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摘要:三维动画技术应用广泛。在课件中引入三维动画,可进一步提高学生兴趣,降低知识点难度,增强教学效果。
多媒体教学技术在中学教学中越来越普及,教育工作者制作出了各种类型的丰富多彩的课件。其中就动画内容而言,平面动画较多,三维动画还比较少见。笔者对三维动画方面的问题很感兴趣,就其在中学化学中的引入及初步应用谈谈自己的体会。
我使用的是3DStudioMAX(简称3DSMAX)三维动画制作软件。它集建模、材质编辑、修改、渲染、动画制作等功能于统一的Windows界面中,是一种大型、复杂的三维制作软件。
3DSMAX对硬件环境的要求:使用相当于Pentium300MH或以上主频的CPUl28M内存,板载4M显存的3D加速显卡以及支持1024x768分辨率的17英寸显示器。这种硬件要求今天已比较普遍。操作系统最好采用WindowsNT。对于Windows98的用户,也可使用3DSMAX,但是会遇到一些问题。首先是数值输入问题,安装完成后,建立造型时,不能输入造型的几何参数,这时将S12sys.ron字体文件拷入操作系统的字体文件夹中,即可解决。其次,可能遇到内存不足的问题,解决办法是购买内存或安装一些第三方内存管理软件。
3DSMAX的窗口界面根据实际的功能大致可分为8个区域,分别是:视图显示区,下拉菜单区、工具栏、命令面板,信息状态栏、动画控制区、视图控制区、对象捕捉区。各种工具、命令名目繁多,并且都是英文专业词汇,熟悉、掌握需要较长的时间。
作为一名基层化学教师,我曾经建立了一些化学三维动画模型。
例:建立数个在空间以各种角度旋转的乙烯分子球棍模型,其中一个渐至满屏,其余隐至最远处。
1、制作碳原子模型。打开“Create”命令面板,单击“Sphere”球体按纽;在透视图“Perspective”中拉出球体,3DSMAX自动命名球体为“Sphere01”,作为C原子;打开“Modify”命令面板,在“Parameters”参数栏输入数据,修改球体半径为所需。
2、制作两个氢原子模型。同上,建立另一个球体“Sphere02”,作为H原子,两球半径比为r(C)/r(H)=30/23:选中Sphere02,按下空格键锁定选择,单击工具栏上的“Pan”按纽,按下键盘的Shift键同时用鼠标拖动球体,在弹出的“CloneOptions”对话框中选择“COPY”复选框单击“OK”确认,复制出一个与“Sphere02”完全一样的的球体。
3、制作两个连杠。按下“Geometry”命令面板上的“Cylinder''''’按钮,在透视图中制作一个圆柱体;设高、半径为所需。
同上,复制一个连杠。
4、将各部分组成一个整体。前面建立的各部分均为独立的整体,必须将它们组合为一个整体。
首先单击“SelectcandLink”按钮,在大球上按下左键,将该球拖到一个连杠上,放开鼠标键;对其余各球、连杠同样操作;
其次,按住Ctrl键用鼠标占取各物体,将五个物体全部选中,单击“Croup”菜单上的“Group”命令,在弹出的对话框中输入“乙烯片段”,单击“OK''''’,关闭对话框,这样五个物体组合为一个整体。完成乙烯分子球棍模型的一半。在场景中移动任何一个物体,组中物体都随着移动。最后使用“Attach”命令将各部分真正结合成一个实体。
5、复制乙烯分子球棍模型另一半。
6、制作一根较长连杠,将两部分连接起来。
7、将三部分连接为一个整体,即得到一个完整的乙烯分子球棍模型。
8、复制6至7个乙烯分子模型。
9、制作动画。按下动画控制区“Anim”动画记录按钮(变为红色),移动时间滑块到50帧,将处于同等位置的数个乙烯分子边从XY平面、XZ平面、YZ平面旋转,边移至渐远,同时将一个乙烯分子各角度旋转至渐近;移动时间滑块到100帧,同样将渐近的一个乙烯分子移至满屏,并以正面呈现,其余分子移至屏幕最远;关闭动画记录。
10、单击动画控制区“Play”按钮,即可看到制作好单一个乙烯分子球模从一群分子中以各个角度飞出至满屏,其余退至最远。
1.1 电力自动化技术的概念
在科技发展的带动下,电网技术得到了长足的发展,而配电网技术的网络化程度也在不断的提高,这就为电力自动化技术的发展提供了良好的契机。电力自动化技术融合了现代化的电子技术、信息处理技术、网络通讯技术等一系列高科技技术手段。在电力工程当中,它能够帮助电力系统进行有效的远程监控和监视管理工作。电力自动化技术的应用,是电力系统得到了更加稳定的运行环境和更加优质的服务。
1.2 电力自动化技术的要求
电力自动化技术的应用要保证电力系统中各个组成部分都要符合技术要求,确保设备的安全运行。同时基于设备的实际运行情况,保证操作人员的实际控制和协调工作。利用电力自动化技术应更多的注重对安全性能方面的优化,减少事故率,以达到节省人力和物力的目的。此外,要对电力系统的整体数据和各方面的运行参数进行收集和检验,并进行相应的处理,以确保电力系统能够稳定的运行。同时,还要保证电力系统在安全、稳定、经济的条件下,发挥正常的作用。
2 电力工程中电力自动化技术的应用
2.1 现场总线技术的应用
现场总线技术是将电力工程现场的智能自动化装置和其它的仪表控制设备等连接在一起,共同构成一个多项、多站、串行的数字化、一体化信息网络。通过这种连接,实现计算机设备、智能传感器设备、数字通讯设备、控制设备等有效的融合[1]。
现场总线技术是通过利用分散电力工程中的控制功能,来实现其在电力工程中的作用,同时配备了相应的计算机设备,对被控设备的信息进行收集和处理。只需要将这些信息与计算机进行连接,然后设定相应的信息调度命令,就能实现自动运行。在实际操作中,总线设备能够实现前置机和上位机之间的配合,从下方对电力工程进行控制。然后通过控制相应的仪表设备,来提高电力系统中控制功能的性能。
2.2 主动对象数据库技术的应用
在电力工程当中,主动对象数据库技术主要是应用在电力系统中的监视系统中。这项技术的应用,给电力系统的开发、继承、封装等工作都带来了很大的帮助,也在一定程度上促进了软件技术的改革和发展[2]。实践证明,主动对象数据库技术在电力系统当中的应用取得了十分良好的效果,也受到了广泛的支持。和电力工程中其它的关系数据库相比,由于主动对象数据库技术是用来支持对象标准,因此其主要作用是对电力工程中的技术和主动功能进行技术支持。正是由于主动对象数据库技术的这些功能特点,以及其良好的稳定性和兼容性,使得其在电力系统中得到了越来越广泛的应用,并逐渐取代了其它的数据库技术。
主动对象数据库技术能够通过电力系统中的监视功能,充分的利用对象函数的作用,来实现电力系统的自动化运行。随着触发机制的使用,能够更加有效的实现和控制数据库的监视功能,也为数据的传输节省了大量的时间。
2.3 光互联技术的应用
在此过程中,它能够避免时间应电容性的负载影响,也不会受到平面的限制。同时,还能够促进电力系统的集成度提升,加强系统的监控功能。实践表明,利用电子交换技术和电子传输技术,能够有效的拓展互联网、重组编程结构,使电力工程当中的电力系统具有更高的灵活性[3]。
此外,光互联技术具有很强的抗电磁干扰的能力,能够有效的提高处理器的干涉能力,使数据的通讯和传输更加的方便、快捷。光互联技术在电力系统中的广泛应用,对电力工程的可靠性、安全性以及可信度等方面都有着十分显著的提高。
最后,光互联技术还具有采集数据、控制数据、计算数据、以及人机界面处理等多方面的功能。同时还能够进行电网的分析和其它高级应用功能。这就使得光互联技术在电力工程当中的应用变得更加的灵活、清晰,使工作人员能够更好的进行调度工作,对电力工程的发展具有十分重要的作用。
3 总结
带传动是机械设备中应用较多的传动装置之一,主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递。
带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护其他零件的优点。
1.2圆锥-圆柱齿轮传动减速器
YK系列圆锥-圆柱齿轮传动减速器适用的工作条件:环境温度为-40~40度;输入轴转速不得大于1500r/min,齿轮啮合线速度不大于25m/s,电机启动转矩为减速器额定转矩的两倍。YK系列的特点:采用一级圆弧锥齿轮和一、二、三级圆柱齿轮组合,把锥齿轮作为高速级(四级减速器时作为第二级),以减小锥齿轮的尺寸;齿轮均采用优质合金钢渗碳淬火、精加工而成,圆柱齿轮精度达到GB/T10095中的6级,圆锥齿轮精度达到GB/T11365中的7级;
减速器的选用原则:(1)按机械强度确定减速器的规格。减速器的额定功率P1N是按载荷平稳、每天工作小于等于10h、每小时启动5次、允许启动转矩为工作转矩的两倍、单向运转、单对齿轮的接触强度安全系数为1、失效概率小于等于1%等条件算确定.当载荷性质不同,每天工作小时数不同时,应根据工作机载荷分类按各种系数进行修正.减速器双向运转时,需视情况将P1N乘上0.7~1.0的系数,当反向载荷大、换向频繁、选用的可靠度KR较低时取小值,反之取大值。功率按下式计算:P2m=P2*KA*KS*KR,其中P2为工作功率;KA为使用系数;KS为启动系数;KR为可靠系数。(2)热功率效核.减速器的许用热功率PG适用于环境温度20℃,每小时100%连续运转和功率利用律(指P2/P1N×100%)为100%的情况,不符合上述情况时,应进行修正。(3)校核轴伸部位承受的径向载荷。
2结构设计
2.1V带传动
带传动设计时,应检查带轮的尺寸与其相关零部件尺寸是否协调。例如对于安装在减速器或电动机轴上的带轮外径应与减速器、电动机中心高相协调,避免与机座或其它零、部件发生碰撞。
2.2减速器内部的传动零件
减速器外部传动件设计完成后,可进行减速器内部传动零件的设计计算。
1)齿轮材料的选择应与齿坯尺寸及齿坯的制造方法协调。如齿坯直径较大需用铸造毛坯时,应选铸刚或铸铁材料。各级大、小齿轮应该可能减少材料品种。
2)蜗轮材料的选者与相对滑动速度有关。因此,设计时可按初估的滑速度选择材料。在传动尺寸确定后,校核起滑动速度是否在初估值的范围内,检查所选材料是否合适。
3)传动件的尺寸和参数取值要正确、合理。齿轮和蜗轮的模数必须符合标准。圆柱齿轮和蜗杆传动的中心距应尽量圆整。对斜齿轮圆柱齿轮传动还可通过改变螺旋角的大小来进行调整。
根据设计计算结果,将传动零件的有关数据和尺寸整理列表,并画出其结构简图,以备在装配图设计和轴、轴承、键联结等校核计算时应用。
联轴器的选择
减速器的类型应该根据工作要求选定。联接电动机轴与减速器,由于轴的转速高,一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器,例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器。减速器低速轴(输出轴)与工作机轴联接用的连周期,由于轴的转速较低,传递的转距较大,又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏移,因此常选用刚性可以移动联轴器,例如滚子链联轴器、齿式联轴器。
联轴器型号按计算转距进行选择。所选定的联轴器,起轴孔直径的范围应与被联接两轴的直径相适应。应注意减速器高速轴外伸段轴径与电动机的轴径不得相差很大,否则难以选择合适的联轴器。
目录
一绪论………………………………………………………………………1
二结构设计
三设计计算过程及说明……………………………………………………….3
1选择电动机..............................................................................................….3
2传动装置的总传动比及其分配.......................................….............................3
3计算传动装置的运动和动力装置参数..................................…........................3
4带传动设计.......................................................…..........................................4
5齿轮传动设计.....................................................…........................................5
6轴的设计........................................................................................…...........11
7轴承的选择..............................................................................................…22
8键的选择.....................................................….........................................…22
9减速机箱体的设计...............................................…......................................23
10减速器附件设计.....................................................................................….2311密封与.......................................................…........................................24
①通过在电力自动化系统中应用现代电力通信技术,能对电气自动化系统和电气设备的运行状况进行实时监控,当检测出故障后,能及时、准确地采取措施处理,迅速将故障排除,以保证电力自动化系统和电气设备的准确性、稳定性和安全性,尤其是现代电话通信技术具有的远程遥控、维护和诊断等手段,可有效推进电力自动化进程。②与常规的遥控方式相比,不需要设置专门的传输通道和线路,能利用用户电话交换网络、无线移动电话网络和有线固定电话网络等具有的便利性,以及电话通信网络不受遥控距离限制的条件,进行全天候、跨省市甚至是跨国的传送和控制。③利用移动手机、办公电话和住宅电话等,可对电力自动化系统和电气设备进行远程诊断,对于实现使用简单、安全可靠、造价低和降低维护费用具有非常重要的作用。
2在电力自动化中的应用分析
2.1移动手机短信通信技术的应用分析
随着现代通信技术的快速发展,航天技术和电话通信技术的结合,移动手机通信技术得到了快速发展和广泛应用。手机短信遥控电路技术是移动手机通信技术在电力自动化中的典型应用。以往,移动手机通过短信控制太空中的卫星和读取卫星上的传输数据,而装上蓝牙系统后,可采用无线方式接收和发射信号,且可有效控制卫星对电力自动化进行监控。其原理为:手机短信遥控电路技术集合了过滤器、短信内容提取和来电显示等模块,在移动电话控制模块内输入具有相应权限的手机号码,并编制遥控指令的短信内容后,仅具有相应资格的手机号码和正确的短信内容,才能接收短信,从而实现对电力自动化的遥控,否则,无法驱动遥控对象,将拒绝执行短信遥控命令。
2.2DTMF拨号遥控技术的应用分析
DTMF信号是一种稳定性、可靠性相对较高的实用通信技术,最早应用在程控电话交换系统中。DTMF信号包括以下2种:①高音组。包括1633Hz、1477Hz、1336Hz和1209Hz。②低音组。包括941Hz、852Hz、770Hz和697Hz。共8种频率信号,DTMF拨号遥控技术选用8选2的方式,分别在高音组和低音组中选择1个信号组成复合信号,进而形成16组特定编码的遥控信号系统。DTMF拨号遥控技术在电力自动化中的应用原理为:在远端电话控制模块中设置具有遥控权限的电话,并保证电话号码具有相应的身份遥控功能;当拨号验证通过时,通信系统能提供相应的提示,并进行相应的DTMF编码拨号,驱动相应的遥控对象动作;对于没有相应权限的电话,则不予以接听和拨号。DTMF拨号遥控指令编码方案主要包括9种:①第一路开关。遥控开启拨号编码为1*,遥控关闭拨号编码为1#。②第二路开关。遥控开启拨号编码为2*,遥控关闭拨号编码为2#。③第三路开关。遥控开启拨号编码为3*,遥控关闭拨号编码为3#。④第四路开关。遥控开启拨号编码为4*,遥控关闭拨号编码为4#。⑤第五路开关。遥控开启拨号编码为5*,遥控关闭拨号编码为5#。⑥第六路开关。遥控开启拨号编码为6*,遥控关闭拨号编码为6#。⑦第七路开关。遥控开启拨号编码为7*,遥控关闭拨号编码为7#。⑧第八路开关。遥控开启拨号编码为8*,遥控关闭拨号编码为8#。⑨第1~8路开关。遥控开启拨号编码为9*,遥控关闭拨号编码为9#。
2.3电话振铃遥控技术的应用分析
电话振铃遥控技术的振铃遥控由提取来电显示号码、号码过滤器和振铃电压等模块组成,将具有相应权限的固定电话或移动电话设置在远端电话控制模块中,以保证电话号码具有相应的“身份证”。电话振铃遥控技术的远端控制模块仅接收具有相应权限电话的振铃信号,并驱动相应的遥控电路,进而根据相应的状态信息回传给远端电话,振铃遥控信号的回传。此外,还需要采用不同的传感器连接,比如采用单片机电路,电路接口用下沿触发,触发电平自高而下,从5V至0V。对于没有权限的电话,则不予以接收振铃信号,进而也无法驱动遥控电路。
3结束语
1.1移动手机短信通信技术的应用分析
随着现代通信技术的快速发展,航天技术和电话通信技术的结合,移动手机通信技术得到了快速发展和广泛应用。手机短信遥控电路技术是移动手机通信技术在电力自动化中的典型应用。以往,移动手机通过短信控制太空中的卫星和读取卫星上的传输数据,而装上蓝牙系统后,可采用无线方式接收和发射信号,且可有效控制卫星对电力自动化进行监控。其原理为:手机短信遥控电路技术集合了过滤器、短信内容提取和来电显示等模块,在移动电话控制模块内输入具有相应权限的手机号码,并编制遥控指令的短信内容后,仅具有相应资格的手机号码和正确的短信内容,才能接收短信,从而实现对电力自动化的遥控,否则,无法驱动遥控对象,将拒绝执行短信遥控命令。
1.2DTMF拨号遥控技术的应用分析
DTMF信号是一种稳定性、可靠性相对较高的实用通信技术,最早应用在程控电话交换系统中。DTMF信号包括以下2种:
①高音组。包括1633Hz、1477Hz、1336Hz和1209Hz。
②低音组。包括941Hz、852Hz、770Hz和697Hz。共8种频率信号,DTMF拨号遥控技术选用8选2的方式,分别在高音组和低音组中选择1个信号组成复合信号,进而形成16组特定编码的遥控信号系统。DTMF拨号遥控技术在电力自动化中的应用原理为:在远端电话控制模块中设置具有遥控权限的电话,并保证电话号码具有相应的身份遥控功能;当拨号验证通过时,通信系统能提供相应的提示,并进行相应的DTMF编码拨号,驱动相应的遥控对象动作;对于没有相应权限的电话,则不予以接听和拨号。DTMF拨号遥控指令编码方案主要包括9种:
①第一路开关。遥控开启拨号编码为1*,遥控关闭拨号编码为1#。
②第二路开关。遥控开启拨号编码为2*,遥控关闭拨号编码为2#。
③第三路开关。遥控开启拨号编码为3*,遥控关闭拨号编码为3#。
④第四路开关。遥控开启拨号编码为4*,遥控关闭拨号编码为4#。
⑤第五路开关。遥控开启拨号编码为5*,遥控关闭拨号编码为5#。
⑥第六路开关。遥控开启拨号编码为6*,遥控关闭拨号编码为6#。
⑦第七路开关。遥控开启拨号编码为7*,遥控关闭拨号编码为7#。
⑧第八路开关。遥控开启拨号编码为8*,遥控关闭拨号编码为8#。
⑨第1~8路开关。遥控开启拨号编码为9*,遥控关闭拨号编码为9#。
1.3电话振铃遥控技术的应用分析
电话振铃遥控技术的振铃遥控由提取来电显示号码、号码过滤器和振铃电压等模块组成,将具有相应权限的固定电话或移动电话设置在远端电话控制模块中,以保证电话号码具有相应的“身份证”。电话振铃遥控技术的远端控制模块仅接收具有相应权限电话的振铃信号,并驱动相应的遥控电路,进而根据相应的状态信息回传给远端电话,振铃遥控信号的回传。此外,还需要采用不同的传感器连接,比如采用单片机电路,电路接口用下沿触发,触发电平自高而下,从5V至0V。对于没有权限的电话,则不予以接收振铃信号,进而也无法驱动遥控电路。
2结束语
1.1系统组件本身的脆弱性
由于国家电网经营发展属于民生大计问题,产业发展涉及到输变电生产、电力项目建设、工程项目维修、用电销售等诸多经营业务内容。因此,电力系统自动化通信技术视角下的技术定位相对较广,在信息系统设计、生产、组装环节中也就必然存在一定安全隐患问题。比如,第一点则属于系统硬件故障隐患问题,和信息系统设计初期阶段存在隐患有主要关系。第二点软件系统自有的安全隐患问题,这类安全隐患一般多来源于电力通信自动化技术领域下的平台软件,在平台设计开发阶段存在一定技术遗留问题。第三,基于TCP/IP协议栈的定义内容在网络应用设计之初时就留下了兼容性技术漏洞,使得网络安全隐患加剧。
1.2自然威胁
这类隐患性问题多以电力通信网络安全下的不可抗力事件发生为主,比如网络信息系统如果遭受自然雷击,或者是工作站突发性发生火灾,抑或通信系统遭受自然外力破坏,如地震、覆冰、风偏等。此外,这些自然不可抗事件发生一般不以人为意志为转移,会使得国家电网造成不可避免的经济资产损失。
1.3人为意外因素
通常指人为因素下的设计失误、技术系统操作异常、不规范使用信息系统等造成的安全隐患问题。此外,这类隐患问题出现一般并非人为主观意识上故意造成安全问题,而属于人为以外因素所致的安全隐患问题。
1.4人为恶意因素
同样,人为因素也包含恶意、蓄意、故意行为造就的网络信息安全事故问题。伴随这种恶意行为发生,可能会存在蓄意篡改重要数据,或者偷盗重要信息资源,或者更改代码种植木马信息等,以通过恶劣、低俗的网络黑客行为谋取私利。
2电力自动化通信技术下的网络结构分析
国家电网系统下信息网络结构一般由核心局域网,地方部门的局域网,以及区域通信渠道网络互联所组成;从应用功能角度又可划分为供生产、制造所用的SCADA/EMS系统,以及供电经营相关的MIS系统。
2.1SCADA/EMS系统
主要适用于变电网工作站、发电厂等电力供给、送电单位生产所用。并且该系统作用主要是进行监控、处理、评估及分析等;同时,其基本功能板块划分为数据采集、能源分析、信息存储、实时监控等。
2.2MIS系统(信息业务网)
该系统平台主要对网络信息化相关商务活动进行服务,同时其系统平台主要包括办公自动化、用户供电信息查询、信息统计管控、人资建设、以及安全生产等子系统板块。此外,MIS系统可对电力企业的直属上下级单位予以联网交互,包括地区间供电企业售电业务下的重要客户数据交互等。与之同时,MIS系统平台下已经由过去单一的EMS模式逐步转化为了当前的自动化DMS、TMR、调度管理、及雷电监测等多种方式应用拓展,可以会说在信息资源优化及调整上更为专业。而MIS系统主要应用于电力产业经营业务相关的组织活动方面,比如财务管理、物资置办、用电检查、安全监控、信息查询等多个方面。包括在MIS平台使用时也能够配套www、mail等板块予以实践应用,并且其属于IP网络传输,组网方式现如今也能够实现千兆以太网,同时网络结构取用于同级网络分层,每层又分为子网与链路层予以连接。
3电力自动化通信技术中的信息安全构建思路
3.1健全安全防范机制
国家电网下电力企业通信技术平台下的各个管理单元众多,在网络信息安全中制定必要的安全防范机制非常重要。因此,在安全机制构建过程中,需要保障安全机制具有严谨的逻辑性,要能结合电力企业自身需求情况,确认出重点网络防范区域与划分出普通网络访问区域。比如,对于一般性网络访问区域,需要设置具备一定开放性的访问权限;而重点网络防范区则需要严格限制普通权限客户登录,设立较高安全级别权限,以此才能对安全数据、资源信息、QA系统运营进行重点安全监督。
3.2完善信息网络设备管理机制
信息设备管理主要以电网系统下信息安全设备管理作为研究载体,强调设备管理综合效率最大化提升。基于此,设备管理机制中要配套使用促进人员职能发挥的激烈奖惩机制,以此来提升其责任意识和凝聚归属感,激发人员信息安全运维作业的人员主观能动性。此外,设备管理工作开展从基本规划、设计研发、平台选型、配件采购、安装组建、故障维修、定期养护、技术更新、设施技改等方面进行组织管理,以此才能确保信息网络设备及使用软件平台的可靠性与实用性。
3.3强化电力系统信息安全技术
为了充分保障信息网络安全,对于信息网络的安全技术研究而言则非常重要。一般当前通信网络安全技术主要有:防火墙、身份鉴别与验证、信息资源加密手段应用等。因此,第一,强化防火墙网络管理是必然的安全防控手段,特别是防火墙这种具备保护屏障作用的内、外网安全服务通道。所以,防火墙优化设计时要重点考虑其接口连接问题的同时,配套做好网络漏洞修复。第二,身份鉴别与验证,则要重点控公司内、外网的数据监控,人员操作日志,控制权限访问等,以便于公司内部网络安全软件开发时可提供必要信息资源依据。第三,对于信息加密手段应用,则要重点考虑口令卡、智能卡、以及密钥安全形手段的配套使用。同时,信息加密还可以结合企业自身条件,配套使用DES/RAS等密码技术应用,以避免未经授权时可有效控制非访访问获得数据等,防范重要数据泄漏。
4结束语
一、概述
柔性自动化生产技术简称柔性制造技术,它以工艺设计为先导,以数控技术为核心,是自动化地完成企业多品种、多批量的加工、制造、装配、检测等过程的先进生产技术。它涉及到计算机、网络、控制、信息、监测、生产系统仿真、质量控制与生产管理等技术。其主要研究范围一般可分为:
1.适用于柔性自动化生产的设备
包括数控机床、辅机、传输装置、机器人、存储装置、柔性自动装夹具、检具、交换装置及更换装置、接口等。
2.自动化控制和管理技术
包括分布式数字控制技术、质量统计和管理信息集成技术、生产规则和动态调度控制技术、计算机技术、网络技术、通讯技术、生产系统仿真技术等。
3.联线技术
根据工艺设计,将各种设备联线,形成一个自动化生产的有机整体,既具有一定范围的适用性,又具有较好的可变性。包括FMC、FMS、FML、FA等。
二、选择依据
柔性自动化生产技术的高效性、灵活性和缩短投产准备时间等特性使其成为实施灵捷制造、并行工程、精益生产和智能制造等先进制造系统的基础。
柔性自动化生产技术起源于切削加工,至今已遍及到机械制造业的各个领域,包括:电火花加工、激光加工、板材剪切和折弯、冲压加工、水喷射加工、焊接及自动化装配等,甚至还应用到测量、热处理和喷漆涂覆等领域。
柔性自动化生产技术是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段,是先进制造技术的基础技术。实践证明,应用由不同柔性自动化水平构成的制造系统可提高生产率1-4倍,新产品试制周期和费用减少1/3-1/2。从而可缩短制造周期和交货期,加快产品更新换代,大幅度降低成本,提高企业对市场变化的应变能力和竞争能力,给企业带来明显的经济效益。
为了提高我国在国际市场上的竞争能力和振兴机械制造业,采用先进制造技术势在必行,但FMC、FMS、FML、FA……等是附加值高的高科技产品,依靠进口则费用高昂,而且制造系统包含着技术、管理和人文意识,故必须我国自行研制,才能结合国情,达到先进而适用,且能节约大量外汇,取得巨大的经济效益。
三、现状及国内外发展趋势
美、日、德三国分别于68年、70年和71年开发了首套FMS。到90年代全世界拥有1200套左右FMS,其中日本拥有400套,美国150套,德国100套。自85年到90年FMS的年平均增长率为28.7%。而同期FMC的年平均增长率为72.8%,即FMC的增长率是FMS的2.54倍。
这是由于FMS是根据加工的零件族的工艺选用合适数控机床的品种和数量组成的制造系统,因而系统较复杂,虽然生产效率高,但投资较大,资金回收期长,也就承担较大的风险。而FMC由于是采用模块化设计,数控机床品种单一,系统结构比较稳定,可靠性高,且可根据需要扩展组成FMS,有更好的柔性,较少的投资,调整周期短,见较快,经济效益高些,故自80年代中期以来FMC已成为柔性制造系统中主要发展的工程产品。
1990年全球FMS的销售额超过了20亿美元,FMC销售额逾40亿美元,两者约占当年世界机床总销售额的15%,约占数控机床销售额的30%以上。包括各类数控机床在内的柔性制造机床和系统的产值约占90年世界机床总产值465亿美元的55%,其中日本和联邦德国分别高达75%和70%,并呈逐年增加的趋势。因而适用于柔性自动化生产的机床和系统已成为机床工业的主导产品。
1958年清华大学与北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床,虽与日本研制数控车床和数控铣床的时间接近,但由于数控系统和相关的电、液元件未得到相应的发展,所以并没有能形成数控机床产业。直到“六五”期间由北京机床研究所引进日本FANUC数控和伺服系统技术,并经“七五”、“八五”在引进数控技术的基础上消化吸收,才从80年代起逐步形成了我国完整的数控机床产业;同时开发了在CNC单机基础上配置工件自动输送和托盘交换装置的FMC,自主研制了以国产设备为主组成的箱体加工FMS和板材冲压成型FMS等,并为国内汽车行业和摩托车行业研制了柔性自动化生产线,发展了基于DNC的独立制造岛和车间集成信息管理系统等。
但总体而言,无论在柔性自动化生产设备的应用广泛性方面,还是满足国内市场需要方面,与工业发达国家相比有明显不足,至于作为工程系统的FMC、FMS和FML等更还处于初步发展阶段。国内机械制造业使用的为数不多的FMC、FMS和FML也大多自国外引进。
从目前来看,国外柔性自动化生产技术总的发展趋势可归为3F和3S。
所谓3F为:柔性化(Flexibility)、联盟化(Federalization)、新颖化(Fashion)。
所谓3S为:系统化(System)、软件化(Software)、特效化(Speciality)。
具体来说,大致有下列四个方面:
1)创制新一代数控机床,根据应用场合,既有适合自动化的简约型高速数控机床,又有用于模具加工的超高速精密加工中心,复杂零件加工的多功能复合机床以及新颖的并联机构机床(虚拟轴机床)等。
2)发展适用于大批量、短节拍的由数控机床组成的自动生产线,达到具有年产量超过30万件、多品种分批生产的经济性。
3)进一步提高制造系统的生产规划和控制软件的面向对象的特性,以增强其柔性和信息集成性,适应构建CIMS等更高层次柔性自动化生产系统的需要。
4)研制灵捷制造单元,使其具有高度的自律性和良好的重组性,成为分布式网络集成的智能体,作为实现动态联盟企业实施异地远程协调制造的基础。
国内柔性自动化生产技术的发展总趋势仍是遵循着3F和3S的方向,但又有其特点:
1)发展适用、可靠和有价格竞争力的数控机床,开发市场急需的高效、精密和缺门产品,不断地提高其功能、性能,更好地适应柔性自动化生产的需求。
2)大力推进分布式数字控制和管理(DNC)的制造系统,应用DNC技术有效地提高数控机床的利用率和自动化程度。
1.在现场总线中应用电力工程自动化技术
在有着多种形式与构架存在于现场的总线当中,是利用技术处理的形式,向主控设备中传输电力工程设备上的相应参数,之后通过管理人员对图形的判断、数据的分析进行主控,进而有效的处理相应的信息,并且通过回路将传递处理结果和科学决策迅速的传递给待指令的设备中,对设备的动作有效的予以实现,进而对电力工程自动化的控制调节有效的给予完成。在实际现场总线中,对电力工程自动化技术进行应用,维护和安全过程的集约化是其主要优势所在,对于投资控制和技术优势的实现上会带来非常巨大的帮助,有助于电力工程自动化目标在高质量、低成本和快速度的情况下有效的予以完成。例如下图中,就充分展现了电力工程自动化技术在现场总线中的应用:在这个图中,利用远程控制中心,对施工现场中的站级计算机进行控制,之后利用CAN网络相间隔层中进行传递,进而地现场总线中的CAN网络和I/O单元进行控制,其充分的展现出了自动化系统的功能,有效的解决了以前人工控制中的不足,大大提升了现场总线中的工作规范性和合理性。
2.在自动补偿中对电力工程自动化技术进行应用
自动化补偿的方式,能够有效的统一起来固定和动态的补偿方式,令补偿实现稳定、分项和快速的目标,对于传统补偿结构和技术上的不足之处能够有效的进行优化处理。使用智能化电容器是现阶段自动化补偿的重点和关键所在,智能电容器对自动而精确的投切予以实现,针对于电力工程的准确补偿能够有效的予以实现,此外,可以很好地防止传统补偿方式冲击影响保护功能的情况发生,对于整个电力工程的有效发展上都会带来非常巨大的帮助。
3.建立电力工程自动化数据库
控制和监督电力工程的功能可以通过数据库来有效的给予实现,这对于提升电力工程自身的利用价值和提升电力工程处理问题的准确率上会带来非常巨大的帮助。此外,将可靠的数据为转化为有关操作的具体信息提供出来,将规范和准确的指导为设备的操作提供出来。并且,在数据库技术不断发展的前提下,及其进一步的研究监控系统中触发子和对象的函数,对于控制更加复杂的功能和电力系统自动监视的复杂功能上也能够有效的予以实现,这样对于生活和工业生产的需求能够在更大的程度上给予满足。
二、结语
论文摘要:随着我国电子信息和科学技术的迅速发展,电力企业得到了很大的改善,远程自动抄表技术对于供电企业提高用电营销管理水平、增加企业经济效益和获得较大的社会效益意义重大。本文介绍了远程自动抄表技术在电力企业中的应用情况,分析和指出了远程自动抄技术在营销工作中需要注意的问题及改进措施。
1 远程自动抄表系统现状
远程自动抄表系统运用电量采集设备和应用软件系统,建立了相应的电能表档案,实现对采集电量的分析处理,可监测计算母线电量平衡,及时发现存在的问题,现了对变电站出口计量客户的自动抄表.与营销信息系统连接进行电费计算,对高耗能客户“五天一抄表、五天一结算”。
目前,系统根据具体情况分别通过光缆、公用电话网、移动通信网3种方式进行通信,可实现主叫与被叫。用于与采集设备进行通信的通信控制软件,可监测采集器及相关设备的运行。支持本地、网络多路径存放数据文件,实现数据共享,系统数据安全、可靠。
在应用的过程中,受客观条件限制,还存在着一些影响或限制系统稳定运行的问题:
1.1 防火墙等网络安全技术尚未与系统结合应用,系统数据的安全性还存在隐患。
1.2 采集终端还不能完全统一,仍存在机械表或机电一体式电能表,对数据采集的准确性有一定影响。
1.3 数据规约管理还存在差异。部分变电站建成的远程采集电能表或采集设备不符合当前应用系统数据规约,使得数据传输通信受到限制。
1.4 采集系统覆盖面还不够,一部分大客户、配变还未完全纳入远抄范围,使得线损计算、电量综合统计分析等管理只局限于变电站层面。
2 远程自动抄表系统规划
2.1 完善变电站远程抄表系统
2.1.1 针对新增变电站提出远程抄表系统建设要求,选用数据规约相符的多功能电能表,选用原有设备厂商提供的新型采集设备,统一纳入现有远程抄表系统管理。
2.1.2 对变电站各级关口电能表拟定分批更换为全电子式多功能电能表的工作计划,争取资金,对三相三线制计量方式进行三相四线制改造,在从互感器、电能表上提高计量精度的同时,将电能表分批更换为多功能电能表,以适应远程抄表系统的技术要求。
2.1.3 在相应网络连接的关口设置防火墙,防止因系统连接外网或网络之间连接使系统数据受到病毒侵入等安全威胁。
2.2 新建大用户和配电变台自动抄表系统
基于大用户和配电变台计量点较分散的特点,难以做到给每个分散的地点都安装固定电话或移动卡,根据当前远程自动抄表技术发展形势,计划采用适合配电变压器数据采集的新技术。有选择地在每个半径500~3000m的区域内,使用1台高性能的智能电表数据采集器,自动抄收区域内的多块配变电表数据。用微波通信无线抄表器完成配变电能表与采集器之间的预定时间信息传递和逻辑连接。采集器既可以使用gprs无线网,也可使用有线电话网或电脑以太网传输数据。
配电变台及高耗能用电客户远程抄表系统主要由智能电表数据采集器、无线抄表器、通信控制软件、电量管理分析软件四部分组成。智能电表数据采集器除了能采集电能表的电量数据之外,还能采集有功功率、三相电流、三相电压、功率因数、失压报警、电表时钟等多种数据。并可具有单总线上多协议的功能。采集器除了配备gprs模块外,还配置有线电话接口,以方便与其他系统相连接。无线抄表器使用单片式无线数字通信集成电路,配有8个信道。郊外通信距离可达3km左右,城区约在0.5~1.5km。通信控制部分与电量管理分析软件可以使用现有系统设备进行升级,以监测采集器及相关设备的运行,并进行电量数据查询统计分析。
2.3 建设居民集中抄表系统
根据电能表型式及装设模式的不同分别采取不同的终端采集方式,如:零散住户、旧的居民小区考虑到电能表分楼层装设,其采集终端数据信息可利用载波方式传输到集中器;而新的居民小区已经要求电能表全部采用一楼集中装设模式,故可以应用485数据线连接方式传输到集中器,大大提高数据传输的可靠性。台区与主站的通信方式可根据网络覆盖情况和地区通信业特点选择有线电话拨号或gprs方式。
2.4 与营销信息管理系统的管理接口
目前使用的远程抄表系统与营销信息管理系统已经实现中间库形式的接口,远程抄表系统通过中间库,根据营销信息系统的数据需求提供相应的数据信息。要求新建的项目必须统一使用与现有远抄系统数据规约、技术要求相符的硬件和软件,以达到系统的集中规范,也便于与营销信息系统的数据连接共享。
3 远程自动抄表技术应用中存在的问题及解决措施
通过近年来的发展,远程自动抄表技术在供电企业的应用愈加广泛,在变电站、大用户、配电公用和专用变台、居民小区等都有应用,但因投资、规划和技术发展等原因,使得很多地方在技术应用方面存在着一些问题,主要有以下方面。
3.1 技术、设备
变电站远抄、大用户和配变抄表以及居民小区集中抄表所应用的远程自动抄表技术、设备的厂家不统一,存在着系统维护、应用分散现象,缺乏统一的数据应用平台,使得各个系统不能充分发挥作用。
解决措施:应该在所应用的系统中确定一个主流系统,将其他应用整合到这个系统中来,形成一个综合远程自动抄表系统,与营销信息管理系统以数据接口方式进行连接,实现全部数据的综合分析,线损也可实现分电压等级、分线分台区的分别统计分析和汇总,使得系统可以集中为营销管理工作发挥整体作用。
3.2 采集终端
自动抄表采集终端采用全电子式电能表的适应环境能力还不能完全达到实际应用要求。根据电力行业标准规定,电子户外式多功能电能表工作条件为-25~55℃,极限工作条件为-25~60℃,这对我国大部分地区的气候都能够满足,但在我国北方的部分地区,在温度超过其工作条件时,会导致电能表液晶屏幕停止工作或电子元件损坏。在逐步扩大远程抄表应用面的过程中,应用于室外的情况越来越多,针对过低温度超过标准工作条件以下时可能会出现的电能表停滞,应该做好一定的准备,防范在此过程中造成数据损失。
用全电子式电能表更换原有的机械表,无论从计量精度,抄表系统的维护量及自动监测数据的丰富性等方面都有极大的改善,并且结合某些电能表的负荷控制功能,系统还可以对指定线路的负荷进行控制,借助于智能电能表的预付费功能,系统还可以发展大用电客户的远程付费控制业务,这已经是当前发展的主流趋势。为了保证终端工作的稳定可靠,一是要在选型时充分考虑当地气候条件,为供货商提供必要的技术要求,要求其供应产品的工作条件要满足当地需求。二是对安装在户外,尤其较偏远地段的台区,采取定制的计量箱,设置必要的防高温、防寒隔层措施,以保证电能表的工作环境符合要求。
3.3 通信方式
自动抄表的通信方式各有利弊,不可片面追求通信方式统一。在实际应用过程中,由于面对的是城区、近郊以及远郊的不同区域,公用电话网、移动网络都会有难以覆盖需求区的情况,应该考虑因地制宜,考虑各种通信方式的优缺点,采取复合通信方式进行数据传输。
通信系统主体一般主要有光纤传输、无线传输电话线传输和低压电力线载波传输4种。光纤通信频带宽、传输速率高、传输距离远、抗干扰性强,适合上层通信网的要求,但因其安装结构受限制且成本高,一般只应用于变电站层面。无线通信适用于用电客户分散且范围广的场合,其优点是传输频带较宽,通信容量较大,通信距离远,主要缺点是需申请频点使用权,且如果频点选择不合理,相邻信道会相互干扰。目前,gprs无线通信网络为无线抄表系统的实施提供了高效、便捷、可靠的数据通道。租用电话线通信数据传输率较高且可靠性好,投资少,不足之处是线路通信时间较长(通常需几s甚至几十s)。电力载波通讯最大的问题就是信号衰减和抗干扰能力,虽然很多厂商研制了抗干扰电路、中继功能、扩频技术的综合应用,但其实用性还有待于在实际应用中进一步检验。
3.4 应用
自动抄表系统应用方面,受应用企业人员、管理等方面因素限制.全面功能的开发使用还有不足。必须要有相应的组织机构及技术人员去管理和维护,需要多学习同行业先进单位的好经验,取长补短,不断完善。