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信号专业自动化论文范文1
关键词：动态系统理论；自动化专业英语；讨论式教学
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）11-0107-02
一、引言
英语是国内外从事学术研究和工程应用人员的通用语言，目前，已经成为一种事实上的国际标准。以控制类学科及其应用领域为例，国际企业的自动化产品和设备的使用手册及说明书用英文编写，优秀的控制仿真软件、控制领域的研究论文、自动化专业国际经典教材、互联网上的自动化技术信息等多数资料也以英语作为写作语言。如此大量的自动化专业信息被非母语国家的理工科学生所接受和掌握，必然要求学生具备良好的专业英语知识[1]。因此，开设“自动化专业英语”课程或有选择地开设其他双语教学课程成为自动化专业培养计划中重要的教学环节[2]。合理地配置“自动化专业英语”的教学内容和改进教学方法，不但可以促进学生的专业外语能力的提高，而且更有助于其专业知识的学习与巩固。具有“一石二鸟”的人才培养效果。
内蒙古工业大学的“自动化专业英语”课程为自动化本科专业开设的一门专业必修课，分两个学期教授，总课时量为64学时。目前，“自动化专业英语”教学在服务于“国际化人才”培养方面存在着如下几点迫切需要解决的问题：（1）部分学生对学习“自动化专业英语”的重要性和必要性认识不足，致使学生学习的课堂积极性不高[3]；（2）教师现有的教学方式过于简单，主要以科技文章翻译和生词讲解为主，难以激发学生的学习兴趣；（3）教学内容死板，以自动化技术基础课和专业课的英文原版教材节选的章节为主要学习内容，各教学内容之间彼此相对独立，教学效果等同于普通的“英文阅读理解”，无法形成对本专业理论体系的宏观认识和专业认同感。鉴于以上自动化专业双语课程体系建设中存在的若干问题，课题组提出以“动态系统理论”教学为主线重构“自动化专业英语”课程教学内容的新思想，在统一的“动态系统理论”框架下引入高等数学、电路、液压传动、信号系统、系统建模和控制原理的基础知识点，在组织教学的过程中，始终强化各知识点的有机结合，努力使学生在掌握“自动化专业英语”课程大纲所要求的科技词汇和科技文献翻译能力的同时，对“动态系统理论”体系融会贯通，为进一步专业知识的学习打下良好的基础。
二、“动态系统理论”思想指导下的“自动化专业英语”课程教学改革的现状分析
结合使用英语进行专业课程学习、科技文献阅读、研究论文写作以及从事双语教学工作的体会，笔者深切认识到：“动态系统理论”是自动化课程的方法论核心。动态系统理论最初来源于经典力学中对于物体运动和动力过程进行数学描述的需要，美国数学家G.D.伯克霍夫发展了法国数学家H.庞加莱在天体力学和微分方程定性理论方面的研究，奠定了动态系统理论的基础。现代控制理论的发展促进了对动态系统的研究，使其应用从经典力学扩大到一般意义下的系统，并成为应用于工程学、经济学、生物学、乃至社会科学的一般方法论。那么什么是动态系统呢？动态系统是指按确定性规律随时间演化的系统。严格地讲，任何有记忆的系统都可被称为动态系统，控制科学与控制工程研究本身就是一个对“动态系统”进行建模、分析和综合的过程。
目前，在一些发达的国家和地区，如，美国、英国、日本、韩国、新加坡、香港等，几乎所有工科专业，广泛开设被称为“系统动态”（System Dynamics）的英语教学课程，涵盖的内容包括：信号和系统的基本概念、电气、力学、机械、化学、生物过程的动态建模、微分方程的时间域和频域求解、控制理论基础知识、非线性系统理论基本知识、典型动态系统的仿真等。通过该课程的学习，控制专业的学生可以了解到本专业本质的理论核心，和由这一“系统动态”观点派生出的理论体系及其在各科学领域的应用，从而加深对系统理论和控制论的理解，进而提高学生的抽象思维水平和科研能力。
三、开展以“动态系统理论”教学为指导的“自动化专业英语”课程教学改革
借鉴国外工科教学体系改革的重要经验，并顺应当前我国人才的培养模式向“厚基础宽口径”方向改革的趋势，课题组提出加强以“动态系统理论”思想为主线的自动化专业英语教学，以深化自动化专业课程内容和教学方法改革，结合控制理论与控制工程科学研究的方法论本质和前沿动态，在增强学生专业英语听、说、读、写能力的同时，激发学生的学习兴趣，形成对本专业知识应用的认同感。
我们在自动化本科双语教学过程中明确和强化“动态系统理论”教学这一主线，着重从以下几个方面进行了改革与建设。
（一）整合现有“自动化专业英语”课程教学内容
从“系统学”的角度出发，提升课程的教学内容至方法论水平，将其统一到“动态系统理论”这一宏观框架下。课题组尝试使用一种具有连贯内容的“系统动态”讲义来进行专业外语教学，这一新颖的形式在“自动化专业英语”的学时内讲述了“系统动态”课程，学生既学习了专业英文词汇、翻译技巧，又掌握了“动态系统理论”分析和综合的方法，获得了专业知识的提升。授课讲义以自编部分为主，同时参考“系统动态”方面的国际经典教材（如，Katsuhiko Ogata教授编写的《System Dynamics》）[4]，吸收了这些经典教材中大量的有益内容，讲义涵盖动态系统理论的大多数内容，不求精，但求逻辑上的连贯性和理论体系上的系统性。将高等数学、线性代数、矩阵论、电路、信号与系统、自动控制原理、过程控制等主干课程的核心内容统一到动态系统建模、分析、仿真这一完整框架中进行概括总结。（二）改革了过去较为单一的教学方式，充分调动学生的积极性和主动性
安排学生就某一理论、观点、概念进行专题讨论（内容涉及：系统、信号、线性向量空间、系统稳定性、可控性、可观测性、鲁棒性等基本问题）。鼓励以学生为主体的课堂发表形式，学生根据课前调查、研究，在课堂讨论中明确表明自己对某些理论问题的观点。课下采取大作业的形式来促进学生对课堂知识的巩固，从而提高他们分析问题、解决问题的能力。
（三）在课堂教学中引入教师的科研成果，广泛介绍“系统科学”发展的前沿及其在各个研究领域的应用实例
重点结合系统生物学和飞行器控制两个研究领域的研究实例，来进行“系统动态理论”的讲授。科研实例的引入，帮助学生在掌握系统科学相关的专业英语词汇的同时，还切实体会到本学科理论知识在其他各学科中的应用，使学生体会到本专业所学方法论的强大力量和广泛应用，激发学生的学习兴趣，进一步调动他们学习其他专业课程的积极性。
四、结语
本教学改革研究为促进自动化专业本科生专业外语水平的提高，提高他们对本专业基本方法和基本理论的认识，提出在现有的自动化专业外语课程教学过程中强化“动态系统理论”教学，以这一主线来改革课程内容安排和调整教学方法，帮助自动化专业学生构建自身的专业知识体系框架，加深对系统理论和控制论的理解，提高学生的抽象思维水平和科研能力。课题组采用双语或者英语教学方式来进行“系统动态”等相关课程内容的教学，参考国际经典教材，编写了英文课件和讲义，不但促进了学生对理论知识的理解，而且提高了学生的专业英语水平。笔者希望，这种双语教学改革的“理念”能引起国内教育、教学管理层面的重视，从而推动其他工科专业的双语课程教学改革，使广大学生受益。 [本文由WWw.dYLW.nEt提供，第 一专业，欢迎光临dYLW.neT]
参考文献：
[1]于宗艳，王丽，孟娇茹.“自动化专业英语”教学探讨[J].中国电力教育，2012，（26）：148-149
[2]王海泉，王东云，马薇.自动化专业英语教学改革初探[J].教学研究，2011，（4）：67-69.
信号专业自动化论文范文2
论文摘要:本文针对电气自动化专业英语的教学目标,研究了其教学方法。在教学内容方面,强调与主干课程同步;在词汇学习方面,采用普遍联系法、同义词法和反义词法;在句子层次上,强调句子成分划分方法的使用和常用句型的模仿应用;在段落层面上,突出主题句的提纲作用,剖析段落的展开方法;在篇章水平上,讨论了摘要的写作方法和整个文章的组织结构;在教学过程中,强调师生交流和互动。并结合具体的教学内容,制作多媒体课件,选派合适的任课教师,以拓宽学生的知识面,提高专业英语知识的应用能力。
一、引言
电气自动化专业英语是为了培养和提高该专业学生对英语专业文献的阅读、写作、听说和翻译能力而开设的课程,对于学生在专业方向上的发展,如研究生入学复试、工作面试、阅读和翻译实际工作中遇到的英文专业文献等,具有重要的作用。然而,在实际教学中,电气自动化专业英语却没有得到应有的重视,多数大学的自动化专业教学大纲对此多列为考查课的形式,学时也较少。以河南科技大学为例,该课程以必选考查课的形式,分成三个阶段进行,分别在第5、6、7学期开课,每阶段为16学时,共48学时。这种课程设置方式,无形地使学生降低了对该课程的重视程度。另外,由于各个大学都非常重视英语四、六级考试通过率,加大了对公共英语的教学投入,使学生的公共英语水平有了较大的提高,对专业英语则在主观上认为难度不大而不够重视。
因此,对电气自动化专业英语的教学方法进行研究和探讨是很有必要的。刘怡阐述了专业英语和基础英语在学习阶段、学习重心和教材甄选上的差异,结合电子技术类专业英语的新词层出不穷和缩写词汇多的特点,提出了增强学生对专业英语重要性的认识、提高教学的趣味性和教材多样化的建议。[1]李文娟等在明确专业英语定位的基础上,就电气工程及其自动化专业英语的教学内容、教学方式和教师培养进行了探讨,给出了所涵盖的专业知识范围,采用了回顾、自述、教学和总结的四步课堂教学方式及平时、笔试、口试综合的考核方式,指出了专业英语教师培养的建议。[2]李俊梅针对专业英语教学中存在的问题,提出了重构专业英语教学模式的具体解决办法。[3] 上述文献在不同侧面反映了当前专业英语教学的现状,所提出的解决方案对于专业英语教学具有一定的借鉴意义。
本文对教学内容和课堂教学方法进行探讨,强调教学内容与开课学期的主干课内容同步,针对不同的教学内容,提出了具体的教学方法。例如,针对词汇短语,提出了普遍联系法、反义词法和同义词法;针对句子,主要讨论句子成分划分和句型结构;针对段落,主要强调动词和名词的变化、段落主题句、段落的组织结构和语句之间的起承转合;针对篇章,主要讲述文章的层次结构、英文摘要写作、剖析和解读;同时,重视师生交互,关注学生对讲课内容和学习方法的掌握程度。主要手段有:课堂提问、公布电子邮箱、约定答疑和作业。还强调了多媒体教学、课外读物选择、考核方法、任课教师的选择在专业英语教学中的重要性。
二、课堂教学方法
1.教学内容与主干课程同步
强调教学内容与开课学期的主干课内容同步的目的,是在学习专业英语基本内容的同时,培养学生阅读英文教材的能力,提高主干课程学习兴趣,开拓学生获取专业知识的来源,相互印证专业主干课程的教学内容,起到查漏补缺的作用,还促使学生有能力登录国外重点大学的相关课程网站(如mit的courseware网站),下载和阅读专业课程学习资料,进一步提高专业主干课程的教学质量和学生的专业素质。
2.词汇短语学习
专业英语的词汇短语是构成句子和文章的基本要素,探讨词汇的教学方法有助于提高学生的专业英语水平。专业英语词汇一般比较生僻,往往是一个词的第三个意思,甚至更靠后,这与公共英语学习中所记忆的词义有很大的不同。例如:step一词,人们往往知道其意思是“脚步、台阶”等,但是在自动化专业英语中,它常用来表示阶跃信号,用在step response短语中,则表示为“阶跃响应”。在这种情况下,教师应鼓励学生与所学专业主干课程相联系,找到其中的中文表达,以帮助理解英文资料的内容。另外,还可在专业主干课程中找到其它的短语,如“斜坡响应”和“脉冲响应”,此时,教师应给出相应的英文表达,即“ramp response”和“pulse response”,这种称为“普遍联系法”的方法对于扩充专业英语词汇量非常有效。还可以借鉴一些公共英语词汇书籍的方法,通过查找同义词和反义词来扩充词汇量。
3.句子成分划分和句型
专业英语的句子结构不是很复杂,偶尔会遇到一些长句和难句,可采用公共英语中的句子成分划分的方法来剖析句子的结构,明晰各个部分之间的修饰关系,进而用符合中文习惯的行文方式,将其翻译出来,努力做到信、达、雅。对于一些常见句型,则通过模仿造句的方式加以练习,提高句型的实际应用能力。
4.段落主题句和动词、名词变化
英文段落往往有一个主题句,段落根据主题句层层深入地展开论述,将一个个句子组合成一个段落。应通过对段落主题句和段落组织结构的剖析,使学生模仿和掌握段落展开的方法。在英语文章中,强调动词和名词的变化,使文章富于变化,不再呆板,例如,在关于电机y-δ起动的章节中,给出了wye configuration、wye connection和delta arrangement三种变化。再如,在英文论文的摘要中,动词也富于变化,经常会看到present、discuss、scribe、propose等动词。
5.篇章
篇章阶段的课程材料是选择专业相关的、地道的英文学术论文。在整个文章的结构方面,主要理清作者架构文章的思路脉络,学习如何行之有效地组织整篇文章,进而写出符合英文论文格式的英文摘要。在写摘要时,强调动词和名词的变化。将论文的目的、主要研究过程、所用方法和由此得到的主要结果及推出结论表达清楚,在可能的情况下,还应提及论文结果和结论的适用范围和条件。阅读文章实际上是与作者的交流。有时,需要站在作者的角度去看问题、去构思文章和遣词造句,以此思路去阅读专业学术论文,能够获得很大程度的提高。
6.加强师生之间的沟通
加强师生之间的交互、交流和沟通,有助于教师更好地设计课堂内容,有助于教师了解学生对所讲内容的掌握程度和薄弱环节,有助于教师发现课程讲授中的问题,也有助于增强师生间的了解。常用的方式是上课随堂提问、课后答疑、公共电子邮箱和布置作业。通过这些手段,可以了解学生的英语水平和学习态度,进而给教师的课堂教学设计提供第一手资料。
7.课件设计和师资配备
专业英语学时少、任务重,仅依靠任课教师板书讲解,很难按计划完成教学任务,因此不得不对教学内容做出取舍。另外,一些专业的设计图和原理图是教师手工难以绘制的。这些问题均可借助多媒体课件加以解决。任课教师可根据教学内容制作相应的、多样的课件,形式可以是gif和flash动画,也可以是各种格式的图片,将这些素材放到powerpoint文档中就制作成了课件,也可将其以讲义的形式打印出来,便于学生复习,也有利于他们课前预习、课堂中集中精力听讲,节约笔记时间。
关于师资力量配备,可结合各阶段课程的具体教学内容和教师的专业背景、研究方向,选派合适的教师任教各个阶段的课程,避免了一个教师和一种风格的弊端。在专业英语的讲授过程中,可酌情添加各任课教师负责的科研项目等内容,有助于开拓学生的眼界,加深对课堂内容的理解,进一步调动学习积极性和主动性。
专业英语在各个专业学生的培养过程中起着重要的作用。教师通过各种方法和手段调动学生的学习热情、积极性和主动性,利用各种可以利用的资源,拓宽学生的专业知识面,发展他们应用专业英语知识解决实际问题的能力,能够读懂专业文献,写出高质量的英文摘要,听懂专业学术报告,讲出自己的学术思想,以及翻译出符合信、达、雅要求的专业文献资料,做到学以致用。
参考文献:
[1]刘怡.电子技术类“专业英语”课程的探讨[j].电气电子教学学报,2004,4,26(2).
信号专业自动化论文范文3
论文摘要:文章要介绍的是变电站综合自动化系统的发展趋势和重要性，提出了变电站综合自动化基本概念，并对系统结构、通讯方式和能实现的基本功能及变电站自动化的发展前景进行分析。
一、概述
电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。
二、系统结构
目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：
（一）分布式系统结构
按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。
（二）集中式系统结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足：
前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能。
软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐。
组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。
（三）分层分布式结构
按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层(站级测控单元)和就地单元控制级——间隔层(间隔单元）的二层式分布控制系统结构。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。
这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：
可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行；段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断，比如长期霸占全站的通信网络。
可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。
三、常见通讯方式
目前国内常采用以太网通讯方式，在以太网出现之前，无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通讯速度缓慢的缺陷。现场总线的应用部分地缓解了便电站自动化系统对通信的需求，但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘，以太网的应用，使通讯问题迎刃而解。常见的通讯方式有：
双以太网、双监控机模式，主要是用于220-500kV变，在实现上可以是双控机+双服务器方式，支撑光/电以太网；单以太网，双/单监控机模式；双LON网，双监控机模式；单LON网，双/单监控机模式。
四、变电站自动化系统应能实现的功能
微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能：故障记录；存储多套定值；显示和当地修改定值；与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。
数据采集及处理功能：包括状态数据，模拟数据和脉冲数据
状态量采集。状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。模拟量采集。常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值。馈线电流，电压和有功、无功功率值。
事件记录和故障录波测距。事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。
变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。
控制和操作功能。操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。
防误闭锁功能。系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。
数据处理和记录。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：
断路器动作次数；断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；控制操作及修改整定值的记录。
根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。
人机联系系统的自诊断功能。系统内各插件应具有自诊断功能，自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。
本功能在常规远动“四遥”的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。还应具有同调度中心对时，统一时钟的功能和当地运行维护功能。
信号专业自动化论文范文4
论文关键词：模拟变电所；运动监控系统；微机保护
论文摘要：介绍了西南交通大学建成的教学用模拟变电所实训基地的结构、功能、特点、实践项目。使用表明，该基地具有国内领先技术水平，完善的教学、培训和科研的综合功能。由于采用最新的远程监控技术，该变电所可作为目前铁路牵引变电所技术改造的参考。
0引言
西南交通大学有部分直接服务于铁路现代化建设的专业，其中“铁道电气化”专业作为教育部、铁道部的重点特色专业而一直受到重视。
分布于铁路沿线的牵引变电所，是电气化铁道供电的枢纽。随着我国电气化铁路和城市轨道交通的发展，变电所综合自动化技术水平的不断提高，对从事牵引变电所设计、运行、管理等方面的专业技术人才的需求数量增加，同时对其掌握知识的广度和深度特别是具有较强的实践动手能力方面提出了更高的要求。因此，在教学环节中，应加强学生理论和实践相结合的能力的培养。在教育部“示范性教学实践基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校区建成一座集教学、实习、培训和科研为一体的模拟变电所实训基地。
1模拟变电所简介
我校模拟变电所分为两期建成:
I期是与实际变电所相同的开关控制屏柜和继电保护屏柜、中央控制盘、交直流电源盘、以及自行设计的模拟负载电量和故障盘。如图1所示。
Ⅱ期是模拟一段地方电力网或电气化铁路的环境下，一个调度中心使用远动监控系统控制的五个变电所，图2是这五个模拟变电所的一次接线图。该项目综合了地方与铁路、不同主变、不同接线类型的各种变电所，且负载的大小和相位均可调节，其中S”模拟变电所采用了WBH-891型电铁主变微机保护装置、WKH-891型电铁馈线微机保护装置、DQWC-03牵引变电所二次设备测试系统。
模拟变电所中被监控设备的位置状态信号、保护动作信号、预告信号、事故信号等遥信信号通过电缆与RTU (Remote Terminal Unit远方终端)的开关量输人/输出模块相连接，电流、电压等遥测信号将通过信号变送器柜，输人RTU的模拟量输人模块;控制中心下发的遥控命令，通过以太网传输，实现遥信、遥测、遥控的功能。远动监控系统结构图如图3所示。RTU是采用施耐德电气公司的PLC系列中模块式结构的Momentum，其编程软件Con-cept是一个基于Microsoft Windows环境的编程软件套件，具有很强的设计性、可扩展性;主站组态软件iFix支持工业标准，具有开放性、可组态性、兼容性及可开发性。
为了比较和研究，我系的教师正在进行一系列的科研开发，其目标是在模拟变电所二次系统中采用测控、保护一体化的分布式控制系统(DCS)实现变电所自动化管理，其结构图如图4。
2教学实践基地的开发
1)校内学生及现场工程技术人员，可对照变电所各种屏柜，提高阅读二次系统接线图、安装施工图的能力，通过开闭操作、设置故障等项目的训练，可以培养他们对现场运行中出现的故障的分析和处理能力，包括一次设备的故障范围的判断、二次系统的故障判断、查找和处理。
2)变电所基本电器及二次接线方面实训项目n个。如断路器结构、原理;断路器参数的测量与调整;变电所二次接线、电缆的数字编号法以及“相对标志法”的识别;二次接线盘后安装图及实际安装技术;变压器控制、保护盘结构、接线、检测、调试及整套保护联动实验(包括整定计算);在以上各盘设置不同故障(可达几百种)练习查找及消除故障的方法等。
3)运动系统遥测、遥信信号源接线的校正及采集的遥测量的精度实验。
4)利用便携式计算机对遥控设备进行合、分实验，让学生了解远动系统是如何驱动被控设备动作。
5)利用一般的浏览器访问各RTU中PLC的网页，实时了解该PLC的运行、通信等状态的实验。
6)上位机各种功能的校核实验。通过该实验让学生了解调度员的工作职责、工作内容、iFix软件的各种功能的使用，从而对远动系统有更深层的了解。
7)利用组态软件Concept对PLC进行配置，使学生熟练掌握利用Concept按照所用的PLC型号及设计要求对PLC进行配置;利用Concept对PLC遥控、遥信和遥测功能的编程，使学生熟练掌握Concept编程方法。
8)自动化组态软件iFix系统的安装，熟悉掌握iFix系统软件的运行环境及其安装过程。
9)通过在iFix系统新增6#模拟变电所的实验，使学生了解iFix系统的可组态性及可扩展性。
10)进行继电保护单体测试及数据管理。
11)进行继电保护盘上测试及数据管理。
12)微机保护装置的调试与特性实验。
3实践意义
模拟变电所实训基地自1998年投入使用后，至今已连续培训了五届毕业生和一批现场工程技术人员，经总结，其实践意义在于:
1)为学生提供专业技能训练的条件与场所。能完成供变电工程、继电保护、变电所二次接线、微机监控技术等几乎全部专业课程的大量综合性实验，以及电气设备的实际操作技能、检修调试技术、查找故障及排除方法的实际训练。而且充分利用学校具有的学科优势，以模拟变电所为基地，配合学生专业课和专业基础课学习，开发如电工理论、电气装备、自动化、计算机应用、网络与通讯等领域的多个应用性、研究性实验;同时由于人员和设备的集中，能够按项目组织学生进行综合性实训，尽可能使学生参与以教师为主导的科研活动。
2)对于现场技术和施工人员，很重要的一点就是要能阅读二次回路图纸、熟练地掌握接线、配线工艺，能查找和处理运行故障和设计缺陷。通过实地培训，能大大的提高他们的读图、判断、查找、处理故障的能力。该基地于2000年为乐山电力股份有限公司培训和考核职工283人，取得良好的效果。
3)目前西南地区铁路已完全实现电气化，全区拥有牵引变电所200多座，其中大都为上世纪70~80年代所建，技术水平落后。而我校模拟变电所实训基地的建成，对其技术改造具有借鉴的意义，在应用新技术、新设备和进行技术创新方面起到示范的作用。
4结束语
信号专业自动化论文范文5
关键词：测试技术及仪器；导论；教学
作者简介：王平（1977-），男，浙江杭州人，南京航空航天大学自动化学院，副教授。（江苏 南京 210096）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0119-02
一、在本科教学中开展本专业导论课程的必要性
测控技术与仪器专业是建立在精密机械、电子技术、光学、自动控制和计算机技术基础上，以工为主，多学科综合的专业，探讨各种精密测试和控制技术的新原理、新方法。开发激光、传感器、光电检测和计算机等新技术在精密测试仪器仪表中的应用，及以计算机技术为中心的面向机电运动、面向自动化生产的控制技术，使精密仪器仪表及测试和控制技术向高精度、动态、自动化、综合和多功能等机电一体化和信息化方向发展。因此，本专业本科教学具有鲜明的特点，包括：
1.课程门类较多，具有交叉学科特征
本专业的主要课程包括机械设计基础，电工电子学、微机原理与应用、自动控制、光学、测控电路、光电检测技术、传感器技术、智能仪器仪表设计、电路分析基础、电子技术基础、误差理论及应用、计算机程序设计、微型计算机原理与接口技术等，涵盖机械、电子、计算机等多门类的主干课程，课程信息量大。
2.注重复合能力的培养
本专业从培养人才方面来看，培养包括面向零件几何精度参数、机械量和热工过程参数的计量测试和控制技术，及仪器的应用和开发研究的高级工程技术人才，广泛适用于质量监督部门、机械、电气、汽车、造船、航空、航天、动力、冶金和石化等多方面产业和科研部门对人才的需求。因此，学生必须掌握机、电、计算机等多个领域的专业技能。
而本专业的学生入学情况则比较复杂，呈现如下几种特点：很多学生是在高考时报考的是通信、电子、自动化等其他热门专业，后经过调剂进入本专业学习，对本专业的特点缺乏认识，对于本专业课程多、跨学科能力培养的情况不太了解；存在与高中学习习惯的衔接问题，对大学学习的主动性不够；对于90后的新一代本科生而言，普遍对于社会具有一定程度的认识，面临较大的竞争压力，但是对于本专业的就业前景以及如何提高自身的就业能力还缺乏清晰的认识。
针对这种情况，在高等学科开展本专业的导论课程对刚入学的学生进行专业特点、课程体系的设置、就业情况等方面的介绍和学习引导是非常必要的。
二、课程的教学目标和难点
本课程的教学目的在于初步建立起概念体系，了解专业的知识体系以及后续学习的科目，明确课程之间的衔接关系，合理分配时间，明确学习目的、用法。此外，应使得学生了解专业的应用和发展过程、发展前景、毕业分配和可能职位。
本课程的教学难点在于，本科新生不具备本专业的基本知识，只能用大量的、实例、类比去定性解释基本概念以及课程体系结构，教学内容的深浅较难把握。同时，导论课的课时一般较少，通常在16学时左右，如何在短时间内让学生建立对专业的初步认识具有难度。
三、课程内容
本课程通过4部分进行讲授，主要包括：
1.基本概念
如测控技术、仪器仪表定义的介绍，包括什么是仪器仪表以及测控技术，并对现实生活中的仪器仪表分类举例，包括医疗、家电、工厂自动化、军事领域、航空仪表、宇航测控等应用的介绍；仪器的历史简介以及仪表的最基本功能组成部分，包括传感器、信号处理、转换、传输部分、信号显示、与人交互部分等；仪器仪表的分类，以及各部分功能的演变、评价指标等。
2.介绍传感器技术
包括其基本概念、分类、相关课程（如“传感器技术”），以及性能指标（包括静态指标、动态指标等）。介绍信号调理，用图示方式介绍噪声概念，模拟信号放大、模拟信号滤波的作用，以及相关课程（如“模拟电子技术”）；介绍信号处理，包括频谱分析、滤波等应用简介以及实现平台，包括硬件平台、软件平台及工具简介；介绍相关课程如“数字信号处理”、单片机、DSP等相关技术；介绍可靠性设计，包括特定条件、特定时间、完成特定功能的含义；介绍一般可靠性设计方法，包括电源、信号调理、屏蔽、改善应用环境等方法；介绍通讯技术，简单介绍通信技术的基本概念。
3.课堂讨论
课堂讨论仪器仪表的设计方法，回顾仪器仪表的评价指标，并讨论选择如下功能模块的实现技术：包括传感器的类型、原理、使用环境、寿命、精度、厂家、成本、对后续处理的要求；处理部分采用什么结构，模拟电路部分设计、模数转换设计、数字电路部分设计主要芯片选择、处理结构和算法；仪器整体结构，包括PC虚拟仪器结构、独立仪器结构，以及显示方式、输入方式以及主要模块的选择；根据信息存储要求、存储手段、数据导出特征选择存储技术；并考虑可扩展技术，如多台仪器能否联网、如何协调工作、选用何种协议等问题。
4.总结
仪器仪表（检测技术）与别的学科的关系以及检测技术在工科体系中的地位，指明信息学科的最前端，使用最广泛，需求最迫切。
四、教学方法的运用
传统的教学方法手段单一，缺乏交流，尤其专业导论课程内容抽象，教学效果往往不理想。为了取得较好的教学效果，可以采用以下方法：
1.精心制作PPT教案
由于教学内容是以专题形式组织，且尚缺少成型的教材，因此需要制作教案。采用文字、图像、声音、视频等多种媒体表现形式，以利于将背景知识及应用情况讲透。教学过程中利用大屏幕投影的优势，将一些需要教师在黑板上动态演示的过程作成FLASH动画，既可以在课堂上演示，也可以由学生在课后自己观摩。
在应用实例讲解中，对现实生活中的仪器仪表分类举例：医疗器械：例如心脏起博器、肠胃镜、X光、B超、核磁共振、检测监护仪器等，反映了检测技术造成医疗手段的进步；家电行业中空调、热水器、GPS定位导航系统技术进步造成消费者舒适度的提高；在工厂自动化中对温度、压力、转速的测量，以及生产需要的信息资料的获取等；在军事领域，包括对敌监控等直观、学生感兴趣的应用作为切入点介绍。在对传感器的定义介绍，举例包括：温度传感器，可以是双金属片：温度转换为机械变形；热电偶：温度转换为电压；数字传感器：温度转换为数字量等不同类型，但是功能相同。对信号处理、转换、传输部分的介绍，采用图表方式，表现各种信号处理、转换、传输举例：在信号显示、与人交互部分，用图举例，包括指针表盘、LCD显示、计算机屏幕等。在介绍评价指标时，以测温度为例举例，对于体温、环境温度、实验室精密生化反映温度控制、发电厂生产车间炉温监测等几种情况下需要的量程以及测试精度的对比。目的在于使仪器仪表抽象的知识形象化，便于学生理解。
2.教学形式上引入课堂讨论
组织学生就感兴趣的背景问题进行课堂讨论和辩论，讨论议题包括仪器仪表的应用、就业、学科在社会上的作用、前景等有争议的问题，以激发学生的学习兴趣和潜能，明确学习目的。
3.考核方式的选择
专业导论考核方式应采用能反映学生对专业认识掌握程度的一些方法，如采用课程论文、调研等形式，既可以避免死背书的弊端，又可以培养学生专业的兴趣。在这种考核方式下，学生不需要记忆枯燥的概念，而需要建立相应的知识体系。
五、教学效果
经过16课时的学习，大学一年级新生对于本专业的概念体系、知识体系和课程体系有了初步的了解和认识，并对后续学习的科目以及课程之间的衔接关系做了主动的调研，为今后四年的本科学习合理分配时间、明确学习目的打下了基础。此外，学生对专业的应用和发展过程、发展前景、毕业分配和可能职位均做了一定的了解。经过六年的教学经验证明，开设本课程对于学生的发展起到了明显的促进作用。
参考文献：
[1]樊秀娣.开设大学工程专业导论课程的构想 [J].同济大学学报：人文社会科学版，1994，5（1）：85-89.
[2]侯媛彬.测控技术与仪器专业导论[M].北京：北京大学出版社，2010.
[3]刘光明，于斐，周雅，等.大学低年级课程中开设专业导论课的探索[J].高教论坛，2007，（1）：37-39.
[4]罗福午.提高对于专业概论课的认识[J].中国高教研究，1992，（2）：82-85.
[5]鄢泰宁.为新生开设专业概论课有助于激发学生的学习热情[J].中国地质教育，2008，（2）：76-77.
信号专业自动化论文范文6
关键词：机组自动化；热控专业；发电机；汽轮机
随着自动化水平的日益提高，火电厂越来越多的电气系统参与到热控分散控制系统(distribute cont rol system，DCS) 控制、调节过程中。继电保护专业与热控专业虽然都是二次专业，但在各自的领域都有其独特的安全理念。如，热控专业严格执行“三取二”的防止误动、误调措施；继电保护专业则强调防止单一硬件损坏造成保护误动、拒动并且提倡采用不同原理、不同厂家设备的冗余配置来防止特殊工况下的保护拒动。因此，在实际工作中要认真对待继电保护设备和热控专业设备接口中存在的问题，取长补短，提高设备运行可靠性。
1实现发电机有功功率信号“三取二”
发电机有功功率模拟量信号直接参与到机组自动发电控制协调系统、汽轮机数字电液控制系统(digital electric．hydraulic system，DEH) 等重要控制系统中。热控专业要求提供3个功率信号以便 “三取二”，因此设计一般都会在电气系统设置7个有功功率变送器，但这些变送器电压回路却取自同一组电压互感器的二次绕组，辅助电源也取自同一个电源开关，这就带来许多安全隐患。一旦在机组运行中发生电压互感器二次绕组断线或变送器辅助电源失电，会造成变送器输出归零或功率信号减半，严重影响机组调节，甚至造成停机。
为了解决 以上问题，生产现场可考虑如下方案：
a) 发电机出口电压互感器均配置3个测量级二次绕组，参与机组协调的功率变送器分别从3个绕组取得机组电压信号输入，变送器电源可从 2 套机组不间断电源输出、保安电源取得3路互相独立的交流辅助电源。这样，功率变送器从电压信号输入、辅助电源接引上均实现“三取二”。
b) 根据继电保护反措，把电流互感器(currenttransformer，CT) 断线作为一种设备事故，允许继电保护装置动作停机。因此，功率变送器电流回路可取自同一组电流互感器二次绕组，不考虑在CT断线情况下维持机组稳定运行。
c) 热控专业需要7路机组有功功率信号作为机组调节、保护逻辑判据，其中DEH和机组协调控制系统各需3路。在不降低设备运行可靠性的前提下，尽量减少电流互感器、电压互感器二次负载，可采用双输出功率变送器。如此，每台机组配置 4个功率变送器就能满足需求，但要注意每一个变送器的二路输出分别作为协调控制系统和DEH的功率信号输入，以防单个变送器损坏致使热控“三取二”逻辑误判。
2 断水保护避免单点保护
发电机断水保护的典型方式为：热控 DCS通过定冷水母管3个压力测点测量定冷水母管压力， 经 “三取二”逻辑判断后开出一个空接点作为发电机――变压器组保护中发电机断水保护非电量保护的开关量开入，此保护延时20s作用于发电机全停。
采用这种配置方式，当保护回路中 DCS与电气保护接口的电缆故障、DCS的数据输出(dataout，DO)模块故障、发电机――变压器组非电量开入板故障等单一硬件损坏时，都将引起保护误动停机或保护拒动。为解决这些问题，可以采用以下两种改进方案 ：
a) 方案一，热控 DCS按定冷水母管压力“三取二”判断发电机断水后，延时15s 关主蒸汽门，取消发电机――变压器组的发电机断水保护。
b) 方案二，发电机断水保护由热控DCS提供3副独立的接点给发电机――变压器组保护，通过“三取二”逻辑判断，实现断水保护。
在这两种方案中，方案一的主要优点是：首先，实现简便，不涉及发电机 一变压器组保护硬件变动，只需修改热控 DCS中断水保护逻辑即可；其次，保护动作后启动发电机――变压器组保护程序跳闸出口，需“主蒸汽门关信号”和“发电机逆功率的功率值超过整定值”两个条件同时满足才能停机，解决单点保护问题；再次，提高保护动作可靠性，发电机――变压器组保护中程跳逆功率双重化配置，任一套动作即可切除故障，防止拒动；最后，保护改动满足发电机断水运行时的安全要求。依据发电机断水曲线，在发电机满载时，允许的断水运行时间为 20s，当发电机断水时，DCS延时15s关主蒸汽门，此时发电机电流必然满足“在 2min内以1min变化50％的速率下降到额定值的15％”的要求，而程跳逆功率保护动作时间很短，满足保证发电机安全的要求。
与方案一相比较，方案二没有明显优点，涉及发电机――变压器组保护硬件和软件修改，实施复杂，但也能避免由于电缆、非电量开入板等设备单一元件损坏造成的保护拒动和误动。
3 交流采样测控装置与变送器功率采样一致性问题
作为典型设计，发电机有功功率变送器使用三相二元件变送器。即变送器接入U、V相线电压Uuv和V、W相线电压Uvw，接入U相电流Iu和 w相电流Iw，发电机有功功率为：
式中：φu为和的夹角；φw为和的夹角。
三相二元件功率变送器测量功率是建立在“三相电压电流对称平衡的被测对象”假设基础之上的，只有完全对称的三相电气系统，才满足以下几个条件：
,
,
.
式中：为 U相电流与 U相电压实际夹角。
现场发电机实际电流、电压很难完全满足以上数学关系。因此，当电流、电压不完全平衡时往往会带来测量误差。随着交流采样设备的广泛应用，现场测控系统对发电机有功功率采样均为三相三元件，计算公式如下：
.
三相三元件交流测控装置由于分别计算相功率，因此能够在不平衡的条件下准确测量被测对象功率。表1是现场对 FPW一201型三相二元件功率变送器、FPW一3O1型三相三元件功率变送器和NSD一500型交流采样测控装置在V相电流不平衡时的测量准确度对比。
当三相二元件变送器使用在热控协调系统时，由于机组实发功率测量值低于或高于发电机实发功率值，造成机组无法满出力运行，导致机组发电量减少。因此，功率变送器应设计成三相三元件功率变送器．确保机组协调品质良好。
4 结 论
总之，热工自动化系统的发展趋势是高速化、智能化、一体化和透明化，通过优化发电机功率变送器的电压回路，提高了机组协调控制系统、DEH的运行可靠性，在电压互感器一次断线、二次断线故障时，能够保证机组 DCS的可靠运行。功率变送器由二元件改为三元件，提高功率测量准确性，保证机组协调的调节精度。改进断水保护的配置方案，有效解决由于继电保护设备或DCS 单一元件损坏造成的机组非计划停运。
参考文献：
（1）席建国. 电力系统继电保护技术发展历程和前景展望[J]. 黑龙江科技信息, 2009,(26) . （2）肖文祥. 微机保护装置抗干扰的几种措施[J]. 云南电力技术, 2004,(02) .
