制。由于用户用水量的变化较大且具有随机性，而水厂对蓄水池内水位控制的精度要求较高。故在水位控制系统的设计中，采用模糊算法在保证蓄水池水位维持在标准范围内的前提下，合理安排潜水泵的启动台数，避免潜水泵的频繁启停及无效运转。
(3)自动倒泵功能。为防止某台水泵长期不运转发生锈蚀，由plc控制4台水泵定期轮换作为变量泵运转，即自动倒泵功能。
(4)防水锤电器互锁功能。由于管网压力较高，为防止水锤对水泵的冲击，在每台加压泵的出水口处安装电动蝶阀，由plc按照先开泵后开阀、先关阀后关泵的模式进行控制，有效地防止了水锤的危害。
(5)直观的图形显示及寻检功能。上位机采用14寸彩显，以动画图形及中文方式显示水池液位、管网压力、水泵及阀门运行状态、生产状况、耗电量、产水量、设备状况等信息。
(6)生产管理功能。上位机随时检测并记录水厂各台水泵的出水量及运转状态，以班次为单位生成生产报表，自动统计出水量及耗电量，并存入指定单元。
(7)报警及保护功能。当发生电气、液位、机械等故障时系统进行声、光报警，并采取相应措施。上位机故障时，plc及变频器可以组成独立控制系统进行工作；若整个上、下位自动系统均发生故障，现场控制柜具有手动功能，以保证向用户供水的不间断。
2 控制系统硬件结构(见图1)
图1 系统硬件结构
(1)上位机：水厂需24h连续运转，现场干扰源多、环境恶劣。因此，上位机选用了具有较高可靠性、较强抗干扰能力的研华(advantech)ipc-610/486型工业用微机。上位机与plc之间采用rs232标准串行口进行通讯，传输速率9 600b/s，11位数据格式，数据长度7位，1位校验位，启动1位，停止2位。另选研华10位a/d采集卡，采集蓄水池水位信号和加压泵组出水流量信号，对水位信号运用模糊算法进行计算后，给出控制信息由plc控制潜水泵的启动台数。当水位过低时，认为发生故障，停止一、二次泵组的运行并声光报警。上位机为720m硬盘、8m内存，可以同时处理大量数据且历史记录较长。
(2)主控单元：主控单元选用日本立石公司的c60p型可编程序控制器作为主控单元，它具有40路开关量的输入、20路开关量的输出，可扩展模入、模出模块，并有rs-232标准串口。c60p为积木式结构，系统构成及扩展方便，抗干扰性能好，作为现场主控部件较理想。由它完成自动倒泵、防水锤互锁、变频器逻辑控制等逻辑控制功能。
(3)管网恒压调控系统：调速泵的调节由富士g-45变频器来完成，由压力传感器采取用户管网的压力信号(4ma～20ma)送至自制的调节板上，与给定信号比较后送至日产rkc调节器中，经pid运算后产生调节信号送至变频器，控制变频器的输出频率，调节水泵转速。变频器本身对应其输出频率有0～5v(dc)信号输出，将其引回调节板，由系统对输出频率进行检测，若变频器的输出大于49hz一定时间后，管网压力仍达不到要求，延时确定后，plc按照一定规则逐个以自耦减压方式启动恒速泵，直至管网压力恒定。若变频器输出频率小于23hz一定时间后，管网压力仍超过给定值，则依次关闭恒速泵，配合调整调速泵直至压力稳定。
(4)自耦减压启动柜：恒速泵及潜水泵均采用自耦减压启动方式，有效地减小了电动机启动时对电网的冲击。
(5)传感器及执行机构：管网压力信号的采取利用最大量程为1.0mpa的远传压力表，以方便在采样点观察压力信号；流量信号的采取利用涡街流量计；水位信号的采取利用压力式水位传感器；利用电动蝶阀作为执行机构来控制加压泵的出水口状态。
3 系统的软件
系统软件主要包括上位机管理程序、plc控制与监测程序以及它们之间的通讯程序。
(1)上位机的管理程序主要完成设备运行状况的图形显示监测、生产状况的数据库管理、检测数据的处理、菜单处理以及报警等功能。采用c语言结合汇编编程，充分利用c语言结构化强、简洁和运行速度快等优点，同时也提高了程序的可读性、可靠性及可移植性。软件设计采用模块化结构，人机界面为图形形式，菜单驱动，全部中文显示与提示非常友好。系统主要功能模块包括：使用说明、水厂控制系统功能介绍、生产状况监测及管理、水位系统的运行状态控制等。采用查询方式完成与plc的通讯及检测数据的处理；将管网压力、流量、液位、各水泵运行状态及各处阀门开启状态等信息以图形及数据的方式显示于显示器上；如有报警信号则显示相应图形，同时进行声光报警。监测的出水量、耗电量等信号可长期保存于存储器中，随时作为资料查询。
(2)蓄水池分为沉淀池和出水池两部分，深井水首先在沉淀池沉淀泥沙、消毒处理，而后，经过滤到达清水池。因此，水位控制功能要求较高，正常状态下，1～2台潜水泵长期运转，其余根据用水量的大小自动切换。为保证水的正常供应并防止潜水泵的频繁启停，在水位控制中采用了模糊算法。将水位高度分为七级，将水位的变化率也分为七级，将潜水泵的开启台数分为5档，形成了一个二维矩阵数组，由计算机运算后确定应开启的深井泵台数。经反复试验后，确定了数组中各参数的值，经实际使用，获得了较好的运行效果。
(3)可编程控制器作为主控单元，几乎所有的现场逻辑控制均与其有关。它的控制程序具有较强的逻辑性要求。一般来说变频器严禁付边加装接触器，但是为了节省投资、实现4台恒速泵轮流作为调速泵，必须在变频器的付边装接触器(电路原理图如图2所示)。为防止在电动机高速运转时，当变频器的原边未切断电源或刚刚切断电源，付边接触器断开，电动机定子线圈放电造成高电压，损坏变频器的输出功率模块，在plc的程序设计中必须考虑到较复杂的互锁及时间控制关系，即plc计算倒泵时间到后，首先按照阀、泵互锁关系关闭拟转入变量运行的定量泵；接着关闭原变量泵，此时变频器输出频率先降至零，而后切断变频器原边接触器，延时几秒后，切断其付边接触器。而后，将变频器输出与待转入变量运行的水泵接通，几秒后按照阀、泵开启的顺序依次接通变频器的电源，启动水泵并打开水阀；同时，原调速泵转为恒速泵使用，这样做保证4台加压泵的运转时间相近，避免某台泵长时间不运转发生锈蚀等故障。
图2 电路原理图
(4)上位机与plc之间的通讯借助标准rs-232口来完成。可以由上位机完成给定倒泵的间隔时间、设定管网的压力等工作。同时，下位系统定时将恒速泵的开启台数、调速泵的运行状态(频率、转速、消耗功率等)、管网压力等信息报上位机进行处理和显示。
