系统设计论文范例

1风机变频调速的作用

变频调速技术有机的结合了其他技术和设备的优点，在调速系统中具有无可比拟的竞争优势，同其他调速方式相比，变频器不仅体积相对较小，具有较高的精度和较轻的质量，还采用了一系列的先进工艺，具有多样的应用功能，另外，变频器操作简单易行，具有较高的可行性，在一定意义上为其广泛应用奠定了坚实的基础。所以，近年来，变频器在工业领域中得到了广泛的应用。除此以外，变频器具有较低的成本，在调速系统中的应用也将产生更加积极的意义。变频器调速系统应用一方面能够通过降低能源消耗，有效的节约机械设备的运行成本，另一方面也能创造更好的节能效果。具体而言，风机变频调速具有以下突出作用：首先，变频调速能够促进冲击电流的减小，进而有效的防止电机启停时由电流冲击造成的一系列不良影响。其次，变频调速输入端子有正负之分，大大的减少了由交替切换造成的故障问题，减轻了相关工作人员的工作负担。第三，风机以及电机等设备采用变频调节时，可以根据负荷率的实际情况及时灵活的调整自身的转速，大大的减少了相关设备的磨损，延长了维护周期和设备的使用年限，有利于保障生产的持续、正常运行，节约了维护、检修的费用。

2基于PLC的变频器调速系统总体设计

2．1系统技术要求

首先，基于PLC的变频器节能自动通风系统中，通风机能够开展软启动，灵活地切换运行方式，通风机的运行状态可以在工频以及变频之间进行调整。其次，运行状态为变频的通风机能够以管网阻力的具体实际情况为依据对自身的转速进行自动化的调节，使风机的风量始终能够满足实际的需求，另外，还能够以有害气体的浓度为依据对通风机的转速进行自动化的调整，减少或者杜绝了有害气体浓度过高造成的影响。发生异常情况时，变频器调速系统能够及时的进行报警，并采取行之有效的处理措施，对风机的状态进行适当的调整。最后，综合应用上位机控制软件以及PLC进行监控系统的设计，能够以在线控制的方式对通风机的局部运行情况进行监视、控制以及管理，并以有关的参量为依据开展实时性的监控。

2．2系统整体设计方案

基于PLC的变频器调速系统是以PLC为主控单元，以变频通风机为被控元件，以有害气体浓度为主控参数的，以模糊控制为具体的控制算法。PLC能够运用传感器及时的在内存中录入有害气体的浓度，通过模糊控制对变频器的输出进行调节，以此对风机的转速进行全面的控制，实现清新空气、环保节能的效果。一般情况下，通风系统包含了触摸屏、气体传感器、PLC、变频器以及通风机等基本的设施设备和技术，其工作方式具有自动、手动以及工频三种，其中，手动调频方式为开环控制系统，自动调频方式为闭环控制系统。在发生故障等异常情况时，工作方式能够进行自动化的调节，有利于维护生产运行的稳定性以及安全性。

1隔膜跑偏的原因分析

成卷的隔膜在拉开过程中，由于惯性、静电等作用必然会在一定长度范围内产生褶皱或移位现象，造成隔膜在输送过程中的跑偏现象；再者输送隔膜的张力辊在加工及安装时会出现误差，使各输送辊之间产生平行度误差，也会导致隔膜在卷绕过程中跑偏；另外生产车间的温湿度变化，也会引起机械误差或隔膜张力的变化，使隔膜跑偏。从跑偏的结果可以看出，隔膜的偏移没有特别的规律，具有很强的随机性，通过设备固定的机构来达到隔膜的不跑偏是不可能的。因此必须设计一套自动检测及实时自动控制的纠偏装置，把隔膜在输送过程中的偏差控制在一定的范围内，保证电池极组卷绕成型后的质量。

2自动纠偏装置

①为放置隔膜卷气涨轴，②为恒张力保证机构，③④为导向过渡轴，⑤为纠偏执型步进电机，⑥传感器位置调节微分头，⑦为光学检测传感器，⑧为除静电棒。图中隔膜卷在气涨轴①夹紧固定后，通过过渡辊和恒张力保证机构②后由隔膜输送机构传送隔膜，隔膜首先由放卷电机从隔膜卷释放出一定长度以保证后端输送隔膜的顺畅进行，张力辊自动调节高度以保证整个输送过程中隔膜的张力恒定不变。膜的外侧端面布置有光学传感器⑦检测隔膜的位置，在隔膜边缘处于标准位置时，记录下此时的传感器光通量对应输出电压值U0作为判定门限，当隔膜发生跑偏时，传感器的光通量就会发生变化，根据当前光通量对应的电压输出值Ui与门限值U0的比较，去实时驱动执行机构予以纠正。

3隔膜偏移的检测

用于检测隔膜的位置及偏移量。隔膜输送过程中偏移量的快速、准确检测是保证纠偏系统正常工作的前提。为保证纠偏系统的及时性和高效性，根据隔膜的特性，我们选择了模拟量输出的U型光学传感器，并将其安装固定在安装基座上。光信号从传感器的上侧窗口发射，经下侧接收窗口返回，根据返回的光信号宽度判断被检测物的大小及位置。当U型传感器槽内无任何阻挡物时，上侧窗口发出的光信号几乎完全被下侧接收窗口接收，我们可以近似地认为这时的光线接收强度为100%，对应的输出电压为+10V；相反，当U型槽下侧接收窗口被完全阻挡无光信号时，我们认为这时的光线接收强度为0，对应的输出电压为0V。隔膜在传感器U型槽中位置不同，光线的透过量亦不同，对应的输出电压Ui亦不同。为使设备调试维护方便并保证不同设备的一致性，在光学传感器的安装基座上装配了调节微分头，用以对传感器位置的微调。当隔膜标准位置确定好以后，通过微调传感器的位置以设置判断基准U0（如将50%光通量对应电压U0作为比较门限值），在隔膜传送过程中，当传感器实时电压输出值Ui＞U0时，说明隔膜偏向内侧；当Ui＜U0时，说明隔膜偏向外侧；当Ui≈U0时，这时隔膜处于正常位置。

4纠偏控制系统设计

1系统架构及相关技术介绍

1.1系统设计

根据某省电力公司的具体情况，本文所设计的电力行业统计分析系统的总体架构分为数据源、数据仓库架构、数据访问架构以及元数据管理等。

1.2ETL设计

用OWB（OracleWarehouseBuilder）工具对ETL进行实现，其任务为侦测ETL事件，以便启动处理过程，同时跟踪ETL处理日志。ETL的处理过程如下：通过Excel导入管理工具或者OWB将数据源的数据抽取、转换、加载到ODS层的数据缓冲区的增量数据库中；将ODS层的数据缓冲区的增量库的数据抽取、转换、加载到ODS层的数据缓冲区的历史库；将ODS层的数据缓冲区的历史库的数据抽取、转换、加载到ODS层的统一视图信息区的增量库；将ODS层的统一视图信息区的增量库的数据抽取、转换、加载到ODS层的统一视图信息区的全量库；将ODS层的统一视图信息区的全量库的数据抽取、转换、加载到ODS层的对外数据服务接口区；将ODS层的统一视图信息区的全量库的数据抽取、转换、加载到DW（数据仓库）层。

1.3系统数据结构设计

1.3.1ODS设计

一．楼宇监控安放体系概述

1.基本概念

狭义的安防监控系统仅仅指视频监控系统，是指应用光纤、同轴电缆或微波在其闭合的环路内传输视频等信号，并从摄像到图像显示和记录构成独立完整的系统。它能实时、形象、真实地反映被监控对象，它可以在恶劣的环境下代替人工进行长时间监视，通过录像机记录下来。同时报警系统设备对非法入侵进行报警。这是一种监控当中的最重要也是最有效的手段之一，但是不是安防监控的唯一，也有自己的一些缺点。广义的楼宇安防监控系统是指所以对小区安全进行监控报警的系统的全称，其中不仅包括视频监控，也包括对讲系统、红外线监控、报警系统等等，主要包括的要素有：摄像传输显示监控系统、自动报警系统、对讲系统等。笔者认为：当前楼宇智能化趋势要求各种控制系统高度集成，顺应时代的发展，科学意义上的安防监控系统应该是广义上的，而且是高度集成的安防系统，不仅有视频设备，还有有针对小区周边地区进行监控的红外线、自动报警系统、火灾报警系统等构成的集成系统，所以仅研究视频系统是片面的。

2.发展前景

从市场需求来看，随着社会服务的发展，小区业主对安全的考虑越来越重视，而传统的巡查制度管理困难，成本高昂，所以安全防控系统对于小区管理极其重要，是为了各大型建筑、居民建筑以及别墅式建筑的发展趋势。其次，现代通讯技术、计算机网络信息技术以及自动控制技术的发展，智能化建筑技术的提升与普及，楼房的安防监控系统发展也非常迅速。未来的发展市场前景广阔，将成为建筑必备设施，而且技术手段更加先进，与数字技术的联系更加紧密。从国家政策层面来讲，政府构建和谐社区的目标将推动安防监控系统的发展与普及。，例如：北京市2010年社区主要道路视频监控设施覆盖面达到80%以上；社区平房、未封闭楼房安装使用门磁报警器、楼宇对讲器系统等设施达到80%以上。

二．国内楼宇安防监控发展现状与趋势

中国安防监控技术大致起源于上世纪60年代初故宫博物院的安防报警系统。之后的若干年，中国安防监控一直是以防盗报警系统为主。目前从市场来讲，楼宇安防监控系统已经成为城市建筑的必选项目，也是小区建设的重点项目，这几年技术发展也非常迅速，智能化建筑的发展推动了此项目的发展。但是，目前国内的安防监控体系制造商竞争激烈，一些规模较大的通信、IT、家电企业纷纷推出视频监控产品，传统视频监控市场竞争格局逐渐发生变化。更多领域的厂商进入视频监控领域，说明视频监控市场本身蕴藏着巨大的机会。但相对于网络市场的高度竞争，视频监控市场的竞争还处在相对较低的层面，参与竞争的厂商实力，包括企业规模、研发能力、营销能力等普遍不强，主要依靠价格竞争。随着数字视频压缩编码技术的不断成熟，从上世纪90年代中后期开始，基于数字视频压缩编码技术的硬盘录像机开始出现在安防视频监控领域，基于多媒体计算机的多媒体监控系统以及基于网络传输的网络视频监控系统亦成为现代电视监控系统的主流。如今，国内很多从事电视监控设备生产或系统集成的厂家已经在上述综合型电视监控系统的研发上投入了很大的精力，并已取得初步成果。未来，数字化、IP化、智能化是视频监控发展的趋势，视频监控的IT化趋势也将更加明显。

1工作原理

自动调焦系统利用精密线绕电位器检测准直镜的位置，由电位器的中心抽头取出的电压、温度采样值和接收的主控计算机距离信息送DSP进行运算，得出误差电压值。如果误差电压不等于零，DSP送出驱动脉冲，经功率模块放大驱动步进电机转动，通过机械传动带动准直镜移动，同时也带动检测电位器的转轴向减小误差电压的方向旋转，直至误差趋近于零，系统处于平衡状态，以达到最佳的成像效果。

2系统设计

2．1DSP模块

采用DSP(TMS320F2812)作为自动调焦系统核心。TMS320F2812是TI公司针对数字控制领域而推出的，具有控制精度高、速度快、使用灵活以及集成度高等优点，已广泛应用于工业自动化、光学网络以及自动化控制等领域。TMS320F2812的CPU运行速率可以达到150MIPS，数据总线为32位，内部集成乘法累加器，指令采用流水线处理，使得数据处理的能力大大增强;同时在片内还集成了128KB×16位的Flash存储器和18KB×16位的SARAM存储器。针对数字控制领域，还集成了两个事件管理器(可以发送12路PWM信号)，为电机及功率变换控制提供了良好的控制功能，还兼有死区控制功能。本系统并没有使用TMS320F2812全部外设接口，而只是使用其中的一小部分，如GPIO接口和EVA/EVB接口。由于采用可编程逻辑器件(FPGA)，使得DSP的硬件电路设计非常简单。将DSP的数据总线、地址总线、读写控制线以及中断信号线都引入到FP-GA中，根据特定的要求，在FPGA内完成时序和逻辑设计，如为TL16C654、AD7864提供地址选通信号等。由于电机的信号线、限位开关线数量很多，需要本系统的I/O口的数量较多，还需要在FPGA内完成扩展I/O口的功能。

2．2FPGA模块

选用Cyclone系列FPGA中的EP1C12Q240C8作为整个系统的时序和逻辑控制核心，EP1C12Q240C8提供12060个逻辑单元(LE)和173个I/O口，可以内嵌4K的RAM。采用模块化的设计思想，对FPGA设计进行模块分解，FPGA需要扩展I/O口的功能，产生PWM调宽波信号，还需要为TL16C654和AD7864提供片选和读写信号等。TL16C654地址译码模块:在FPGA内部，针对DSP的读写以及地址信号进行译码，为TL16C654提供读写信号以及片选等信号。AD7864地址译码模块:对DSP的地址信号进行译码，为AD7864提供读写、片选以及通道选择等信号。在设计FPGA时，采用VHDL开发语言，在Quar-tusII环境下开发程序。根据FPGA的设计框图，在设计程序时采用模块化的设计思想。每个模块都独立设计(即每个模块都是一个文件)，最后建立一个顶层文件，将各个模块有机地联结起来。

1高温导致的不利现象

1.1导致油的粘度变差。

一旦粘度变差，就会使得设备面对如下三个方面的问题。零件和系统中的油液出现大量的渗漏，泵的容积率受到影响。油液流经节流小孔或隙缝式阀口的流量增大，此时之前的工作速率就会发生改变，干扰到稳定性，而且会导致精度明显的变低。除此之外，一旦粘度变差还会导致零件表层的润滑膜变得非常薄，此时机械就会更容易受到磨损。

1.2导致氧化速率变快。

如果温度大于55℃时，每当温度增加10℃，其使用年限将降低一半。而且，氧化还会生成很多的胶装物体，使得零件的小孔拥堵，干扰系统的活动。

1.3零件因为受热而发生形变。

一旦温度变高，就会使得零件因为受热而发生变形现象，此时之前零件之间的缝隙就会改变，导致阻力变大，有时候还会导致阀门卡死。另外，这种热变形还会使得零件接触区域的润滑油膜发生变化，致使磨损变严重，进而导致液压系统的泵、阀、马达等的精密配合面因过度磨损而失效或报废。

1需求分析

开发和建设科研管理信息系统是利用信息技术和网络技术突破传统科研管理模式存在的弊端，构建代替人工、信息共享、学科化服务、数据分析的快捷、准确、高效的科研管理新模式。其工作流程是科研人员通过系统对科研工作进行日常管理，科研管理人员的工作主要是对信息的审计和更高层次的利用。而科研管理信息系统具有远程性、规范性、动态性、集约性等特点，能很好地收集、整合与传递科研信息，提高工作效率，保证科研数据的及时性和准确性，较好地解决传统科研管理带来的程序繁琐且重复的弊端。系统管理工作的动态性和参与性为科研人员提供了日常科研工作的信息化管理平台。

2系统设计

2．1基本原则与目标

研究所科研管理信息系统是基于网络的科研信息数据管理平台，在系统整体过程中要充分把握规范性、安全性、实用性、可靠性、可扩充性原则，采用面向对象的程序设计语言和模块化的软件开发方法。系统建设目标是建立一个能够覆盖研究所主要科研业务管理的计算机信息管理系统。以网络为平台，利用计算机网络技术简化人工管理流程，通过信息的一次录入，实现信息多方共享、综合分析加工和信息的批量导出导入，满足不同管理层次对各类信息的需求。

2．2功能设计

系统除了能够实现数据录入、权限浏览、报表打印、留言板等功能外，还需要实现节点推送功能、关联查询功能、统计/汇总功能和批量导入导出功能。节点推送功能:系统将业务流程串接起来，将节点任务推送给相关人员，并及时反馈相关工作任务和要求。关联查询功能:系统支持全信息的查询和关联功能，当用户需要了解一个项目时，系统能把项目相关信息一并展现给用户。统计/汇总功能:系统通过数据库层汇总分析原始数据，自动形成报表和数据，无需人工参与加工。批量导入导出功能:系统能够实现标准格式文件的批量导入，如任务书、开题报告、中期检查报告、结题报告等，也可根据需求将数据批量导出。

一、研究背景

随着电网规模的扩大，电网调度日趋复杂，为保障电网安全、经济、优质的运行，调度需实现经验型向分析调度自动化系统间需实现数据量更大、实时性更强、准确性更高的信息传输，调度自动化的系统通信面临着新的要求，传统的运动信息传输方式与调度自动化应用之间的矛盾日益突出。

然而，以往远动的信息传输大多是伴随着某个特定的自动化功能应用而开展的，缺乏全局一体化考虑。各厂商往往使用互不兼容的专有应用层协议；甚至对于一个特定的厂商，也存在许多互不兼容的应用层协议。

为了进一步提高电网的安全、经济、优质的运行，实现电网调度从经验型到分析型的转变，对电网实时信息在数据量、实时性、一致性、准确性等诸多方面提出了更高要求。从国际标准的发展动向、电力调度实时信息应用现状、以及电力调度数据网建设情况等方面综合来看，设计合理的实时数据计算机网络传输系统，满足新老应用系统实时数据传输的需求就成了必须研究的问题。

二、研究思路

本研究在多协议电力实时数据传输系统中采用了全局一体化的设计方法，形成一套系统、开放、可伸缩、易扩展、易维护、安全可靠、标准化的解决案。该系统是用于支持在计算机网络通道实现调度自动化实时信息传输的系统。由目前点对点的数据传输方式，逐步过渡到以电力调度数据网络的传输方式，优化远动传输网络方式，合理利用通道带宽，进一步提高了数据信息传输速率。通过该系统，利用调度网络能实现大范围内的不同协议和不同端系统之间的实时数据交换，满足各种调度自动化系统对实时数据交换的要求。

1.设计准则