随着采煤自动化技术的发展,对煤矿井下供电系统可靠性、安全性和连续性的要求越来越高的要求,因此对矿用隔爆型高压开关智能综合保护系统的研究具有重要的理论和应用价值。随着微机保护的发展,一些新的保护原理和方案,受到越来越多的关注,并逐步得到实际应用。然而这些新方法在改善保护性能的同时也对微机保护装置的计算精度、速度和寻址空间等提出了更高的要求,因而也对构成微机保护装置的硬件平台提出了更高的要求。针对以上问题本文提出了一种新的微机保护设计方案,设计了一种基于DSP 和单片机双CPU 结构的微机保护系统,并应用于高压开关装置当中DSP 作为主CPU 芯片主要完成数据采集、数据处理和保护等功能,8051 作为从CPU 主要完成键盘处理、液晶显示处理和通讯等人机对话功能。此双核结构具有并行工作,分工明确的优点,既保证了继电保护的速动性,选择性、灵敏性和可靠性,又实现了实施测量的高精度。 本文首先根据矿井高压电网的实际情况,从理论上分析了矿井高压电网常见故障的电气特征,并参照相关标准制定了相应的保护原理和动作指标,尤其是针对矿井供电系统中普遍采用中性点不接地的情况,采用了“基于零序功率方向型”的选择性漏电保护原理。然后分析了交流采样、直流采样方法的优缺点,确定了高压防爆开关保护系统的采样方式。 保护系统的硬件是实现保护原理的平台,其稳定性和可靠性直接影响到保护功能的实现。本微机保护系统是基于DSP 和单片机的双CPU 微机线路综合保护测控装置,DSP 的采用大大提高了保护装置的数据处理速度,双CPU 结构大大提高了装置的可靠性。另外,该装置不仅可以完成继电保护功能,而且紧随当前电力系统自动化发展的需要,还可以完成测量、控制、数据通讯的功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通讯一体化。
上传时间: 2013-05-17
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随着经济的发展、生产管理自动化水平的不断提高,将传统的仪表、现场总线和以太网技术相结合,研制带有总线接口的现场智能检测仪表及远程网络传输系统成为业界关注的热点。本文对困内外该课题的研究现状进行了详细分析,提出了一种基于CAN总线的智能仪表远程传输系统的设计方案。 本文首先分析了课题的关键问题所在,并阐述了系统的总体设计方案。接着对系统的软硬件设计进行了详细的论述。在设计中选用C8051F040单片机作为现场智能检测仪表的核心处理器,设计了信号调理电路、CAN总线接口电路和人机交互接口等,实现了对水体环境中温度、pH、盐度、浊度等常规参数的检测,以此仪表作为CAN总线节点并通过CAN接口向总线发送检测到的参数数据。还设计了基于ARM7处理器LPC2292嵌入式CAN—Ethernet网关。在网关硬件平台设计完成的基础上移植了嵌入式实时操作系统μC/OS—Ⅱ,在此基础上实现了一个经过裁剪的适合嵌入式系统应用TCP/IP协议栈,并实现了嵌入式Web服务器,以此网关作为CAN总线主节点接收总线上的数据并保存在网关中。这样,监控中心管理人员通过IE浏览器访问嵌入式CAN—Ethernet网关的Web服务器,就能够在浏览器的Web页面上动态显示保存在网关中的智能仪表检测的实时数据。 本系统在实际测试中运行稳定可靠,通过对运行结果和性能的分析可知,将工业以太网和CAN总线技术与智能仪表结合起来,将现场智能设备的各种信息传到远离现场的控制室,可以实现某些特殊或危险的无人值守场合的监控,使生产中的事故降到最低点,同时易于设备的后期维护,能给企业带来可观的经济效益。同时本系统是一个全开放式系统,具有很强移植性和技术升级空间,可以很容易地应用到其他监控领域如国防军工、海洋地质、环境生态等各行各业,具有良好的发展前景。
上传时间: 2013-04-24
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在能源日渐枯竭、环境污染日益严重的今天,太阳能作为一种新兴的绿色能源,以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点,受到人们越来越多的重视。作为太阳能利用的一种有效方式,光伏发电技术得到了迅速地发展。 光伏充电控制系统是光伏发电系统中重要的组成部分,光伏电池将太阳能转变为电能,蓄电池将转化出来的电能储存起来,充电控制系统在该过程中起着枢纽作用。本文以光伏充电控制系统作为研究对象,从系统的参数选择、拓扑结构、控制策略、最大功率跟踪及蓄电池的保护等方面作了详细的分析和研究。论文主要工作如下: 1)本文详细介绍了最大功率点跟踪技术在光伏充电系统中的应用,分析和比较了常用的最大功率点跟踪方法的优缺点,讨论了一种改进的MPPT算法--“山峰”逼近法。与原有的跟踪方法相比,该方法具有良好的启动特性,最大功率点跟踪精度、系统对外界条件变化的响应速度和运行的稳定性都有一定的提高。仿真结果表明这种算法能够准确地找到最大功率点。 2)通过对蓄电池充电特性和常用充电方法的分析,制定了本文所采用光伏充电方法,其充电过程分为最大功率充电、恒压充电和浮充电三种状态。该方法综合了恒流充电快速、安全的优点和恒压充电能够控制过充电以及在浮充状态保持电池100%电量的优点。 3)分析和比较了不同光伏充电控制系统的结构、性能和特点,确定采用Buck拓扑作为智能光伏充电系统的主电路结构,该电路结构简单,运行可靠,可以满足最大功率跟踪和光伏充电的要求。给出了该系统主电路、控制电路各元件参数的选择和系统的软件设计流程图。 4)根据前面的理论研究,本文设计制作了智能光伏充电控制系统的实验样机,并进行了实验研究,获得了良好的实验结果。
上传时间: 2013-07-20
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智能化住宅小区,是指在一定范围内通过有效的传输网络,将多元住处服务、物业管理、安防以及住宅智能化等系统结合在一起,为该小区的服务与管理提供高技术的智能化手段。从而实现快捷高效的超值服务管理和安全舒适的家居环境,使业主生活得更安全、更方便。 随着国民经济和科学技术水平的提高,特别是计算机技术、通信技术、网络技术和控制技术的迅速发展,促进了智能小区在我国的推广和应用。目前这些小区的智能化建设大多数是采用Lonworks、FF等现场总线技术。但是现场总线协议标准化程度还不成熟,且成本较高。随着宽带Internet进入家庭,利用Internet来构建智能小区已成为大势所趋。 本文介绍了一种基于以太网和FPGA的嵌入式智能小区管理系统的组建方法。首先,以Altera的FPGA为核心,通过在外围添加适当的存储设备和通信接口设备,构成一个嵌入式系统的硬件平台。其次,在此平台的基础上,通过在FPGA中定制Nios Ⅱ软核处理器以及在外围的Flash存储器中下载uClinux操作系统,从而构建出一套资源丰富的嵌入式操作系统。该系统带有一个网络功能齐全的Web服务器。最后,将此操作系统作为智能小区的楼宇集中器,再根据需要配置适当的采集器和显示器,就可以组建成一套功能强大的智能小区管理系统。它可以完成图像抄表、定时图像采集、实时温度监控、楼宇广播、智能语音报警等功能。 这种利用当前流行的嵌入式系统来组建的智能小区管理系统,不但实现简单、功能强大;而且节约布线、成本低廉。因此具有很高的性价比,相信在未来有较大的市场潜力。 本文主要包括如下几个部分:系统硬件结构设计,包括系统的原理图构建和PCB板的绘制:系统核心处理器设计,包括Nios Ⅱ软核CPU的设计方法、外围存储和通信器件的添加及设计方法;嵌入式操作系统uClinux的相关知识及移植方法:系统的软件结构设计,包括图像采集、温度采集、LCD显示等CGI程序设计,以及单片机语音报警程序设计等;最后给出了调试情况以及一些试验结果。
上传时间: 2013-04-24
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基于电子鼻技术和嵌入式技术的智能乙醇电子鼻系统是针对乙醇气体浓度检测的集成系统,可以在规定的温度、湿度和气压条件下,分析测量出气体中乙醇含量,具有广阔的应用前景。本文中智能乙醇电子鼻系统的研制涉及到测量人体肺深部气体中的乙醇含量,即呼出气体中的乙醇含量BrA.(breat.alcoho.concentration),然后根据比例关系得出人体血液中的乙醇含量BAC(bloo.alcoho.concentration),本文的研究内容如下: 第一章提出了课题来源及研究意义;在此基础上分析电子鼻技术和嵌入式技术的国内外研究现状,涉及到乙醇电子鼻、气敏传感器,以及嵌入式操作系统等技术;然后根据这些技术特点,确定了本文的研究内容和实施路线;最后,给出了论文的框架结构。 第二章分析系统需求,结合嵌入式技术理论,确定系统硬件方案和软件方案;在硬件方案中涉及到信息的处理、存储、通信等,在软件方案中涉及到嵌入式操作系统、文件系统、GUI系统的选择;对于乙醇电子鼻传感器方案,详细论述了乙醇燃料电池的工作过程及原理;最后,制定了智能乙醇电子鼻系统的总体技术及实施方案。 第三章着重阐述了系统的硬件设计过程,采用模块化思想,分阶段、分步骤地设计了硬件电路:分别从中央处理单元、信息采集及预处理、数据显示及报警、数据通信、数据存储、人机交互这六个方面,详细描述了硬件电路的工作过程和原理;至此,搭建出了硬件平台。 第四章主要描述了系统的软件设计过程,按照软件开发的流程,从系统引导代码BootLoader的编写,到嵌入式操作系统μClinux的移植,再到文件系统JFFS2的移植,最后到MiniGUI图形库的移植,都一一详细论述了实现过程;至此,搭建出了系统的软件平台。 第五章基于搭建的软件平台,阐述了系统相关驱动程序的开发过程、操作界面和应用程序的设计过程,给出了系统的界面图与操作流程图,明确体现了系统的功能模块;至此,完成了智能乙醇电子鼻系统的驱动及应用程序开发。 第六章和第七章,针对智能乙醇电子鼻系统的测试分析,搭建了系统测试平台,指定了符合本系统的测试指标及标准;对测试结果进行详细分析和对比,得出了系统性能的评价。根据这些评价,提出了系统的不足和今后要进一步研究和完善的方面。关键词:乙醇电子鼻;嵌入式系统;燃料电池;ARM;μCLinux操作系统
上传时间: 2013-07-24
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温度的测量在工业领域最为常见,随着电子技术、计算机技术的飞速发展,对现场温度的测量也由过去的模拟刻度温度计、指针温度计向数字显示的智能温度计发展,而且,对测量的精度要求也越来越高。目前,尽管市场上也有高精度的温度测量仪,但一般价格都很昂贵。传统的8位单片机已经越来越不能适应日渐复杂的应用需求。友好的交互界面、网络互联功能、智能化的软件、高效的数据处理几乎成了智能化系统的共同需求。随着嵌入式系统的迅猛发展,这种应用系统正逐步取代传统的以PC为中心的应用,成为未来智能化仪表中的主力军。本文立足于设计一种通用性强的测温系统,可以在软硬件两方面适应多种测温元件,为系统日后升级带来方便。 本论文以对通用Linux操作系统在32位ARM微处理器上进行移植并对其实时性进行了改造。研制了铂热电阻高精度温度监测系统,阐述了其具体技术指标及相关实现方法。系统以S3C2410为硬件核心,开发了主板及数据采集调理电路。构建了以微处理器S3C2410、闪存FLASH、存储器SRAM、A/D、键盘、显示器为一体的温度监测的硬件平台。在此硬件平台上嵌入RT—Linux嵌入式实时操作系统,构建系统的多任务管理,最终完成了本课题的设计开发。
上传时间: 2013-06-07
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随着当今生产力的发展和技术的进步,生产设备的自动化程度越来越高,传统的监控手段已不能满足生产自动化、智能化和网络化的需求。智能巡检终端作为生产安全的重要辅助设备,能在复杂环境下实现对多设备多信号量的实时采集和处理,可以作为解决生产设备安全运行的主要手段之一。近来年嵌入式技术以其强大的处理能力、高度的可靠性在微控制领域的应用越来越广泛。无线通信技术,特别是GPRS无线网络技术的快速发展。使互联网等宽带数据网络与无线通信网络实现互联,能够大大提高无线监控效率。在分析研究了当前国内、外设备巡检系统研究现状,并结合嵌入式技术和GPRS无线网络通讯技术的基础上,根据实际项目企业的具体生产要求,论文提出了一种基于GPRS无线通信技术与嵌入式技术的无线智能设备巡检系统。 本系统采用三星公司的ARM920TS3C2410芯片作为系统处理器,处理器从外部传感器采集到的相关数据,如:温度、湿度、压力等,通过SIM—300GRPS无线通讯模块的AT命令将数据通过无线网络传送到移动运营商GPRS网络中,然后将数据传送到生产监控中心(指定IP地址或域名)监控中心,监控中心可以通过专门软件对从各监控点传递的数据作出分析处理,并通过GPRS网络将相关控制命令反馈给各个监控点。 本课题主要工作集中在两个方面:一方面是GPRS无线收发设备硬件实现,在这一部分涉及到模块硬件功能设计、无线模块、嵌入式处理器的选型;另一方面是软件设计,给出了系统软件开发流程,完成了各模块的开发工作。研究和试验表明,该系统具有价格低廉、稳定可靠的特点,能满足远程无线数据传输的实际需求。
上传时间: 2013-06-01
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比例-积分-微分(PID)是过程控制中最常用的一种控制算法。算法简单而且容易理解,应用十分广泛。但由于应用领域的不同,功能上差别很大,系统的控制要求及关心的控制对象也不相同。数字PID控制比连续PID控制更为优越,因为计算机程序的灵活性,很容易克服连续PID控制中存在的问题,经修正而得到更完善的数字PID算法。本文以三相全控整流桥阻性负载为实际电路,控制主电路电压,旨在提出一种智能数字PID控制系统的设计思路,并给出了详细的硬件设计及初步软件设计思路。 PID控制系统采用高性能、低功耗的ARM微处理器S3C44BO作为核心处理单元,内部的10位ADC作为信号采集模块,采用了矩阵键盘和640*480的液晶作为人机接口;串口作为通信模块实现了上位机的监控。采用芯片内部自带的PWM模块,输出16M Hz PWM信号并经过一阶低通滤波器得到0~5V的控制信号用于触发主电路控制器,实现PID整定。 软件方面,分析和研究了uC/OSⅡ的内核源码,实现了其在32位微处理器上的移植,作为管理各个子程序执行的系统软件。选用了图形处理软件uC/GUI用于完成LCD显示及控制。PID算法采用了增量式数字PID算法,采用规一化算法进行参数选取。上位机部分采用了C#语言进行编写。另外,采用了RTC(Real Time Clock)作为系统时钟,可以实现系统的定时运行、定时模式切换等。在上位机上也可以方便的控制程序的执行,实现远程监控。 在论文的最后详细的介绍了智能PID控制系统在三相全控桥主电路中的具体应用。总结了调试中遇到的问题,对今后工作中需要进一步改善和探索的地方进行了展望。
上传时间: 2013-08-01
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本文完成了基于HART 的智能现场实时控制通信系统的设计。在硬件方面,本系统由四大模块组成:键盘输入模块、通信模块、DSP 和显示模块。其中,数字信号处理器是该硬件系统的主要部分。它由TMS3
上传时间: 2013-05-20
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在基于工业以太网和现场总线技术的集散控制系统中,对智能测控模板— 热电偶(TC)信号输人模板进行了设计与研究。首先对该现场总线控制系统的结构与功能进行介绍和分析,然后给出了热电偶信号输人模板的设计与具
上传时间: 2013-04-24
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