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[關鍵詞]數控系統伺服電機直接驅動

近年來，伺服電機控制技術正朝著交流化、數字化、智能化三個方向發展。作為數控機床的執行機構，伺服系統將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步，經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。本文對其技術現狀及發展趨勢作簡要探討。

一、數控機床伺服系統

（一）開環伺服系統。開環伺服系統不設檢測反饋裝置，不構成運動反饋控制回路，電動機按數控裝置發出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅動器件，機床的位置精度完全取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到比較高精度要求。步進電動機的轉速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結構簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環控制系統多用于精度和速度要求不高的經濟型數控機床。

（二）全閉環伺服系統。閉環伺服系統主要由比較環節、伺服驅動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅動部件。可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件，來構成高精度的全閉環位置控制系統。系統的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統穩定性有很大影響，使閉環進給伺服系統安裝調試比較復雜。因此只是用在高精度和大型數控機床上。

（三）半閉環伺服系統。半閉環伺服系統的工作原理與全閉環伺服系統相同，同樣采用伺服電動機作為驅動部件，可以采用內裝于電機內的脈沖編碼器，無刷旋轉變壓器或測速發電機作為位置/速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統，其系統的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進給系統中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統穩定性沒有影響，安裝調試比較方便。機床的定位精度與機械傳動裝置的精度有關，而數控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償等項功能，在傳動裝置精度不太高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環伺服系統在數控機床中應用很廣。

二、伺服電機控制性能優越

（一）低頻特性好。步進電機易出現低速時低頻振動現象。交流伺服電機不會出現此現象，運轉非常平穩，交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點，便于系統調整。

（二）控制精度高。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。例如松下全數字式交流伺服電機，對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。

（三）過載能力強。步進電機不具有過載能力，為了克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，選型時需要選取額定轉矩比負載轉矩大很多的電機，造成了力矩浪費的現象。而交流伺服電機具有較強的過載能力，例如松下交流伺服系統中的伺服電機的最大轉矩達到額定轉矩的三倍，可用于克服啟動瞬間的慣性力矩。

（四）速度響應快。步進電機從靜止加速到額定轉速需要200～400毫秒。交流伺服系統的速度響應較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機，從靜止加速到其額定轉速僅需幾毫秒。

（五）矩頻特性佳。步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時轉矩會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩。三、伺服電機控制展望

（一）伺服電機控制技術的發展推動加工技術的高速高精化。80年代以來，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動器件。交流伺服電機內是無刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉速和功率的提高。目前交流伺服系統已在很大范圍內取代了直流伺服系統。在當代數控系統中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術的發展趨勢。由此產生了應用在數控機床的伺服進給和主軸裝置上的交流數字驅動系統。隨著微處理器和全數字化交流伺服系統的發展，數控系統的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。硬件伺服控制變為軟件伺服控制后，大大地提高了伺服系統的性能。例如OSP-U10/U100網絡式數控系統的伺服控制環就是一種高性能的伺服控制網，它對進行自律控制的各個伺服裝置和部件實現了分散配置，網絡連接，進一步發揮了它對機床的控制能力和通信速度。這些技術的發展，使伺服系統性能改善、可靠性提高、調試方便、柔性增強，大大推動了高精高速加工技術的發展。

另外，先進傳感器檢測技術的發展也極大地提高了交流電動機調速系統的動態響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無刷旋轉變壓器、混合型的光電編碼器和絕對值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應時間。伺服電動機本身也在向高速方向發展，與上述高速編碼器配合實現了60m/min甚至100m/min的快速進給和1g的加速度。為保證高速時電動機旋轉更加平滑，改進了電動機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可保證電動機即使在小于1μm轉動時也顯得平滑而無爬行。

（二）交流直線伺服電機直接驅動進給技術已趨成熟。數控機床的進給驅動有“旋轉伺服電機＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。傳統的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實現高速化的成本相對較低，所以目前應用廣泛。使用滾，珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機械傳動，機械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應會造成運動滯后和非線性誤差，所以再進一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機床中，應用直線電機直接驅動進給驅動方式。它比滾珠絲杠驅動具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運動慣量更小、動態響應性能更佳，運行更平穩、位置精度更高等優點。且直線電機直接驅動，不需中間機械傳動，減小了機械磨損與傳動誤差，減少了維護工作。直線電機直接驅動與滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍，最高響應頻率達100Hz，還有較大的發展余地。當前，在高速高精加工機床領域中，兩種驅動方式還會并存相當長一段時間，但從發展趨勢來看，直線電機驅動所占的比重會愈來愈大。種種跡象表明，直線電機驅動在高速高精加工機床上的應用已進入加速增長期。

參考文獻：

[1]《交流伺服電機控制技術的研究》，中國測試技術，鄭列勤，2006.5.

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1）汽車發動機基本原理和構造

當今世界上的汽車發動機工作過程基本上都由四個沖程組成，即進氣、壓縮、膨脹和排氣。利用燃料和空氣的混合氣在氣缸內燃燒產生的高溫高壓氣體的膨脹，發動機借助于曲柄連桿機構通過曲軸對外輸出扭矩而作功。發動機按照所用燃料可分成汽油機、柴油機和燃氣發動機；按照點火方式可分成點燃式和壓燃式；汽油機按照空氣和燃油的比例可分成理論當量燃燒和稀薄燃燒；按照汽油噴射地點可分成中央噴射、進氣口噴射和缸內噴射。

發動機的各個部分按其功能可分成燃油供應系統、進氣排氣系統、點火系統、曲柄連桿傳動機構、系統、冷卻系統和輔助系統如發電機、起動機、空調壓縮機和各種泵等。

發動機工況可分成冷起動、起動后、暖機、怠速、部分負荷、全負荷、加速、減速和倒拖滑行等。這些工況主要根據負荷與轉速，結合發動機溫度（即冷卻液溫度）來區分。

2）電子控制在發動機中的重要意義

汽車電子控制始于發動機電子控制。電子控制之于1957年引入發動機以及于1967年商品化，其初衷是為了滿足越來越嚴格的排放法規要求，同時提高汽車的動力性、燃油經濟性和舒適性。現代汽車和發動機技術離開了電子控制是不可思議的。電子產品的產值在整個汽車中所占的比例隨著汽車級別的提升而升高，可達30以上。

3）發動機電子控制的核心問題

汽油機電子控制的核心問題是燃油定量和點火定時。柴油機電子控制的核心問題是燃油定量和噴油定時。

2．汽車和發動機電子控制系統的組成

汽車和發動機電子控制系統跟其它電子控制系統一樣，也是由傳感器、電子控制單元（ECU）和執行器組成。

1）傳感器

（1）目前汽油機電子控制系統常用的傳感器有：

l進氣岐管絕對壓力傳感器（提供進氣岐管絕對壓力信息供計算負荷等）

l燃油壓力傳感器（提供油軌燃油壓力信息）

l燃油箱壓力傳感器（提供燃油箱壓力信息）

l機油壓力傳感器（提供機油壓力信息）

l冷卻液溫度傳感器提供（提供發動機溫度信息）

l進氣溫度傳感器（提供進氣溫度信息供計算空氣密度等）

l空調蒸發器溫度傳感器（提供空調蒸發器溫度信息）

l空調冷凝器溫度傳感器（提供空調冷凝器溫度信息）

l空氣流量傳感器（提供空氣流量信息供計算負荷等）

l節氣門位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息）

l油門踏板位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息等）

l霍爾傳感器（提供轉速信息、曲軸位置和相位信息）

l感應式轉速傳感器（提供轉速信息和曲軸位置信息）

l燃油箱液面位置傳感器（提供燃油箱液面位置信息）

l爆震傳感器（提供發動機機體接收到的振動信息）

l排氣再循環閥閥桿位移傳感器（提供排氣再循環閥開度信息）

l氧傳感器（提供過量空氣系數l是大于1還是小于1的信息）

（2）目前柴油機電子控制系統常用的傳感器有：

l增壓壓力傳感器（提供增壓壓力信息）

l燃油壓力傳感器（提供共軌燃油壓力信息）

l機油壓力傳感器（提供機油壓力信息）

l冷卻液溫度傳感器（提供發動機溫度信息）

l燃油溫度傳感器（提供燃油溫度信息）

l進氣溫度傳感器（提供進氣溫度信息）

l排氣溫度傳感器（提供排氣口和排氣管的溫度信息）

l空調蒸發器溫度傳感器（提供空調蒸發器溫度信息）

l空調冷凝器溫度傳感器（提供空調冷凝器溫度信息）

l空氣流量傳感器（提供空氣流量信息）

l節氣門位置傳感器（提供節氣門位置信息用于排氣再循環控制）

l轉角傳感器（提供分配泵軸轉角信息）

l油門踏板位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息）

l霍爾傳感器（提供轉速和曲軸相位信息）

l海拔高度傳感器（提供海拔高度信息）

l車速傳感器（提供車速信息）

l感應式轉速傳感器（提供轉速信息和曲軸位置信息）

l燃油箱液面位置傳感器（提供燃油箱液面位置信息）

l排氣再循環閥閥桿位移傳感器（提供排氣再循環閥開度信息）

l氧傳感器（提供過量空氣系數l的具體數值）

l壓差傳感器（提供微粒物捕集器的壓差信息）

lNOX傳感器（提供排氣后處理系統的NOX濃度信息）

2）電子控制單元

電子控制單元（ECU）接受傳感器提供的各種信息并加以處理，根據處理向執行器發出指令給，對發動機實施控制。電子控制單元由微型計算機和模擬電路組成。隨著發動機技術的不斷發展，電子控制單元的信息處理量越來越大，現在所用的芯片已經達到32位，晶體管數量可超過700萬個，匹配參數可超過6000個，針腳數目可超過150個。

3）執行器

（1）目前汽油機電子控制系統常用的執行器有：

l電動燃油泵

l電磁噴油器

l點火線圈

l各種怠速執行器

l炭罐控制閥

l排氣再循環控制閥

l電動節氣門（又稱電子油門）

l液壓回路電磁閥（用于可變氣門定時控制等）

l氣動回路電磁閥（用于可變進氣管長度控制等）

l全可變氣門電子控制執行器

l渦輪增壓廢氣放空控制閥

l電動二次空氣泵

l三效催化轉化器加熱執行元件

l冷卻風扇

l空調壓縮機電磁離合器

l發動機上的其他輔助設備

（2）目前柴油機電子控制系統常用的執行器有：

l電動輸油泵

l各種燃油噴射泵

l噴油量執行器（集成于燃油噴射泵內）

l噴油提前角執行器（集成于燃油噴射泵內）

l燃油切斷閥（集成于燃油噴射泵內）

l共軌高壓泵

l共軌壓力控制閥

l各種共軌噴油器

l單元噴嘴系統和單元泵系統的高壓燃油電磁閥

l熾熱塞

l排氣再循環控制閥

l電動節氣門（又稱電子油門）

l可變氣門控制執行器

l可變進氣管長度執行器

l渦輪增壓廢氣放空控制閥

l冷卻風扇

l空調壓縮機電磁離合器

l發動機上的其他輔助設備

一部分柴油機傳感器和執行器集成于燃油噴射設備之內，因所用的柴油噴射設備而異。

3．汽油機基本的電子控制項目

1）燃油定量。這是汽油機最重要的電子控制項目。控制對象是進入發動機的空氣與燃油的質量比例，由ECU根據發動機的負荷、轉速和冷卻液溫度等參數決定。負荷就是駕車人對發動機的扭矩要求，通過吸入空氣量或油門踏板位置傳遞給ECU。執行器是電動燃油泵和電磁噴油器。燃油定量影響汽車的動力性、燃油經濟性、舒適性、排放和零部件的安全。

2）點火定時。點火定時通常用點火發生時活塞在壓縮沖程上止點之前多少度曲軸轉角，即點火提前角來表征，也要根據發動機的負荷、轉速和冷卻液溫度等工況參數決定。執行器是點火線圈。點火定時同樣影響汽車的動力性、燃油經濟性、舒適性、排放和零部件的安全。

3）爆震控制。汽油機爆震會損壞發動機，惡化排放和燃油經濟性。通過電子控制避免爆震的主要途徑是減小點火提前角。所以爆震控制通過點火定時控制實施。但是過小的點火提前角會影響燃油經濟性。爆震控制的目的就是使點火提前角保持在恰好不發生爆震的臨界點。

4）油箱蒸發排放物控制。油箱蒸發排放物都是碳氫化合物，是有害物質，必須利用活性炭罐加以吸附，并在適當的時候用新鮮空氣清洗活性炭罐。清洗氣流通過進氣管送入氣缸燃燒。并不是任何工況下都可以進行清洗，所以要利用炭罐控制閥對清洗氣流加以控制。

4．柴油機基本的電子控制項目

柴油機基本的電子控制項目就是燃油定量和噴油定時。這兩者都由噴射設備根據轉速、負荷和冷卻液溫度等信息控制。這里，負荷信息由油門踏板傳感器提供。如果說汽油機可以采用，也可以不采用油門踏板位置傳感器的話，那么柴油機必須采用。

5．擴展的發動機電子控制項目

1）擴展的汽油機電子控制項目

l可變進氣管長度電子控制。用于提高發動機動力性。

l可變氣門電子控制。用于提高發動機動力性、經濟性和舒適性，降低有害物質排放。

l增壓壓力電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質排放。

l排氣再循環電子控制。用于降低發動機氮氧化物排放。

l二次空氣電子控制。用于滿足歐4以上法規對碳氫化合物和一氧化碳排放的要求。

l三效催化轉化器燃油加熱或電加熱電子控制。用于滿足歐4以上法規對排放的要求。

l停車-起動運行電子控制。用于提高發動機經濟性和滿足歐4以上法規對排放的要求。

l氣缸封閉和氣門封閉電子控制。用于提高發動機經濟性，降低有害物質排放。

l噴油壓力和噴油定時控制。用于汽油直噴，提高動力性和經濟性，降低有害物質排放。

2）擴展的柴油機電子控制項目

l噴油壓力電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質排放。

l噴油規律電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質和噪聲排放。

l多次噴油電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質和噪聲排放。

l可變進氣管長度電子控制。用于提高發動機動力性。

l可變氣門電子控制。用于提高發動機動力性、經濟性和舒適性，降低有害物質排放。

l增壓壓力電子控制。用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質排放。

l排氣再循環電子控制。用于降低發動機氮氧化物排放。

l停車-起動運行電子控制。用于提高發動機經濟性和滿足歐4以上法規對排放的要求。

l氣缸封閉和氣門封閉電子控制。用于提高發動機經濟性，降低有害物質排放。

l微粒物捕集器再生電子控制。用于降低發動機微粒物排放。

6．展望和結語

1）發動機電子控制系統是一個非常有潛力的市場。隨著排放法規的逐步趨嚴和燃油經濟性要求的逐步提高，發動機技術正在飛速發展，新的電子控制技術還在不斷涌現。

2）都說世界制造業的重心正在向中國轉移。汽車行業，包括汽車電子行業，也在一定程度上出現了這種趨勢。但是，目前中國發動機電子控制系統的原配套產品基本上都出自外資企業。這些企業組裝產品用的元件幾乎都不是在中國生產的。由此我國喪失了許多GDP和就業崗位。國營和民營企業技術水平低下，只能仿造外資企業的產品，跟在外資企業后面從維修備件市場分一點殘羹冷飯。有的甚至還偷偷摸摸地打著外資企業的招牌，干著生產假冒偽劣產品的勾當。這種局面應當扭轉。政府應當看到，這個行業的發展將會帶來巨大的GDP增長，并創造大量的就業機會。所以政府應當做出規劃，對這一行業加以扶植和整頓。

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燃氣發電機組的空燃比控制系統主要由控制器、傳感器、燃氣閥、空氣閥、混合器等部分組成。

1.1傳感器系統過程數據的采集

通過氧傳感器、轉速傳感器、進氣壓力傳感器等傳感器實現。氧傳感器是系統中重要的傳感器之一。在空燃比控制系統中，最常見的反饋參數是排氣中氧的含量，它直接反映出燃氣燃燒之后留下了多少氧氣。因為燃燒室內大部分的氧氣，或者說所有的氧氣均來自于空氣，所以排氣氧含量是空燃比的直接反映。發動機轉速的穩定性對發電機組輸出交流電的頻率穩定性影響較大，而頻率的穩定性又是衡量發電機組輸出電能質量的主要指標之一。轉速傳感器多為磁電式傳感器，安裝在凸輪軸上，由轉速傳感器內的永磁體、線圈和發動機飛輪齒輪共同作用產生一個交流電壓信號，該信號經采樣電阻和放大器處理后，輸入到控制器CPU內。

1.2燃氣閥及空氣閥

燃氣閥及空氣閥是帶步進電機的電動調節閥，也是系統的執行器。控制器利用PWM驅動步進電機，進而調節閥門開度。

1.3空燃比控制器空燃比控制器是空燃比控制的“大腦”。在本系統設計中，空燃比控制器基于DSP處理器設計，由檢測電路、空燃比控制電路和通訊接口電路等部分構成。

2空燃比控制策略

在空燃比控制系統中，系統的控制目標是要使穩態下空燃比的平均值在理想值附近，而且在突加突卸負載造成空燃比偏離理想值時，系統能迅速響應，將空燃比控制在理想值附近。

2.1RBF神經網絡

整定PID控制策略在工業控制中，PID控制器應用廣泛。由于發動機的空燃比受進入氣缸的空氣量轉速、負荷、溫度、氣體燃料噴射器的響應速度和噴度等多種因素的影響，所以采用PID控制，根據反饋實時調整進氣量，使之達到精確控制。人工神經網絡是一種在生物神經網絡的啟示下建立的數據處理模型。其中徑向基函數（RBF）模擬了人腦中局部調整相互覆蓋接受域的神經網絡結構，能以任意精度逼近任意非連續函數，是一種局部逼近網絡，收斂速度快。本設計采用并行控制策略來實現發動機空燃比的控制，前饋控制采用RBF神經網絡控制器，反饋控制則采用PID控制器。前饋控制及時快速響應，實現發動機的逆動態模型；反饋控制則保證系統的穩定性，抑制干擾信號對系統的擾動。

2.2仿真實驗

本文采用MATLAB軟件Simulink工具箱進行燃氣發電機組空燃比控制系統仿真。燃氣發電機組空燃比控制系統采用常規PID控制的仿真，通過對比可以發現：在穩態時，與常規PID相比，并行控制的穩態誤差小，空燃比基本能穩定在理論空燃比附近；在動態時，與常規PID相比，并行控制的超調量小，即使在加入干擾的情況下，超調量δp也可控制在20％以內。

3結語

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對于任何一個建筑工程項目來說，施工圖紙都是至關重要的環節，電力工程建設自然也一樣。因此，施工單位在進行輸電線路工程施工前，施工人員必須對施工了那個圖紙進行認真的審閱和檢查，全面掌握施工圖紙設計要求，并在實際施工過程中，嚴格按照施工圖紙規定標準要求進行作業，從而確保輸電線路工程的施工質量。并且，施工人員可以在審查施工圖紙的同時，若發現其中存在錯誤，或是不合理的設計，就可以及時告知設計人員進行修改，避免造成不必要的麻煩，延誤工期進度。因此，施工單位在對施工圖紙進行審查時應該著重注意以下幾個方面：

首先，施工單位在第一時間拿到施工圖紙時，一定要確認其是否符合該工程項目的建設標準要求。

其次，施工人員要對施工圖紙進行認真仔細的檢查，確保無任何質量問題。最后，還需要保證施工圖紙能夠與實際的工程造價成本相吻合。在實際的電力工程建設中，施工單位不僅要對施工圖紙進行全面的審查，還需要對施工人遠配置進行嚴格的管理，并且，還要根據實際的施工情況，制定科學合理的施工方案，對總體施工順序進行總體的安排規劃，確保每一項施工環節都可以有條不紊的進行，避免造成資源的過度浪費，增加工程建設成本。

因此，施工單位必須高度重視這一問題，只有這樣，才能有效的提高施工效率與質量，促使電力工程建設的順利開展，極大的提升了輸電線路的運行能力。可以說，施工質量的技術管理控制是整個電力工程建設中十分重要的工作內容，更是電力系統安全穩定運行的有效保障。因此，在進行輸電線路工程施工過程中，施工單位必須對施工質量進行嚴格的監管，充分做好技術管理控制工作，制定明確的施工管理體制。與此同時，還要加強對施工人員專業技能知識方面的培訓教育，使其能夠按照工程設計方案規范施工，有效的防止了安全隱患的發生。此外，在實際的施工技術管理工作中，施工單位一定要對工程資料進行精細化的管理，從而為電力工程建設創造最大化的經濟效益。在施工中，對于施工安全的有著嚴格的要求，因此如果在電力施工的過程中發生任何安全事故，對整個工程有著嚴重的影響，而且也大幅度的延長了施工的進度。所以，我們為了避免這樣的情況發生我們在進行電力工程施工的時候，對于每個施工的步驟都有著十分嚴格的安排，并且每個施工人員在進行工程施工的時候，一定對嚴格的遵守，只有這樣才能有效的降低安全施工的發生。

2.電力工程建設中輸電線路施工質量的技術控制

2.1輸電線路基礎工程施工的技術控制在實際的輸電線路工程施工中，基礎工程是非常至關重要的施工環節之一，也是輸電線路可靠運行的基本前提。因此，施工單位必須加大對輸電線路基礎工程施工質量的監管力度，并對技術應用進行有效的控制與管理，真正按照施工圖紙設計要求進行施工，尤其是進行混凝土工程施工時，更應該加強做好施工質量技術控制工作，施工單位要在施工前期就著手對現場的地質條件、巖石分布情況及地下水文形態進行具體的了解與掌握，從而選擇適合的施工技術和施工工藝，確保混凝土結構的整體性，大大提高混凝土結構的強度。其次，施工單位還需要特別注意混凝土日常養護管理工作，保證其良好的使用質量，避免混凝土結構發生變形，影響整個工程質量。

2.2輸電線路桿塔工程施工的技術控制輸電線路桿塔工程的技術要點有桿塔的選型和組立方式，合格的輸電線路桿塔工程需要科學的桿塔選型，選型中應該借用技術的乎段，根據輸電線路的受力特點、維修工作、跨越地區、外部環境等因素選擇適合的桿塔類型。此外，高質量的輸電線路桿塔工程還需要桿塔的合理組立，使桿塔在安全的情況下實現對輸電線路的支撐和保護作用。

2.3輸電線路架線工程施工的技術控制根據輸電線路架線施工的經驗，我們可以將技術控制按施工過程分為準備階段技術控制的要點和放線階段技術控制的要點。在架線前準備階段，應該做好測量工作和附件安裝工作，這一時期應該以高標準嚴格地執行相關技術要求。在放線階段以輸電線路施工實際和設計合理地使用拖地展放和張力展放兩種架線技術，拖地展放具有設備簡單、施工迅捷等優點，但同時存在著導線磨損大等缺點;張力展放技術適應各種施工環境的能力。

2.4輸電線路檢修工程施工的技術控制在輸電線路施工過程中自然災害、外力破壞和人為因素的影響，可能會造成在建的輸電線路出現倒塔、斷線、絕緣了脫落、線路被盜等問題，需要在施工中及時并盡快進行檢修施工對于在停電的輸電線路上工作，除了遵照一般線路施工應遵守的技術要領和安全措施外，在正式施工之前，做好施工隴調和調度工作，獲得許可后方可開工。

3.結束語

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關鍵詞：建筑電氣工程；質量控制；安裝過程

隨著社會經濟的發展，建筑工程建設的需求也越來越大。現代社會，人們對于建筑物各項的要求也越來越高，不僅要求建筑外部美觀、結實耐用，還要求建筑物內部各類設施齊全，能更好為自己服務。而電氣設備作為建筑內部不可或缺的部分，其施工建設愈加受到人們的重視。這也使建筑電氣施工的質量面臨著巨大的挑戰，而且建筑電氣施工質量會直接影響后期建筑內部各類設施的運轉，對于建筑整體的質量有著重要的影響。因此，在現代建筑工程建設中，施工單位應高度重視建筑電氣施工質量問題，建立完善的施工管理體系，加大對建筑電氣施工質量的控制及管理力度，從而確保建筑電氣施工的質量和效率。

1施工前對電氣工程的質量控制

1.1做好對施工圖紙的設計、審查，編制好施工方案

施工前要認真設計圖紙，使其符合建筑設計和現場的實際情況，并與土建相關人員一起核對土建與電氣的施工圖紙，明確兩者間的交叉檢查施工部分，避免交叉部位的沖突。審閱圖紙時，就建筑工程而言，要根據建筑的標準、構造及布局，和供電方式、電壓等級、線路走向、鋪設方式等，做出合理說明和建議。施工方案的編制，要跟施工單位商議，配合施工進度，對有關基礎性部件進行預埋，如線路保護管的預埋、支撐架的預埋和基礎型鋼的預埋。

1.2電氣設備與材料質量的控制

電氣設備與各類電氣材料要符合國家標準，要避免不合格產品對建筑電氣的用電安全造成危害。如一些電線存在著抗腐蝕性能力差、耐熱耐壓性差、電阻過小的問題，空氣斷電器和漏電開關存在質量問題，供電設備老化和保護措施不當，這些都會嚴重影響建筑電氣系統的正常運行，甚至引發重大的安全事故。所以一定要對電氣設備及材料進行質量檢查，核對出廠合格證或質量證明書，必要時，去相關檢測部門進行檢驗，合格后方可使用。

1.3對施工人員的崗前培訓和指導

要培養合格的技術人員，使其具備豐富的專業知識和一些工作經驗，對施工的各個部分深入了解，對每一道工序都能嚴格按照要求和相關的國家標準執行。在項目開工前，技術人員應先熟悉建筑電氣施工方案和設計圖紙，并能同土建人員進行溝通，共同配合好建筑工程的實施。還要根據施工方案，對施工人員的工作進行分配，使其掌握自己部分的工作，并能配合整體工程，這樣能管控好電氣工程施工質量的人為因素。

2施工階段的質量控制

2.1施工基礎階段

施工過程中，電氣工程的質量控制更為復雜。首先，在基礎施工階段，就要做好各類工程材料的預埋工作，及時協同土建單位完成強弱電進戶電纜的穿墻管道與防水板預埋、預留工作。對于預埋部件如吊卡、吊桿的基礎螺栓、配電柜的基礎和建筑防雷接地引下線等做好防護和焊接工作。其次，檢查各個專業的配套部件的位置結構的合理性。例如敷設管線的布設，要與結構墻、吊頂位置、地面的墊層配合好，避免管線的浪費。最后，要考慮電氣設備與材料的安裝和其他建筑施工的部件的配置的合理性。如對給水排水管道、熱力通風管道和通信布線等與電氣設備的位置和配合防護都要充分考慮。

2.2施工主體階段的質量控制

在施工主體階段，電氣施工的質量體系的建立和運行需要進行分類管理。可以從大到小，從整體到局部，先給電氣工程分項，如照明工程、線路工程等，然后給各項工程再分成幾個部分，如照明工程是由管具、燈具、開關、配電盤以及進外戶線的安裝構成。所以在主體施工前，首先，要對其涉及到施工環節的主次進行確定分類，實現各設備的交接協調，如確定電力纜線、供配電裝置、配電箱三個重點設備交接配合，根據規范超前控制，達到對工程質量的預控。其次，對重點設備，尤其是影響建筑電氣施工質量的因素，予以重點關注。如等電位系統必須保證良好接連，使建筑物內所有導線位置始終處于零電位，避免人們受到電擊傷害；防雷接線時，盡量減少均壓環、引下線及避雷帶的連接處的焊瘤、虛焊等問題，防止其影響引雷效果，焊接部分也要做防銹漆處理，增加使用壽命；管線敷設要根據設計圖紙和實際情況進行，避免在穿線時出現纜線太多、管道過細等問題，以免造成管線浪費，線體散熱不足，影響使用，增加花費；開關、插座的安裝要穩固，線盒不要埋設過深，根據用戶的使用要求對開關和插座的位置調整。最后，要配合好土建施工。依據土建施工的進程與工序要求，完成管線的敷設，并給予一些保護措施，如在電線穿越樓板時，用足夠長鋼管加以保護；在通過伸縮縫時，埋設補償盒，管線鋪設略微寬松。澆筑混凝土時，注意對電氣管道的防護，防止混凝土振搗時對管道造成損害或使其移位，影響以后電氣的使用。

2.3施工裝修階段的質量控制

電氣施工時，要遵循室外線管地下化、室內線路暗敷化的原則，做到隱蔽安裝、美觀實用的要求。在裝修階段，對于設計中的漏項和客戶增加的要求，要及時補救，但不能采用重新打洞，明敷線路的辦法。電氣安裝后，要再次檢查，并且驗證其使用是否正常。還要做到對成品的保護，提高人員成品保護意識，并設專人定期檢查。明確各道工序每個人的責任，在驗收期間，做好交接手續。

3施工后驗收質量控制

制定嚴格的質量驗收標準。嚴格按照設計圖紙和技術規范，認真進行質量檢查程序，這是對建筑電氣施工質量控制的最后一道程序，必須遵循先自檢、后互檢、在進行交接檢、隱檢等。嚴格把握工程驗收，對于管線，電線、電氣設備以及固定設備連接處的各類固定材料都要進行認真檢驗，還要有嚴格的電氣設備的性能測試，如嚴格絕緣測試、接地測試等。對于按照檢驗操后不合格的，要堅決不予驗收，并責令施工方限期修改，這樣才能保證電氣施工質量的最后一道防線。

4結束語

通過上述對建筑電氣工程各個程序的分析，要提高電氣安裝工程的質量，首先，嚴格把握建筑電氣安裝的工作要點。比如管線走向、開關和插座的位置要根據用電設備所處位置進行安裝；暗線敷設時必須配備管線，以保護電線；電源線的配線要滿足最大功率；電源線與通訊線不能穿在同一根管道中，管內總線根數不能超過八根等。其次，建筑電氣設備與材料必須嚴格符合國家標準，保證安裝設施的安全有效。一般要根據國家標準GB50303-2002《建筑電氣工程施工質量驗收》進行檢驗驗收。最后，電氣工程的施工要能配合其他建筑工程施工。這樣不僅能保證建筑整體施工的順利進行，還能保證電氣施工在有些環節的質量控制。綜上所述，建筑工程中的電氣施工是一項復雜的工作，需要施工中各部分的規劃、配合、執行。要做到對電氣工程的質量控制就需對電氣工程的各個程序進行監控，從一開始的工程設計、人員配備、施工準備到后來電氣施工過程和后續檢驗都需嚴格按照標準，進行質量控制。通過嚴格的施工管理、有效的施工配合組織和高標準的質量控制，才能確保電氣施工安裝及使用的有效安全，從而保證建筑工程整體的安全，提高工程質量。

作者:劉 瑩 單位:廣州市機電安裝有限公司

參考文獻

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[2]林育龍.淺析電氣工程的質量控制和安全管理[J].價值工程，2010，29：67-68.

篇6

1．1工程建設程序執行不嚴

現階段我國水利水電工程部分為公益性項目，沒有直接的經濟回報，投資形式主要以國家投資為主。某些地方與建設單位為了獲取建設資金，往往把大部分精力放在了爭取國家投資上，對于前期的工作準備不充分，在實際的建設中未按照相關的程序操作。還有的工程開工建設過于匆忙，也未辦理相關的審批手續，當工程完成之后無法達到驗收要求。此外，某些項目法人并沒有實質條件，因此其具體的權、責、利往往分開，一些必須的責任卻沒有承擔。

1．2工程建設在管理關系上不順

(1)在一些動態質量管理中，配置的人員資源及工作精力受到了限制，不能完全保障監督檢查工作的到位，更無法確保其深度。

(2)工程的建設單位有時候與設計、施工及監理等單位屬于同一個地方或者部門，這樣極易造成地方保護，從而不利于質量管理工作的開展。

1．3人員隊伍素質不高

不可否認的是近幾年我國水利水電行業加強了隊伍的建設力度，對工作人員進行了相關的培訓，并且施工、監理等方面的隊伍與機構建設也得到了一定的加強，總的來說，在質量管理方面的專職人員力量依然比較薄弱，大部分的相關工作人員都無法達到專業素質的要求。同時部分人員素質不高，在施工中就會存在偷工減料等現象，很容易造成安全隱患。

1．4施工過程控制力度不夠

水利水電工程在我國的關注度并不是很高，因此在施工中一些精細化的操作往往缺乏必要的重視，加之施工工藝作風的粗糙，這就造成質量不斷出現缺陷。一些詳細制定的措施，在是施工過程中沒有真的落實好，導致指定的措施沒有發揮應有的效果。我國大部分的水利水電工程建設基礎管理比較薄弱，在質量的記錄方面，存在著準確性、及時性、閉合性與完整性等皆較差的一系列問題。

2加強水利水電工程質量控制與管理對策探討

2．1施工前質量控制

水利水電工程施工前的質量控制主要包括認真的審核施工單位提交的技術方案、技術措施、質量保證體系以及管理制度是否具有一定的可行性，盡量的分解水利工程各階段的質量目標。熟悉了解設計意圖，明確施工質量要求，在施工前期一定要對每道工序班組進行技術、工藝和操作規程交底，對工程質量控制對象進行周密分析，提前找出薄弱環節，制定有效的控制措施和處理對策。對用于工程的原材料、半成品、成品、設備等應采取核準制度，沒有經過監理工程師的同意，不得擅自進入施工現場。

2．2施工中質量控制

水利工程施工過程控制的重點是控制好每一個施工工序，要實行施工“二級報驗制度”。第一級指的是已完成工序和一些單元工程，采取班組初檢、施工隊復檢、施工單位質槍機構終檢的質檢制度。第二級指的是第一級質量檢查合格的基礎上，填報“報驗申請單”，報給監理工程師進行檢驗，由監理工程師核簽評定意見和評定等級，保證不合格的材料不會在下一道工序中使用，若在檢查的過程中發現工程質量問題，運用因果分析圖和排列圖等質量統計的工具，進行定量和定性分析，找出發生質量問題的原因，及時提出有效的解決措施。

2．3施工后質量控制

施工后的質量控制指的是對已完成的單元工程、分部工程和單位工程按照有關規范的統一標準及時組織驗收，對試運行的工程進行時時觀測，收集運行中的基礎數據，并對已完工程采取有效的保護措施。2．4施工質量檢驗施工質量檢驗數據不僅是水利工程質量進行評定驗收的依據，同時也是工程質量計定結論客觀、準確與否的關鍵，對檢測數量、檢測方法的選擇和對檢驗不合格產品的處理原則，要作為施工人員質量控制的重點和關鍵內容。

3嚴格現場質量管理和控制

在對現場質量進行管理和控制時，要做好相應的現場跟蹤檢查工作。進行現場檢查工作時，質量管理人員要勤于觀察施工現場，勤記錄，以便在施工現場及時的發現問題，減少一切的經濟損失。采取一定的措施保護已經完成施工的項目，避免局部破壞進而影響到整個工程的施工質量及進度。施工單位要加強對成品的保護工作，投入必要的人力和物力。在多種施工同時進行時，要合理的安排好施工順序。

4深層水泥攪拌樁加固在水利水電工程質量控制中的應用

本方法適用于軟弱地層厚、工期緊的工程項目。深層攪拌樁現已大量應用沿海軟土地基中。施工質量的控制重點包括以下4個方面:

(1)水利施工各部門施工人員之間要密切的加強配合。

比如前臺的樁機操作者)要與與臺的攪拌施工人員保持良好的溝通，確保攪拌機噴漿時是處于連續供漿的狀態，供漿量應與該根樁的設計相符，可以在樁機上掛設小黑板，以便后臺嚴格按規范供漿。

(2)嚴格控制水灰比。

筆者工作經驗表明，水灰比提高則樁身強度下降，因此要嚴格控制水灰的比例，在實際的水利施工中，水灰比偏小很容易發生堵管的現象，所以當施工人員有加大水灰比傾向時，對此現象應嚴加控制。可采取在漿桶側設置刻度或采取標尺加以控制，控制好水灰比對樁身強度大有保證。

(3)必須嚴格控制好攪拌時間及并提高速度。

用深層攪拌法施工時，當水泥摻量固定時，攪拌的次數越多，拌和就越均勻，水泥土的強度越高。

(4)要經常檢查壓力表的壓力。

宜用流量泵控制輸漿速度，使注漿泵出口壓力保持在0．4～0．6Mpa，并應使攪拌提升速度與輸漿速度同步。由于水泥漿容易凝固堵塞壓力表，時有操作工人為方便而拆除壓力表的現象發生。

5結語

篇7

1.1圖紙未明確標注

圖紙設計是機電工程的施工中最重要的環節，現階段大部分施工單位都將鋼筋當作防雷接閃器，再通過引下線和接地同等實現電位連接裝置。但是此類施工方法一定要在設計的圖紙上標明預埋件和連接點，一旦未詳細標注，則會對施工的精確度和質量安全產生巨大影響。在實際的施工中，大部分施工單位對施工圖設計對工作不重視，只是在電氣圖上粗略標注，這一做法不利于施工工作的進行。

1.2施工材料和設備有質量問題

設備的的質量會對機電工程的質量和進度的影響加大，如果施工材料和設備均存在質量問題，那么機電工程的質量安全一定存在較大的隱患。故在施工材料和設備的選購中，需對其進行嚴格的質量檢驗，同時禁止采購人員以次充好或者購買假冒偽劣材料。對于重要的施工設備，也需控制其質量，對其進行詳細檢測。

1.3設備型號不符合施工要求

機電工程中施工設備的型號一般是有明確要求的，但依照目前的形勢觀察，我國的機電設備型號呈現多樣性，并未有統一和固定的型號標準，因此，在機電工程的設備采購中，會出現型號匹配不符合的問題。同時在設計的開始階段，就未在設備材料內明確規定機電設備的型號，因此，采購員采購設備時，就無法準確把握設備型號，造成設備型號與機電工程的施工要求不符的問題。

1.4操作不規范

在機電工程施工的過程中，部分施工工作未給出明確的規范及操作流程，就存在施工人員未按照規定操作的問題，并出現操作失誤或者操作不符合規范的現象，會對施工人員的人身安全造成威脅，也會增加返工、誤工的機率。例如在機電工程的施工中需注意設備吊裝的流程，確保其能發揮出正常作用，就算出現問題也能得到快速解決。假設設備吊裝的過程中，未依據“配電的設備—電組—冷水機組—冰箱”這一操作流程安裝，就會對機電設備檢修產生影響。隨著我國的社會經濟的不斷發展和施工管理水平的持續上升，機電工程的施工質量也得到有效提高，但是機電工程的施工管理中出現的問題也比較突出。因此，需建立一個科學的施工質量管理體系，對機電工程的施工機械進行施工質量控制。

2.機電工程施工質量控制方法

2.1施工人員的控制

⑴資質和能力的控制：從事機電工程的人員，需具備基本的資質和能力，資質就是要求施工人員能獲取有關的資格證書；能力則要求施工人員具備一定的技術水平、綜合素質等。機電工程的施工管理中對人員的資質及能力的控制，就是在機電工程的施工中，對技術比較復雜、施工的難度較大、施工的要求高的部分，需派遣經驗豐富、技術熟練的施工人員進行；而會對機電施工人員造成部分傷害或者難度較大的施工作業，需派遣有從業資格證書的技術人員去操作，以降低對施工人員的傷害程度。

⑵實施培訓上崗：由于機電工程存在工序多、難度大、施工工具多等特點，因此，其施工人員需在上崗前進行技術培訓，并堅持持證上崗的原則，以確保施工人員的人身安全和工程的施工質量。并定期對施工人員進行技術培訓和考核，以提高其施工技術。

2.2施工材料的控制

⑴對購買環節進行控制：在機電工程企業購買施工材料和設備時，需讓購買人員熟知施工圖紙和技術要求，采購人員在材料和設備采購的過程中，一定要控制好材料的質量和設備的型號。采購完后需建立采購檔案，同時需定期對供貨商的設備和材料進行檢測，對材料和設備的購買進行動態的質量管理、控制；

⑵對驗收環節進行控制：核對產品的出廠合格證和質量檢驗報告等材料；抽檢或者檢驗工程材料的時候，需按照相關標準進行，并以準確反映抽查材料的質量為主；反復多次檢測特種產品，確保其與要求相符。

2.3施工設備的控制

⑴操作人員需嚴格按照相關的規章制度使用施工設備，對于違規或者不按照操作流程操作的工作人員，需給予嚴懲；

⑵檢測設備控制：要求操作人員按照使用要求及操作方法熟練操作，如果出現對操作流程和方法不熟悉的人員，則需對其進行培訓合格后上崗，從而通過正確操作以確保檢測結果的可靠性和準確性。

2.4施工方法與技術的控制

⑴施工企業的施工方法及操作工藝的控制：在制定施工的方法和操作工藝時，需依據工程實際要求，再結合施工企業的施工能力進行制定工作，同時需綜合考慮施工的方法在技術的可實現范圍內經濟性、操作的難度和工藝的可實施性等因素，同時還需關注施工的進度，并降低施工成本；

⑵施工的方法及操作工藝的控制要點：

①施工人員需嚴格按照施工的高標準、流程和操作規范進行施工；

②嚴格控制影響工程質量的因素，如操作失誤等；

③在施工前便綜合考慮施工中可能會出現的問題，并制定有效的預備措施，對施工中出現的問題加以解決；

④加強機電工程的質量預控和工程的質量檢驗工作；

⑤處理好施工前準備、施工中控制、竣工后檢驗的工作，確保工程的質量。

3結語

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PMM8713功能介紹

PMM8713是專用的步進電機的步進脈沖產生芯片,它適用于三相和四相步進電機。如圖1所示PMM8713的引腳,Cu為加脈沖輸入端,它使步進電機正轉,Cp為減脈沖輸入端,它使步進電機反轉,Ck

為脈沖輸入端,當脈沖加入此引腳時,Cu和Cp應接地,正反轉由U/D的電平控制,EA和EB用來選擇勵磁方式的,可以選擇的方式有一相勵磁、二相勵磁和一二相勵磁,ΦC用來選擇三、四相步進電機,Vss為芯片工作地,R為芯片復位端,Φ4～Φ1為四相步進

脈沖輸出端,Φ3～Φ1為三相步進脈沖輸出端,Em為勵磁監視端,Co為輸入脈沖監視端,VDD為芯片的工作電源(+4～+18V).其具體的原理框圖如4-3-4所示:

4.4顯示電路與鍵盤的選擇

顯示電路的用8279芯片來驅動，8279芯片分別接兩排顯示器，每排為4位顯示，分別用來顯示步進電機的實際轉速與給定轉速。

8279與CPU的連接框圖如4-11所示：

8279芯片的具體介紹如下；

1)DB0～DB7：雙向數據總線。在CPU于827數據與命令的傳送。

2)CLK：8279的系統時鐘，100KHZ為最佳選擇。

3)RESET：復位輸入線，高電平有效。當RESET輸入端出現高電平時，8279被初始復位。

4)/CS：片選信號。低電平使能，使能時可將命令寫入8279或讀取8279的數據。

5)A0：用于區分信息的特性。當A0=1時，CPU向8279寫入命令或讀取8279的狀態；當A0為0時，讀寫一數據。

6)/RD：讀取控制線。/RD=0,8279會送數據至外部總線。

7)/WR：寫入控制線。/WR=0,8279會從外部總線捕捉數據。

8)IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。當FIFORAM緩沖器中存有鍵盤上閉合鍵的鍵碼時，IRQ線升高，向CPU請求中斷，當CPU將緩沖器中的輸入鍵數的數據全部讀取時，中斷請求線下降為低電平。

9)L0～SL3：掃描輸出線，用于對鍵盤顯示器掃描。可以是編碼模式（16對1）或譯碼模式（4對1）。

10)～RL7：反饋輸入線，由內部拉高電阻拉成高電平，也可由鍵盤上按鍵拉成低電平。

11)FT、CNTL/STB：控制鍵輸入線，由內部拉高電阻拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電平。

12)TB0～3、OUTA0～3：顯示段數據輸出線，可分別作為兩個半字節輸出，也可作為8位段數據輸出口，此時OUTB0為最低位，OUTA3位最高位。

13)消隱輸出線，低電平有效。當顯示器切換時或使用消隱命令時，將顯示消隱。具體芯片理框圖如4-4-1所示：

鍵盤的連接一般有兩種方式，一種是獨立式鍵盤；一種是行列式鍵盤。獨立式鍵盤就是各個鍵相互獨立，每個鍵盤接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態來確定那個鍵按下。這種鍵盤的輸入線較多，結構復雜，一般適用于按鍵較少操作速度較高的場合。而行列式鍵盤是由行和列線交義組成，一般用于按鍵較多的場合。本次設計一共用9個鍵因此采用行列式鍵盤。具體的原理圖如4-4-2所示:

圖4-4-2鍵盤連接圖

顯示電路的選擇

顯示電路選用兩排LED顯示，每排分別為四位。能滿足設計的要求，轉速范圍為0至1000。LED顯示電路有兩種接法，一種為共陰極，一種為共陽極。原理圖如4-14所示:

、

4.5反饋電路的選擇

應選用光電編碼器作為反饋元件，光電編碼器與步進電機是同軸的輸出經過放大送到計算機。并通過顯示器顯示出步進電機的實際轉速。關于光電編碼器的說明如下；

4.5.1光電編碼器原理

光電編碼器，是一種通過光電轉換將位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖1所示；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數就能反映當前電動機的轉速。

圖4-5-1光電編碼器的原理圖

根據檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式。根據其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。

本次設計用絕對式編碼器其原理如下：

絕對編碼器是直接輸出數字量的傳感器，它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心磁道，每條道上由透光和不透光的扇形區相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關系，碼盤上的碼道數就是它的二進制數碼的位數，在碼盤的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏元件；當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進制數。這種編碼器的特點是不要計數器，在轉軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有N位二進制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。目前國內已有16位的絕對編碼器產品。絕對式編碼器是利用自然二進制或循環二進制（格雷碼）方式進行光電轉換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設計可采用二進制碼、循環碼、二進制補碼等。它的特點如下：

1)可以直接讀出角度坐標的絕對值；

2)沒有累積誤差；

3)電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進制的位數來決定的，也就是說精度取決于位數，目前有10位、14位等多種。

4.6電源電路設計

本次設計用了+5V、+12V電源，采用的是78系列的集成固定三端穩壓管。78系列集成穩壓器輸出穩定，漂移小，精度也比較高。其內部也有完善的保護電路。它有風部過流保護，保證輸出電流部會超出最大允許值；它有內部熱保護電路，如果輸出管的結溫達到允許的最大值，它會知道減小輸出電流；它內部還有工作區限制電路。使穩壓器的工作臺不進入不安全區。因此，它的可靠性高。另外，它只有三條引腳，移位輸入，移位輸出，移位公共端，使用起來很簡單。

1.變壓

電源變壓器將220V的交流電壓變為所需的交流電壓值。因為在整流、濾波和穩壓電路中有一定的壓降，所以要使輸出電壓比所需電壓高2V~3V。

2.整流

整流電路將交流電壓變為脈沖的直流電壓，常用的整流電路有單相半波，全波，橋式和倍壓整流電路。這里采用單相橋式不可控整流電路。

3.濾波

濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的波紋，一般由電抗元件組成。如要負載兩端并聯電容或與負載串聯電感L。以及C和L組合而成的各種復式濾波電路。因為電容濾波電路簡單，負載直流電壓較高，波紋較小，所以我們采用的是電容式濾波。

4.穩壓

穩壓的作用電當電網電壓波動，負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩定。本設計采用三端集成穩壓器，常用的是7800系列和7900系列。前者是三端固定正輸出集成穩壓器，后者是三端固定負輸出極集成穩壓器，整流后的輸出波形與純直流相差甚遠，須經濾波才能作直流電源用。最常用的元件是電容。整流輸出的電壓升高時，輸出的電流一面供給負載應用，一面給濾波電容充電。當整流輸出電壓開始下降時，電容向負載放電以維持輸出電壓，總的輸出電壓波形就平滑得多。

下面以電源+12V為例介紹一下電路的工作原理：

圖4.6+12電源電路圖

220V，50HZ的交流電壓變壓后，輸出+15V左右的交流電壓其頻率仍為50HZ，交流信號經橋式整流電路進行全波整流，然后，經電解電容濾波。最后，經CW7805（三端固定穩壓器）輸出的便是一個平穩的+12V的直流電壓信號。電容C4和C5的作用是濾高頻波和抑制自激振蕩。

4.7抗干擾設計

由于系統中不可避免會從外界引入干擾，影響系統的控制精度，使系統的穩定性變差，故采用了硬件和軟件抗干擾措施。

1.干擾對微機的作用可分為四部分：

①輸入系統：它使模擬信號失真，輸入數據信號出錯。

②輸出系統：使各輸出信號混亂，不能反映微機系統的真實輸出量。從而導致一系列嚴重的后果，同時，還把現場的高電壓設備與主機隔離，防止出現高頻干擾現象。

③微機控制的內核，使三總線上的數據信號混亂，CPU得到錯誤的數據信息，使運算操作數失真。

④電源系統：我們設計所采用的芯片都由直流穩壓電源供電。這些直流穩壓電源都是由220伏轉化而來，有可能產生波動現象。使電源的壓降上升或下降，對主機運行產生干擾。

2.本次設計采用的硬件抗干擾措施有：

①在電路排列方面，模擬電路和數字電路之間集中在一起，器件之間盡量縮短距離減小寄生電容。

②在線路設計中，將所有器件的模擬地線和數字地線都區分開，兩者的地線不要混亂，分別與電源地線相連。

③電源系統的干擾大部分是高次諧波，然后接穩壓器件，以保持電源穩定。

④采用分散獨立功能模塊供電，在每塊系統功能模塊上用集成三端固定穩壓器如7805、7812、7815、7915等穩壓源，而且也減少了公共阻抗的相互耦合，大大提高了供電的可靠性。

3.程序監視系統中的抗干擾（電源部分）

WATCHDOG本身能獨立工作，基本上不依賴于CPU，當電源受干擾而掉電時，WATCHDOG自動產生中斷。使CPU備用電源起作用，對CPU正在執行的數據進行保護。

4.8看門狗電路

工業環境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現，而最終造成系統故障的多數現象為“死機”。究其原因是CPU在執行某條指令時受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發生改變，致使該條指令出錯。這時,CPU執行隨機拼寫的指令，甚至將操作數作為操作碼執行，導致程序“跑飛”或進入“死循環”。為使這種“跑飛”或進入“死循環”的程序自動恢復，重新正常工作，就是看門狗。若程序發生“死機”，則看門狗電路產生復位信號，引導單片機程序重新進入正常運行。

此外，工業現場由于諸多大型用電設備的投入或撤出電網運行，往往造成系統的電源電壓不穩定，當電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數據丟失，系統不能正常運行。若設法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機快速的保存重要數據，將會最大限度地減少損失。在掉電方式下單片機內所有運行狀態均被停止，只有片內RAM和SFR中的數據被保存起來。在單片機系統可借助于一定的外部附加電路監測電源電壓，并在電源發生故障時及時通知單片機（本次設計是通過引發INT0中斷來實現的）快速保存重要數據，使電源恢復正常，取消掉電方式，通過復位單片機，使系統重新正常。

4.8.1MAX813L功能簡介

MAX813L是美國MAXIM公司推出的微處理機系統監控集成芯片，該芯片的價格低，減少了器件個數，所構成的電路性能更可靠，MAX813L提供如下四種功能：

1.上電、掉電以及供電電壓下降情況下的復位輸出，復位脈沖寬度典型值為200MS。

2.獨立的看門狗輸出。如果看門狗在1.6S內未被觸發，其輸出將變為低電平。

3.1.25V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或+5V以外的電源的監控間[6]。

4.低電平有效的手動復位輸入。

4.8.2看門狗電路各引腳功能

1.手動復位輸入端（MR）：當該端輸入低電壓保持140ms以上，MAX813L就輸出復位信號。輸入端的最小輸入脈沖寬要求可以有效的消除開關的抖動。

2.工作電源端（VCC）：接+5V電源。

3.電源接地端（GND）：接0V參考電平。

4.電源故障輸入端（PFI）：當該端輸入電壓低于1.25V時，5號引腳輸出端的信號有高電平變為低電平。

5.電源故障輸出端（PFO）：電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變為低電平。

6.看門狗信號輸入端（WDI）：程序正常運行時，必須在小于1.6s的時間間隔內向該輸入端發送一個脈沖信號，以清除芯片內部的看門狗定時器。若超過1.6s該輸入端收不到脈沖信號，則內部定時器溢出，8號引腳由高電平變為低電平。

7.復位信號輸出端（RST）：上電時，自動產生200ms的復位脈沖：手動復位端輸入低電平時，該端也產生復位脈沖。

8.看門狗信號輸出端（WDO）：正常工作使輸出保持高電平，當WDI端在1.6S接收不到信號時，該端輸出信號由高電平變為低電平。

如圖5-6給出了MAX813L在單片機系統中的應用電路圖。此電路可以實現上電，瞬時掉電以及程序運行實現“死機”時的自動復位和隨時的手動復位；并且可以實時的監視電源故障，以便及時地保存數據[6]。

本電路巧妙的利用了MAX813L的手動復位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機”，WDO端電平由高到低，當/WDO變低超過140ms，將引起MAX813L產生一個200ms的復位脈沖（本次設計中將MAX813L的RET端同時8031、8155的復位端RESET相連，使之同時復位）。同時使看門狗定時器清0和使引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復位按鈕使MAX813L產生復位脈沖，由于為了產生復位脈沖端要求低電平至少保持140ms以上，故可以有效的消除開關抖動。

該電路可以實時的監控電源故障（如掉電、電壓降低）。圖5-6中R1的一端接未經穩定的直流電源。電源正常時，確保R2上的電壓高于1.6V。當電源發生故障，PFI輸入端的電平低于1.25V時，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機中斷，CPU中斷相應服務程序，保護數據，斷開外部用電電路等。

第5章算法的設計：

算法對于步進電機調速系統設計是一個相當重在的環節，因為只有確定了算法之后才能對步進電機的速度進行準確的控制，并時也能達到精確的調速目的。同時算法也是編寫軟件的前提與基礎。控制算法有多種，常用的兩種算法是PID和模糊控制算法。

PID控制與模糊控制是兩種常用的控制方法,但它們還存在一些不足,如一般PID控制容易產生超調、模糊控制的穩態精度不高,在這兩種控制方法基礎上進行改進,可產生多種更好的控制方法。本文采用的復合PID控制算法和帶動態補償的模糊控制算法克服了以上缺陷,取得了較好的實驗效果。

5.1PID控制算法

PID調節的實質就是根據輸入的偏差值,按比例、積分、微分的函數關系,進行運算,將其運算結果用以輸出控制,將基本PID算式離散化可得到位置型PID控制算法,對位置型PID進行變換可得到增量型PID控制算法。對控制精度要求較高的系統一般采用位置型算法,而在以步進電機或多圈電位器做執行器件的系統中,則采用增量型算法。

PID是一種工業控制過程中應用較為廣泛的一種控制算法，它具有原理簡單，易于實現，穩定性好，適用范圍廣，控制參數易于整定等優點。PID控制不需了解被控對象的數學模型,只要根據經驗調整控制器參數,便可獲得滿意的結果。其不足之處是對被控參數的變化比較敏感。但是通過軟件編程方法實現PID控制,可以靈活地調整參數。,盡管近年來出現了很多先進的控制算法，但PID控制仍然以其獨有的特點在工業控制過程中具有相當大的比重，且控制效果相當令人滿意。

連續PID控制器也稱比例－積分－微分控制器，即過程控制是按誤差的比例（P-ProportionAl）、積分（I-IntegrAl）和微分（D-DerivAtive）對系統進行控制，其系統原理框圖如圖5-1所示：

它的控制規律的數學模型如下：

\*MERGEFORMAT\*MERGEFORMAT(5-1)

或寫成傳遞函數形式：

\*MERGEFORMAT(5-2)

式中，e(t)：調節器輸入函數，即給定量與輸出量的偏u(t)：調節器輸出函數。

Kp：比例系數；

T：積分時間常數；

T：微分時間常數。

將式（2-1）展開，調節器輸出函數可分成比例部分、積分部分和微分部分，它們分別是:

⑴比例部分比例部分的數學表達式是\*MERGEFORMAT,p在比例部分中，Kp是比例系數，Kp越大，可以使系統的過渡過程越快，迅速消除靜誤差；但Kp過大，易使系統超調，產生振蕩，導致不穩定。因此，此比例系數應選擇合適，才能達到使系統的過渡過程時間短而穩定的效果。

圖為比例調節器

（5-3）

比例調節器

其中：U控制器的輸出

\*MERGEFORMAT比例系數

E調節器輸入偏差

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1.1企業對會計控制環境的認知不足

在市場經濟高速發展的當下，盡管企業對管理層的整體的知識面要求越來越高，然而某些管理者只看重資源的成本，在制定崗位時，盡可能地減少員工人數，一人多崗的現象普遍存在，許多不能兼任的職位沒有適當分離，也未落實回避制度，缺少相互制約的機制。有些高管在對企業內部控制與業務出現沖突時，主觀認為內部控制制度過于詳細、控制過于嚴苛，從而對企業的業務能力造成不良影響，因此將內部控制和企業發展與效益相對立起來。從公司內部看，管理層的權利遠遠大于其責任，由于缺乏激勵機制，管理層自身提高沒有動力，導致了管理層素質整體低。同時，由于員工的配置不像大企業那樣做到專人專職，員工素質和職業道德水平良莠不齊，導致員工對內部控制的認知程度較低或不足。更有甚者的是，某些員工甚至認為內部控制是企業管理層的責任，與自己的日常工作毫不相干。

1.2企業治理結構不完善

當前我國很多企業的董事會和監事會形同虛設，企業的內部控制機制沒有完善，董事會的權責也不能獨立實現。在人員配備上，也沒有切斷董事與管理層的關系，根本保證不了董事會成員的相對獨立性。更嚴重的是，企業對經理層的監管體系不完善，經營者獨攬大權，沒有相應機構限制他們的日常行為，無法保證股東和其他利益集體的利益。在股東大會上，中小股東根本沒有話語權，大股東實質操控著董事會，股東大會名存實亡。目前的企業“生物鏈”商未形成，大股東基本處于無法控制的狀態。監事會雖然名義上是專門對董事和經理監督的機構，但我國很多企業監事會的監督權力并沒有被有力地發揮出來。監事會成員很多來源于董事會，并未獨立選舉產生，這使得我國逐步形成“雙會制”公司治理結構，監事會不能代表中小股東的利益，因此建立客觀、獨立的監事會勢在必行。

1.3內部審計存在缺陷

現代公司管理制度要求建立內審機構，每年財政部都會發文要求企業加強內部審計工作。但是，我國一些企業并沒有設立內部審計機構，存在嚴重的內部監督缺失現象；有的企業雖設有內部審計機構，但該機構設立在管理層下屬單位，嚴重制約其發揮；還有一些內部審計的負責人由非專業人員擔任的，不了解準則，甚至不清楚內部審計區別于經營和外審的審計目標；還有一些內部審計機構人員不足，或是作為各部門臨近退休人員的過渡崗位。這些因素都導致內部審計機構在實際工作中無法全面開展。內部審計設立的層次太低，內審人員專業知識不足，必定導致內審部門不能實行其應盡的職責。內部控制制度的監督起不到相應地作用，舞弊、造假等情況在監督不到位的條件下必然會發生。

1.4缺乏良好的企業文化

企業文化是企業控制環境的有效反映，是企業文化形象在外部的延伸。沒有企業文化，企業的發展愿景會受到影響，公司的治理也會出現障礙。目前很多企業的文化建設都存在著一些問題，首先，企業文化形式過于單調；其次，企業文化不夠創新；還有員工對企業文化的認知存在偏差。企業要是沒有完善且良好的文化體系，企業員工很難認可管理層所做的決定，其工作積極性就會下降，更為嚴重的是，可能對企業的利潤和名譽等方面都會產生不良影響。因此，建立健全良好的企業文化體系是每個企業必須落實和解決的重要問題。

1.5會計控制法律法規不健全

法律法規在企業外部環境的因素中占首要位置。企業作為法人，存在于各種法律法規和規范組成的法律體系中，并受到法律的保護。企業只有懂法守法，用法律的武器維護自身的合法權益，才能健康有秩序的發展。目前，我國內部控制相關的法律框架尚未形成，整體上還處于逐步成長的階段，在內部控制方面取得的成果也非常少。內部會計控制相關法律法規頒布的層次不高、沒有形成一個相互聯系、全面的法律框架體系。這使得企業可以依據的法律法規較少，而且部分法律還具有一定的片面性，會計控制環境的外部因素極易受到影響，企業的利益也得不到保障。

2優化企業會計控制環境的對策分析

2.1增強企業對會計控制環境重要性的理解

企業內部控制是組織行為，不是某個部門的事情，更不是某個員工的事情。企業內部控制必須要統一員工的思想和認識，讓企業文化貫穿到每天的工作中，深入到全體員工的心中。企業要依照規范整理和完善各項制度，建立和不斷完善內控體系，編成內部控制手冊。內部控制體系每年必須接受第三方的獨立審計。內部控制的建立、完善和運行要求各部門根據實際業務按內控規范和指引編寫，匯總后形成正式文件付諸實施，讓企業管理層和員工充分認識到內部會計控制的重要性。

2.2貫徹企業產權理念并完善企業治理結構

企業應依據實際情況按照現行法律調整股權結構，讓股東大會真正體現依法行使其經營決策權，充分聽取中小股東的心聲。此外，企業可以擴大獨立董事的比例，強化他們的職責，在一定程度上可以預防管理層獨攬大權，暗箱操作財務報告，保證會計信息的質量。同時企業應加強對董事會的監督，提高監事會的監控力度，使董事會、監事會、經理層三者形成相互制約。監事會制度要保證監事會享有獨立有效的監督權，對企業管理策略的調整、職員的裁減、工資福利的發放標準和形式、企業財務信息的合法公允等方面均擁有質疑權和否定權。同時，要以財務部門為核心，切實從財務管理方面來加強對董事會行動的約束。

2.3強化企業內部審計的作用

在企業內部設立獨立的審計機構，配置專業的審計人員，按照國家有關法律法規的規定，采取一定的方法，對本企業財務收支及各項經濟活動的合法性、真實性、有效性進行審查和評估，并提出整改建議。同時企業要提高內部審計的地位，首先，審計部門應高于其他部門，并且不屬于其他任何一個職能部門，有權力直接向董事會、監事會報告，只有這樣才能保證企業內部審計的獨立性和權威性，否則就是形同虛設。其次，審計工作要從查錯查漏轉移到對企業的經營管理提出正確的建議。最后，內審領導者要具有良好的職業道德和專業知識，并且能保證內部審計工作開展的獨立性。獨立的內部審計不僅能使企業的生產經營高效運行，而且還能有效降低企業重大錯報風險。企業應該指定專門的內部審計人員構建其內控體系，并對其執行情況進行不定期檢查，要求內部審計對企業的重點經營環節保持高度警惕，及時向上級匯報發現的問題，為企業內部控制的建設提出合理意見。

2.4加強企業文化的建設

企業文化具有雙面性，它可能促進企業的發展，也可能導致企業走入困境。企業文化對企業內部控制有著深遠的影響。我國企業內部組織文化的缺失，是造成內部控制失控的原因之一。企業必須用嚴苛的規章制度來促進良好的企業文化形成，遵循健康、嚴謹的行為準則，培育蓬勃向上的企業文化。在企業文化建設時，必須加強員工對內部控制的理解，鼓勵全體員工積極主動地參與到企業文化建設的熱潮中，這對內部控制制度的建立和不斷完善是一個有力的措施。企業文化形成是由董事會的管理理念與經營決策決定的。企業管理層必須以身作則，嚴格遵守企業內控制度，并在員工中起到模范帶頭作用。因此，管理層可通過建立一個積極的管理理念來促進企業文化，通過各種激勵措施來激發員工的積極性，使企業文化的影響力逐漸增加。當然企業所處環境的變化，容易使得企業文化面臨一些困難，嚴重時甚至會影響到企業目標的實現。所以，企業應依據內部和外部環境的不斷變化，及時修正企業文化。

2.5建立健全會計控制法律法規體系

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1．1設計原理

機械總軸傳動系統是一個以機械長軸為各個獨立的驅動單元提供動力的系統，機械總軸系統中，由于各個連接裝置的阻尼系統，彈性系數，衰減系統等參數取決于機械總軸本身，這些參數不容易更改，機械總軸的傳動范圍和距離都會受到總軸本身的制約，系統一旦建成，系統修改必然需要進行機械部分的改動，使得機械總軸在各個方面的應用受到了限制。而電子虛擬總軸控制方式，其控制原理圖如圖所示，它真實地模擬了機械總軸的物理特性，得出與機械總軸相似的運動同步特性，由于虛擬總軸部分采用軟件實現，相對于機械總軸，更容易調節系統的參數，使系統不需要進行大修改就能適用于更多的場合，且通過參數調節，可以避免系統發生諧振現象。每個分區單元均為獨立的驅動器單元，通過簡單的線路連接即可實現系統的增容，使系統的擴展變得簡單，具有較大的靈活性。虛擬總軸輸入信號經過虛擬總軸作用后，得出單元驅動器的參考信號，即參考輸入線速度和參考位置，將參考輸入線速度和參考位置發送給驅動器，驅動器將接收到一致的信號。驅動器以編碼器作為當前自身速度和位置的采集裝置，不斷對自身的線速度和位置進行速度和位置上的調整，永遠跟蹤虛擬總軸的速度和位置。每個驅動器均采取此方式跟蹤虛擬總軸，從而實現眾多電機的同步運行。各個驅動單元之間沒有耦合，任一單元的擾動不會影響其他單元的工作狀態，當單個電機發生擾動時，驅動器會根據電機輸出量的反饋值進行速度和位置的調整，保證電機從速度和位置上跟隨虛擬總軸，從而消除電機運行擾動。

1．2變頻器的硬件設置和參數設置

控制器PLC－200與西門子變頻器MM440之間采用數字量I／O和模擬量I／O連接作為控制手段，變頻器采用數字量I／O控制正反轉，模擬量I／O控制速度，模擬量輸出為標準電壓為0～10V，對應變頻器控制電壓速度為設定值P1080～P1082，即0～50Hz即0～1415r／min。當正傳控制端Q0．0或反轉控制端Q0．1口為1，且模擬量輸出不為0時，電機啟動，方向由控制端口決定，當正反轉端口同時為1時，電機自由停車，相當于沒有輸出狀態。另外，當I0．2為1時，表示變頻器處于故障狀態，此狀態會反映到PLC－200，繼而反映到上位機。當接線完成后，還必須對變頻器內部參數進行設置，由于使用的電機為三相異步電動機，另外變頻器外接制動電阻。

2實驗與結果分析

2．1實驗平臺

是以本論文中的同步控制系統作為控制系統，控制對象是三臺卷揚機和三個吊桿組成的簡易平臺，吊桿加上不同重量的砝碼來模擬在同步控制過程中負載大小不同的場景。

2．2實驗步驟

1）把兩個電機所驅動的橫桿移動到0位并調節兩桿處于平衡狀態。

2）把配重100kg放到2號電機所驅動的吊桿上，1號電機驅動的吊桿無配重

3）從上位機設置參數，令2臺電機按0．09m／s的速度從0mm走到1500mm，然后再從1500mm回到0mm。從上升和下降角度來分辨電機是否實現同步。

4）利用PLC－200監控軟件以800ms的采樣頻率監控編碼器數據，并將其轉換為毫米數后記錄于表格上。

5）實驗數據分析，并把表格數據繪制成圖，觀察是否達到同步效果。

2．3實驗結果