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关键词： 高炉上料控制   PLC   工业以太网  

摘要： 本文在分析了高炉上料控制系统结构的基础上,对比当今高炉生产中几种常用的控制方式,对高炉上料控制系统中的关键技术进行了研究,上位机采用工业PC机进行集中配料并监控,下位机采用PLC及其分站控制现场设备,达到可靠控制上料的目的。该控制系统在某厂高炉上料生产线已经运行,实际运行效果表明:该控制系统运行稳定可靠,满足生产工艺要求。

关键词： 单片机   门禁系统   非接触式   IC卡   硬件设计  

摘要： 本文提供了一种经济可行的门禁系统方案。此系统单片机由AT89C52为核心,配以刷卡模块、液晶显示模块、键盘模块、通信模块等组成。

关键词： 南极冰钻   传感器   测量系统  

摘要： 随着全球经济的快速发展,人类对资源和环境的索取也日益增加,两极地区由于其丰富的石油、金属等矿产资源而成为各个国家争夺的焦点。同时极地地区在军事战略、科学考察、环境保护等方面也有着极其重要的价值,是一个国家国际地位、综合国力和发展能力的直接体现。随着南极勘探活动的迅猛发展,各国对极地科考技术的研究也日益深入,冰层钻井取芯技术作为极地科考的主要手段之一,得到了世界各国深入系统的发展。 本文所做研究就是依托南极冰钻技术,设计一套安全、可靠的南极深部冰层钻探的测井仪器。仪器的正常运行与井下的工作环境及各主要模块的工作状态是分不开的,由于本系统需要在低温、高压、高振动的环境中连续长时间的作业,对系统的设计就要考虑到诸多方面的问题。本系统是对井下的钻头部分各项工作环境参数进行实时的测量并且上传,这些环境量包括温度、液体压力、钻头的方位角、倾角、钻头转速、电机电流、线缆拉力等,同时通过上位机进行显示、存储,由于极地条件恶劣,特别是井下环境更是难以推测,根据以上工程的实际要求本系统应具备耐低温、耐高压、可靠性强等特点。 因此,在钻采设备中就应该有一套精准、快速、可靠的测量系统,保证环境数据和各模块的工作状态实时地传送给井上。本文所涉及的部分就是负责对井下各项环境数据以及各主要模块的工作状态进行采集监控,并向控制系统提供实时的数据反馈,从而达到高效、安全的钻采方式。 通过该测控系统能够实时的反映钻井过程的真实工作情况,为钻井人员的现场决策提供了可靠的数据资料,保证了钻井工程的安全性、稳定性、可控性和实时性,对南极勘探活动有实际的参考价值和应用价值。

关键词： 达芬奇技术   TMS320DM368   DVR   MCVIP   嵌入式系统  

摘要： 随着计算机网络技术、视频图像处理技术的不断发展，安防行业迎来了发展的“黄金时代”，作为安防监控系统的重要设备，DVR起到越来越重要的作用，被广泛应用于学校、医院、车站等各种场所的监控系统中。本文根据实际应用需要，设计并实现了基于TI公司达芬奇处理器TMS320DM368的多路DVR监控设备，该设备基于Linux嵌入式系统，拥有体积小、稳定性好、功耗低等优点，能支持多路高质量的视频实时采集、音频数据输入、H.264压缩编码、数据网络传输、运动目标检测和本地硬盘录像等功能，此外，用户可以通过浏览器对系统功能进行远程设置。 本文主要完成了以下五个方面的工作： 1、分析并确定了设备的功能需求及性能参数，根据需求分析进行主流设计方案对比和核心处理器选型，提出了基于TI公司达芬奇处理器TMS320DM368的多路DVR监控设备硬件的设计方案。 2、完成了设备硬件原理图设计，并将整个系统分成视频I/O模块、音频I/O模块、存储模块、系统时钟模块、电源模块、其他设备接口模块等六个子模块，就每个子模块的元器件选型以及电路设计过程进行了详细的分析和说明。 3、介绍了高速电路信号完整性理论，对信号完整性的常见问题，如：反射、串扰、同步开关噪声和电磁干扰进行讨论，并给出相应干扰控制措施，在此基础上完成了本系统PCB的层叠设计、器件布局和走线设计。 4、设计并开发了设备的固件和驱动程序。首先，阐述了Boot Loader的启动过程，详细分析了UBL和U-boot引导程序，完成了UBL和U-boot的移植工作;然后，研究了嵌入式Linux系统下的驱动开发，同时分析了设备视频采集模块的工作原理，并在此基础上完成了基于MCVIP框架的多路视频采集驱动开发。 5、对DVR系统的各个子模块硬件进行焊接、调试，并对整个设备进行软硬件联调与系统测试，结果表明，多路DVR硬件设备设计方案正确、各模块工作正常，达到了预期要求。

关键词： PLC控制系统   机型   I/O   存储容量   专用模块配置  

摘要： 文章对PLC控制系统的硬件设计步骤进行了详细的总结,主要包括PLC机型选择所需要考虑的问题、I/O点数与模块的选择方法以及用户存储容量的估计,最后介绍了专用模块配置的选择与注意要点,以供参考。

关键词： 头部实体三维模型   有限元分析计算   信号发生   宽频   连续可调  

摘要： 经颅电刺激是一种在人体的头部施加合适的电压或电流,在整个头部或者局部产生电场或微电流，进而影响脑组织内的神经兴奋性,改善神经传导功能的技术。能够治疗或者辅助治疗某些头部的疾病以及神经性和精神性疾病。但是，对于经颅电刺激的研究(如刺激电流的大小，聚焦深度)，必须考虑绝对的安全性和可靠性。所以必须寻找一种可以替代实际刺激的方法，从而达到与真实情况比较接近的结果。因此，经颅电刺激的有限元分析和计算应运而生。 根据本文的研究目标和研究的立意。在本文中，基于CT的影像数据，利用MIMICS将人体头部的三维模型重建出来。而后，再利用Geomagic Studio12.0强大的逆向功能，对头部模型进行了光滑、去噪等相应的处理。从而，得到了接近真实的头部三维面模型。最后，将模型输入到ANSYS生成头部各层组织的实体三维模型，再结合不同尺寸和形状的电极片，针对分离出的头部运动皮层三维模型，进行经颅电刺激聚焦深度和最佳刺激参数(如刺激电流、频率)的分析和计算，探索聚焦深度与电极形状及尺寸和刺激参数之间的关系。 在经颅电刺激有限元分析和计算的基础上，结合实验的需要，同时基于学习的目的。本文中采用具有Cortex-M3内核、32位的STM32F103ZET6单片机，设计了一款操作简单、智能化的电刺激设备。该设备能够产生0.1Hz-5MHz可调的正弦波、方波、锯齿波，可实现两个独立控制通道的耦合输出。通过软件编程，该设备具有丰富的参数设置与显示功能。再通过配备不同的电极，可以使电刺激设备进行电流与电场治疗模式切换：导电电极用于电流治疗，绝缘电极用于电场治疗。通过最终的调试及验证，该电刺激设备输出的基本频率范围在0.1HzMHz之间，其调节的精度大约为±2%。而且，使用的时候稳定可靠，基本满足最初的设计需求。同时，也满足医疗器械相关的电气安全标准。

关键词： TRANSIENT responses (Electric circuits)   STEADY-state responses (Electric circuits)   POWER system simulation   ELECTRIC power systems   DIRECT currents   INTEGRATED circuit design  

摘要： Large-scale electromagnetic transient simulation of power systems in real-time using detailed modelling is computationally very demanding. This study introduces a multi-field programmable gate array (FPGA) hardware design for this purpose. A functional decomposition method is proposed to map FPGA hardware resources to system modelling. This systematic method lends itself to fully pipelined and parallel hardware emulation of individual component models and numerical solvers, while preserving original system characteristics without the need for extraneous components to partition the system. Proof-of-concept is provided in terms of a 3-FPGA and 10-FPGA real-time hardware emulation of a three-phase 42-bus and 420-bus power systems using detailed modelling of various system components and iterative non-linear solution on a 100 MHz FPGA clock. Real-time results are compared with offline simulation results, and conclusions are derived on the performance and scalability of this multi-FPGA hardware design. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

关键词： 宽带稀疏信号   压缩感知   欠奈奎斯特采样   硬件设计  

摘要： 受模数转换器(Analog-to-digital, ADC)采样能力的限制，以奈奎斯特-香农采样定理为理论基础的传统信息采集方式在处理宽带稀疏信号时遇到了技术瓶颈。而对ADC采样能力要求较低的欠奈奎斯特采样(sub-Nyquist sampling)方式，往往需要提供待处理模拟信号的频谱先验信息，才能完成采样后的信号重构(SignalReconstruction)过程。 近年来在信息领域兴起的压缩感知理论，为解决宽带稀疏信号采集的难题带来了新的思路。与传统的信息采集流程不同，基于压缩感知理论的信息采集方式将信号采样与数据压缩过程合二为一，既获取了输入信号中的关键成分又简化了操作步骤。采样后小数据量的信息不仅方便传输与存储，而且通过精确的算法能够完美重构原始信号。 本文的研究工作包括基于压缩感知理论的信息采集系统的框架搭建及其硬件实现研究。结合课题的技术指标，信息采集系统处理的信号类型是符合多频带模型的宽带稀疏模拟信号。该信息采集系统能处理未知先验频谱信息的模拟输入信号，属于欠奈奎斯特盲采样，称为压缩采样系统。 压缩采样系统包括信号采样模块和信号重构模块两个部分。在信号采样阶段，符合多频带模型的模拟信号首先与高速率的符号交替波形相乘，乘积通过合适截止频率的低通滤波器之后，以远低于原信号奈奎斯特率(Nyquist rate)的采样率进行采样。信号重构阶段，原始信号的支撑集(support set)能否恢复决定着信号重构的成败。在接收采样样本后，首先使用相关算法计算出信号的支撑集，然后通过模拟低通滤波器可以很方便地重建原始信号。 硬件实现部分，在理论基础上结合课题项目的技术指标要求，将压缩采样系统框架按功能分为模拟和数字两个版块，本文的硬件实现主要包括模拟版块的硬件设计以及功能调试。硬件设计主要包括电源供给、输入信号调理、信号分流、信号混合和低通滤波等模块的硬件实现。硬件调试主要分块完成了各个功能模块的调试，并验证了各模块的调试结果与硬件设计时的预期结果一致。

关键词： 传动控制   工艺板   硬件设计   软件设计   张力控制   PI调节  

摘要： 变频传动控制系统作为电气传动的成熟解决方案已经应用于冶金行业的很多方面，其控制方式，节能水平获得了各行业的认可。西门子开发的传动变频控制系统作为其中的一种，已经广泛应用于宝钢和全国的热镀锌生产机组。本文主要研究了西门子传动控制系统在热镀锌机组中的应用，并且利用电气传动控制的成熟理论，结合现场情况，设计出合乎工艺情况的控制框架。在框架的基础上进行参数设计以及应用，从而实现了一种可靠快速并且灵活的传动控制系统架构。 本课题利用了西门子的传动控制单元并采用工艺板等附加模块，通过模块化的设计完成了复杂的控制逻辑，同时解析了部分西门子传动控制内部的构架，并且对于多张力闭环控制的软件设计做了原理分析和设计。通过设计在实际控制调试过程中的结果进行验证，得出了一些有价值的结论，具有一定的参照性。 首先本文介绍了课题的控制设备的逻辑设计，从硬件角度介绍应用方案。之后介绍传动闭环控制原理，并采用西门子工艺板进行了传动控制系统的硬件设计，通过电流环，转速环以及其它闭环的说明，将传动以及其之间的相关控制进行说明。 第四章通过对软件的设计说明，阐明整个控制系统的内容以及张力和传动系统的实际工况。在第三章对于下层传动设备的控制介绍后，对张力多闭环控制进行了设计和分析，给出了张力闭环的控制方程，结合现场情况说明了实际控制效果。随后对于张力级联控制进行了研究，通过现场实际经验最后是通过现场的实际调试效果以及按照设计获得的参数计算来进行建模并且依据经验和总结得到其较为准确的计算公式，在对建模的情况分析后，得出软件设计的实际效果。 通过本文的设计内容，建立了一种更为可靠，紧密并且比PLC更为底层快速的设计框架，可以参考此类设计，应用于其他传动系统;同时通过软件设计，进行了多闭环分级张力控制的设计，应用了贴合工艺的张力控制系统。 本文的课题背景较大，涉及多闭环的控制系统，从传动单体控制闭环到工艺系统的闭环控制，从简单的电流环到复杂的张力级联控制，故就控制系统的总体思路和重要环节进行了研究。

关键词： 人机界面   Cortex-M3   硬件设计   运行环境设计   协议可重构  

摘要： 人机界面是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，在工业自动化系统中不可缺少。随着人机界面市场的不断壮大，人机界面的功能和性能也不断得到改善。本文设计了一种基于Cortex-M3的字符型工业人机界面产品，该产品已得到市场的认可。 本文分析了人机界面的系统体系结构，包括其整体框架、功能需求和技术指标，在此基础上以模块化的思想设计了硬件平台，分析了平台中的主要硬件模块，包括电源模块、MCU模块、串口收发模块、人机交互模块的硬件设计方法，并给出了相应的电路设计图。利用硬件环境，根据人机界面的功能需求，对人机界面的运行环境框架进行分析，明确运行环境的总体框架、任务管理、数据结构和软件架构，在此基础上按照功能划分模块，分别设计了组态配置下载模块、与设备通信模块和人机交互模块的底层驱动、接口和应用程序，并编程进行了实现。对人机界面的关键技术之一通信协议可重构进行详细阐述，说明了协议可重构的必要性以及如何实现的。 最后对字符型人机界面进行系统地测试，给出了测试结果和分析。通过结果可知，人机界面系统的硬件设计良好可靠、软件设计实时稳定，满足所需功能，同时系统性能满足工业现场要求。本文在最后对全文的工作进行了总结，展望了字符型人机界面在工业自动化领域的发展和应用前景。