第五讲 DCS基本功能
第五讲DCS的基本功能
云南广播电视大学/云南国防工业职业技术学院机电工程学院电气教研室赵祖武
集散控制系统的基本功能
DCS系统的关键是通信，也可以说数据公路是DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。
一个特定DCS系统的相对优点与弱点一般看下列情况：（1）系统能处理多少I/O信息。
（2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。（3）能适应多少用户和装置（CRT、控制站等）。
（4）传输数据的完整性是怎样彻底检查的。
（5）数据公路的最大允许长度是多少。
（6）数据公路能支持多少支路。
（7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等）。
集散控制系统产品形形色色，结构类型各具特色，功能特性各有侧重，但一些基本功能是必须具备的。
现场控制站的基本功能
现代DCS的现场控制站是多功能型的，其基本功能包括：反馈控制
数据采集与处理数据通信
逻辑控制
顺序控制
批量控制传统DDC、DAS基本功能传统PLC基本功能
现场控制站的基本功能：反馈控制它是数量最多、最基本、最重要的控制方式。
反馈控制功能主要有：
输入信号处理
报警处理
控制运算
控制回路组态
输出信号处理
模拟量：采样/保持、A/D转换、数字滤波、合理性检验、规格化、工程量变换、零偏修正、非线性处理、补偿运算
离散量（DI、SI）：瞬时值变换（计数器累积）
合理性检验：A/D转换超时（或未执行）→“A/D卡件故障”→系统标志“不合理”；A/D转换超量程上下限→系统标志“计数不合理”
零偏修正：在当前值中扣除零漂值。（零漂值不超过前级输出量程10%）
规格化：信号（1～5VDC）对应在计算机中使用的数字量（增加控制运算精度）（PV→PV＿Data＿CPU）
规格化值X＝规格上限规格下限
信号上限信号下限
（信号信号下限）＋规格下限
＿
工程量变换：在计算机中使用的数字量对应的工程量显示或信号（PV＿Data＿CPU→OUT ）
工程量值Y＝工程上限工程下限
规格上限规格下限
（规格规格下限）＋工程下限
输入信号→规格化值
规格化值→工程量
———示例（P.32.例2.1）
非线性处理：折线数据表拟合（线性化）
度℃0123456789 10103.90104.29104.68105.07105.46105.85106.24106.63107.02107.40 20107.79108.18108.57108.96109.35109.73110.12110.51110.90111.29 30111.67112.06112.45112.83113.22113.61114.00114.38114.77115.15
示例：测量到电阻，根据分度表，返求出被测温度。（测量）示例：知道温度，根据分度表，则对应的电阻应为多少。（校验仪表）
开方运算：如流量与节流差压信号的关系（＜1%小信号切除）补偿运算：设计条件与应用环境不同时应用。
脉冲序列的瞬时值变换及累计：单位时间内，计数器累积值作为瞬时值输入。
反馈控制功能：报警处理
DCS具有完备的报警功能，使操作管理人员能得到及时、准确又简洁的报警信息，从而保证了安全操作。
对DCS报警，常用的有：
报警类型、报警限值、报警优先级
报警处理
仪表异常报警（上下限超10%）
绝对值报警
偏差报警
速率报警
累计值报警
上上限
上限
下限
下下限
危险级
高级
低级
报表级
不需报警级
报
警
类
型
报
警
限
值
报
警
优
先
级
报警链中断参数
最高报警选择参数
不同的DCS ，控制运算的类型和数量有所不同。但常用的算法基本一致。
常见的控制算法
PID微分先行PID
积分分离开关控制
时间比例开关控制信号选择
比率设定时间程序设定Smith预估控制多变量解耦控制一阶滞后运算超前－滞后运算自定义公式编辑……
反馈控制功能：控制回路组态输入信号（及处理）→利用组态软件提供的控制运算模块“堆砌”出用户所需要的程序→信号输出（及处理）。
控制运算模块一般在组态软件内都用可视图形模块给出。可规定模块的“从哪里来…到哪里去…”，还可根据用户需要设定模块的相关参数。点一点，看一看
从哪里来
到哪里去
参数设定
反馈控制功能：输出信号处理（略）
输出开路检验、输出下下限检验、输出变化率限幅、AO、DO （SO）、PO等……
小结：（重点）规格化、工程量变换、非线性折线拟合、控制回路组态
点点看信号处理
现场控制站的基本功能：批量控制（略）为完成某一工艺进行的所需各种控制的组合。
现场控制站的辅助功能
控制方式：手动（MAN ）（软手动和硬手动）、自动（AUT ）（本单元回路）、串级（CAS ）（他单元设定）、计算机（COMP ）（监控设定、监控后备）。
测量值跟踪：在手动方式时，回路设定值跟踪测量
值。则MAN 切到AUT 时，偏差为0。
在手动方式时，回路输出值跟踪手操器输出值。则MAN 切到AUT 时，输出变化量为0。实现从手动到自动时的无扰
动切
换在自动方式时，手操器输出值跟踪回路输出值。则MAN 切到AUT 时，输出变化量同样为0。输出
值跟
踪实现从自动到手动时的无扰动切换
无扰动切换
操作站的基本功能
现代DCS的操作站也是多功能型的，其基本功能包括：显示
操作
报警
报表打印
报告生成
系统组态系统维护工程师属性操作员属性
操作站的基本功能：显示
目前的显示技术和手段很多：
CRT LED
LCD视网膜显示屏等离子显示器有机发光显示屏蝶翼电子书LCOS显示技术3D投影……
在工业控制中，现在主要应用的：CRT、LED、LCD
信息系统网络安全检查表
信息系统网络安全检查表 时间: 年月日 系统名称 负责人联系电话 网络拓扑图: 接入方式（服务商） ____________________ （附后）账号（电话）_________________________ 联网主机数__________________________________ 联网情况IP 地址 ______________________________________ 服务内容 联网用途____________________________________ 单位成立网络安全小组，确立安全小组负责人（单位领导任组长），确立组长负责制 组长落实小组人员岗位工作职责组织制度 配备 2 到 4 名计算机安全员，须持证上岗制定网络安全事故处置措施计算机机房安全保护管理制度用户登记制度和操作权限管理制度网络安全漏洞检测和系统升级管理制度交互式栏目24 小时巡查制度安全保护电子公告系统用户登记制度管理制度信息发布审核、登记、保存、清除和备份制度，信息群发服务管理制度违法案件报告和协助查处制度备案制度具有保存60 天以上系统网络运行日志和用户使 用日志记录功能，内容包括IP 地址分配及使用情况，交互式信息发布者、主页维护者、邮箱使用者和拨号用户上网的起止时间和对应IP 地址，交 互式栏目的信息等 安全审计及预警措施安全保护网络攻击防范、追踪措施技术措施计算机病毒防
治措施身份登记和识别确认措施交互式栏目具有关键字过滤技术措施开设短信息服务的具有短信群发限制、过滤和删除等技术措施 开设邮件服务的，具有垃圾邮件清理功能 1 信息系统检查项目表 , 安全技术措施, 是否符合类别检查项目安全标准备注安全标准物理位置机房和办公场地应选择在具有防震、防的选择风和防雨等能力的建筑内。 机房出入口应安排专人值守，控制、鉴别和记录进入的人员物理访问 控制需进入机房的来访人员应经过申请和审批流程，并限制和监控其活动范围应将主要设备放置在机房内 应将设备或主要部件进行固定，并设置明显的不易除去的标记; 防盗窃和应将通信线缆铺设在隐蔽处，可铺设在防破坏地下或管道中应对介质分类标识，存储在介质库或档案室中; 主机房应安装必要的防盗报警设施 机房建筑应设置避雷装置; 防雷击机房应设置交流电源地线 物理机房应设置灭火设备和火灾自动报警系防火安全统水管安装，不得穿过机房屋顶和活动地板下; 防水和防应采取措施防止雨水通过机房窗户、屋潮顶和墙壁渗透; 应采取措施防止机房内水蒸气结露和地下积水的转移与渗透 防静电关键设备应采用必要的接地防静电措施 机房应设置温、湿度自动调节设施，使温湿度控机房温、湿度的变化在设备运行所
复印机的基本结构和工作原理
1复印机能快速、便捷的将文件、图片、书稿等图文资料进行复制，是办公室不可缺少的现代办公设备，因而得到了广泛的应用。 1、复印机的种类特点 由于复印机大都采用静电的方式进行复印，又被称之为静电复印机。新一代复印机从曝光、图文稿件的识别和图像信号的处理等过程中采用了数字技术，这种复印机被称为数码机（复印机）。 静电复印技术通常指的是利用静电和某些具有光电导特性的材料（感光鼓）在光的作用下从绝缘体变为导电体这一原理对被摄物（原稿）进行照相并以复印品的形式快速输出的复制技术。 在数码复印机中，曝光灯照射到放在原稿台上的原稿，得到的光照图像经过反光镜、镜头等光学系统照射到CCD图像传感器上，CCD将光图像变成电信号，再进行数字信号处理，CCD输出的电信号数字化后，再用数字信号控制激光器对感光鼓进行曝光，使感光鼓形成静电潜像。 2、复印机的基本结构和工作原理 2.1 静电复印的基本过程 静电复印过程可分为七个过程，即：预曝光、充电、图像曝光、显影、转印分离、定影和清洁七个步骤。如图1所示。 图1 静电复印的基本过程 如图2所示为一部典型复印机的内部结构示意图。有关成像和复印的结构图示于图3。
图2 复印机的整机结构示意图 图3 复印机的成像和复印相关部件示意图 感光鼓是复印机的核心部件，它位于复印机的中心部位，如图4所示。欲取下鼓组件要操作代码程序：打开前盖，接通电源开关，用细螺丝刀（或牙签）触发维修模式开关→面板上会显示“S”字符，然后操作*→3→*→006，复印机便自动使显影器与鼓组件分离。卸 下固定螺钉便可将鼓组件分离。鼓组件的结构如图5所示。
图4 复印机的内部结构（佳能NP-3825） 图5 鼓组件的结构 感光鼓是在旋转的过程中进行复印的，在旋转的过程中，连续复印直至完成一页的复印过程。因而许多零部件都安装在感光鼓的周围，如图6所示。 图6 感光鼓及相关部件
光纤结构和基本原理
光纤基本结构及原理 2011-08-16 12:04 2.6.1 光纤通信的概念与基本原理 多种多样的通信业务迫切需要建立高速率的信息传输网。在传输网，特别是骨干网中，高速数字通信的速率已迈向每秒G（109）比特级，正在向T（1012）比特级迈进。要实现这样高速的数字通信，依靠无线媒质或是以传统电缆为代表的有线媒质均是不可想象的。这一难题直到光纤作为一种传输媒质被人们发现之后才得以破解。光纤的潜在容量可达数百T，要比传统电缆的容量至少高出5个数量级。 纵观通信发展史，不难发现，人们一直在不断开拓电磁波的各个频段，把如何利用电磁波作为通信技术的重要研究方向。在大学物理课程中我们已经学到，光可以看作是可见光波段的电磁波。因此，开发光波作为通信的载体与介质是很自然的。在光通信的发展历史中，两大主要的技术难点是光源和传输介质。在上世纪60年代，美国开发了第一台激光器，相对于其他普通光源，激光器具有亮度高、谱线窄、方向性好的特点，可以产生理想的光载波。另一方面，激光如果在大气中传播，会受到变幻无常的气候条件的影响。因此人们设想利用可以导光的玻璃纤维——光纤进行长距离的光波传输。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/1km的石英玻璃光纤，达到了实用水平。目前实用的光纤直径很小，既柔软又具有相当的强度，是一种理想的传输媒质。目前，在朗迅（Lucent）、北电（Nortel）、阿尔卡特（Alcatel ）、西门子（Siemens）等公司的实验室中，光纤传输技术已经达到数千公里无中继的先进水平。 光纤通信的定义：光纤通信是以光波为载频，光导纤维为传输媒介的一种通信方式。光纤通信一般在发送方对信息的数字编码进行强度调制，在接收端以直接检波的方式来完成光/电变换。 2.6.2 光纤的工作窗口 1．工作窗口的定义 光波可以看作是电磁波，不同的光波就会有不同的波长与频率。我们知道，透明的彩色玻璃之所以有颜色，是因为它只允许一种颜色的光波通过，而其他颜色的光波通过较少。石英光纤也具有类似的选择特性，对特定波长的光波的传输损耗要明显小于其它波长的光波，这些特定的波长就是光纤的工作窗口。工作窗口是随着原材料工艺的不断发展和对光纤传输特性研究的不断深入而一个接一个被打开的。
消防系统检查表.pdf
消防系统设施设备月检查表 项目名称：检查日期：年月日 检查项目及内容检查情况 火灾自动报警系统1．消防控制室工作环境； 2．火灾报警控制器、联动控制器、探测器、手报等是否完好。 3．火灾报警控制器的自检功能、消音、复位、故障报警、火灾优先、报 警记忆、主电备电自动切换功能是否正常。 4．对探测器按安装总量的10%进行模拟火灾响应试验和故障报警试验。5．对手报按安装总量的20%进行模拟火灾响应试验和故障报警试验。 自动喷淋灭火系统1．检查消防泵房的工作环境。 2．检查消防泵、管网、稳压设施、控制柜、报警阀、喷头、阀门、水泵结合器、储水设施（含水量）等是否完好。 3．进行手动和模拟自动启泵试验，进行主泵、备泵自动切换试验。 4．用末端装置进行放水试验，检查水流指示器和压力开关的报警功能，自动泵功能和信号显示是否正常。检查最不利点水压。 消火栓系统1．检查消防泵房的工作环境。 2．检查消防泵、管网、稳压设施、控制柜、阀门、水泵结合器、室内外消火栓、储水设施（含水量）等是否完好。 3．进行手动和模拟自动启泵试验，进行主泵、备泵自动切换试验。 4．检查最不利点水的压力及消防出水量。 5．按安装总量的10%试验消火栓按钮远距离启泵，检查自动泵功能和信号显示是否正常。 气体灭火系统1．检查储藏间及防护区的工作环境。 2．检查系统贮气体瓶、驱动瓶、瓶头阀、选择阀、管网（含高压软管）、喷头、紧急启停按钮、声光等设施设备是否正常完好。 3．检查储气瓶、驱动瓶内压力是否合格（不小于设计压力的90%）。 其它检查项目1.检查防火门、防火卷帘门周围有无障碍物，能否正常启闭。 2.检查应急照明和疏散指示是否正常并按安装量的10%进行试验。 3.检查电话插孔、对讲电话、播音设备、扬声器等设备是否完好。 4.检查灭火器的种类、数量、设置位置、标志等是否符合要求。 维保人员（签字）：甲方人员（签字）：
喷墨打印机基本结构和原理
图示喷墨打印机基础知识：分类、工作原理、结构 1、喷黑打印机的分类 按墨水滴形成的方法：滴落式、高频振荡断裂式、喷雾式和电脉冲加热式。 按墨水滴的偏转控制：电场偏转式、磁场偏转式、机械偏转式 按控制墨水的方式：电荷控制式（又称充电控制式）、电场控制方式（又称静电发射式）、压电喷墨式（又称脉冲控制式）、气泡式喷墨式 2.喷墨打印机的工作原理 （1）电荷控制方式喷墨打印机 组成：喷墨头、充电电极、偏转电极、墨水供应与过滤系统（包括墨水泵、墨水槽、过滤器、收集槽、回收器管道等）、相应的控制电路、电源组成。 工作时，导电的墨水在墨水泵的高压作用下进入喷嘴，通过喷嘴形成一束极细的高速射流： 1）射流通过高频振荡发生器，断裂成连续均匀的墨水滴流。 2）在充电电极上施加一个静电场给墨水滴充电，所充电荷多少与墨滴喷在纸上的位置高低成正比。在充电电极上所加的电压越高，充电电荷就越多。 3）带不同电荷的墨滴，通过加有恒定高电压偏转电极形成的电场后，垂直偏转到所需的位置，电荷一直保持到墨滴落到记录纸上为止。 4）若在垂直线段上某处不需喷点，则相应的墨滴不充电。这些墨滴在偏转电场中不发生偏转而按原方向射入回收器中。 （2）电场控制式喷墨打印机 电场控制式打印机是在静电场中用滴落法来形成墨滴的。 墨水射流上的静压力使墨水在喷嘴孔口处形成一个凸出的新月形面。墨水不会流出，墨水的表面张力和静压力处于平衡状态。如果在凸出的新月形面和位于喷嘴前面的加速电极上一个高电压（一般为2000V），就会形成一个轴向电场力作用于新月形面上，使其发生变形，形成一滴墨水。墨水滴在电场方向加速，其速度正比于加速电压，反比于墨滴直径。墨水形成，喷嘴随即又从墨水容器中得到补充。这样就形成一串墨水滴链。被充电的墨滴形成后，在不同的偏转电场电压作用下，在X和Y方向进行偏转，落在记录纸上相应位置而形成字符。 （3）压电喷墨式打印机
复印机的基本结构和工作原理
复印机的基本结构和工作原理
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1复印机能快速、便捷的将文件、图片、书稿等图文资料进行复制,是办公室不可缺少的现代办公设备，因而得到了广泛的应用。 1、复印机的种类特点 由于复印机大都采用静电的方式进行复印,又被称之为静电复印机。新一代复印机从曝光、图文稿件的识别和图像信号的处理等过程中采用了数字技术,这种复印机被称为数码机（复印机)。 静电复印技术通常指的是利用静电和某些具有光电导特性的材料(感光鼓)在光的作用下从绝缘体变为导电体这一原理对被摄物(原稿）进行照相并以复印品的形式快速输出的复制技术。 在数码复印机中,曝光灯照射到放在原稿台上的原稿，得到的光照图像经过反光镜、镜头等光学系统照射到ＣCD图像传感器上,ＣCＤ将光图像变成电信号,再进行数字信号处理，CCD输出的电信号数字化后，再用数字信号控制激光器对感光鼓进行曝光,使感光鼓形成静电潜像。 2、复印机的基本结构和工作原理 2.１静电复印的基本过程 静电复印过程可分为七个过程，即：预曝光、充电、图像曝光、显影、转印分离、定影和清洁七个步骤。如图1所示。 图1 静电复印的基本过程 如图２所示为一部典型复印机的内部结构示意图。有关成像和复印的结构图示于图3。
图２复印机的整机结构示意图 图3 复印机的成像和复印相关部件示意图 感光鼓是复印机的核心部件,它位于复印机的中心部位,如图4所示。欲取下鼓组件要操作代码程序：打开前盖，接通电源开关,用细螺丝刀(或牙签）触发维修模式开关→面板上会显示“S”字符，然后操作*→3→＊→00６，复印机便自动使显影器与鼓组件分离。卸下固定螺钉便可将鼓组件分离。鼓组件的结构如图5所示。
摄像机的基本结构和原理
第二章摄像机的基本结构和原理（2012年2月29日星期三） 第一节摄像机的原理及分类 一、摄像机的基本结构和原理： １、基本结构：通常摄像机是由光学系统，光电转换系统，图像信号处理系统，自动控制系统组成。（其中，自动控制系统包括白平衡调整、自动光圈调整、自动变焦、自动增益、自动聚焦等装置。光学系统由变焦镜头、红绿蓝分光系统、滤色片组成，这里主要指的是镜头。光电转换系统主要由CCD或摄像管构成）另外摄像机还有一些附属部件，主要有录像机、彩条信号发生器、寻像器、电源等。 ２、基本原理：通过摄像机光学系统对光学图像（光能）的摄取，经过分光、滤色等过程，可以得到成像于摄像器材（如CCD）靶面上的红绿蓝三幅基色光像。再由摄像器械（如CCD）为主体的光电转换系统，将成像于靶面上光像转换成电信号，然后经图象信号处理系统放大、校正和处理并同时完成信号编码工作记录在磁带或存储卡上，最终形成彩色全电视信号输出。光—电—磁—电视信号（电、光） 二、摄像机的分类和发展 从不同的角度出发，摄像机不同的分类方法，以下我们介绍几种常见的摄像机分类方法： 1、按质量分类：家用级、专业级、广播级。
（1）广播级，摄像机的各项技术指标最优，图像质量最好，适合各级电视台、电视传媒使用。一般要求其水平方向分解力达550线，垂直方向分解力达575线，信噪比达54分贝以上，在允许的工作范围内达到较低失真或无失真。价格比其他类型的摄像机昂贵，体积大，重量也比较重。索尼的BETACAM系列、BETACAMS—X系列，松下的DVCPRO050系列，JVC的数字D—9格式的产品都属于广播级的摄像机。 （2）业务级，图像质量较好，一般用于各单位的闭路系统中，多见于广播电视以外的专业领域。其清晰度达450线以上，信噪比达50分贝以上(信噪比：signal-to-noiseratio信号杂讯比，信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号s/n来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，信噪比的单位用db来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在agc（自动增益控制）关闭时的值，因为当agc接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。信噪比的典型值为45~55db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。。典型值为46db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。)，对于一些有特殊功用的专业级摄像机来说，需要有特殊的功能，如夜间监视交通的摄像机，要求对红外线有高灵敏度。索尼的DVCAM系列，DSR—250P/390P/570P系列，松下的DVCPRO系列、SG— D410AMC/D610WA等，JVC的专业DVGY——DV5001EC/550EC等。
PLC的基本结构和工作原理
第二讲PLC的基本结构和工作原理 教学课题：可编程控制器的基本结构和工作原理 教学目的： 1.熟悉PLC的结构组成、内部等效电路； 2.理解掌握PLC的工作方式和工作过程 教学重点：PLC可编程序控制器的组成和工作过程 教学难点：PLC可编程序控制器的工作过程 教学方法：讲授 教学时间：2课时 教学过程及内容： {导入} 要实现PLC的控制需要： 输入设备、输出设备、PLC硬件和软件（控制程序）。 一、PLC的基本组成 可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持，实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。Memorizer(RAM,ROM), it is the memory devices of the PLC and used to store programs and data. (一)P LC的硬件结构 CPU）——控制器的核心 (RAM、ROM） 输入、输出部件（I/O部件）——连接现场设备与CPU之间的接口电路
电源部件——为PLC内部电路提供能源 整体结构的PLC——四部分装在同一机壳内 模块式结构的PLC——各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成 I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合（扩展机） 另外，还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器内 图1 PLC硬件结构 1.中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。 2.存储器 可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。
GTO的基本结构和工作原理
门极可断晶闸管(gate turn-off thyristor,GTO)是一种具有自断能力的晶闸管。处于断态时，如果有阳极正向电压，在其门极加上正向触发脉冲电流后，GTO可由断态转入通态，已处于通态时，门极加上足够大的反向脉冲电流，GTO 由通态转入断态。由于不需用外部电路强迫阳极电流为0而使之关断，仅由门极加脉冲电流去关断它；所以在直流电源供电的DC—DC，DC—AC变换电路中应用时不必设置强迫关断电路。这就简化了电力变换主电路，提高了工作的可靠性，减少了关断损耗，与SCR相比还可以提高电力电子变换的最高工作频率。因此，GTO是一种比较理想的大功率开关器件。 一、结构与工作原理 1、结构 GTO是一种PNPN4层结构的半导体器件，其结构、等效电路及图形符号示于图1中。图1中A、G和K分别表示GTO 的阳极、门极和阴极。α1为P1N1P2晶体管的共基极电流放大系数，α2为N2P2N1晶体管的共基极电流放大系数，图1中的箭头表示各自的多数载流子运动方向。通常α1比α2小，即P1N1P2晶体管不灵敏，而N2P2N1晶体管灵敏。GTO导通时器件总的放大系数α1+α2稍大于1，器件处于临界饱和状态，为用门极负信号去关断阳极电流提供了可能性。
普通晶闸管SCR也是PNPN4层结构，外部引出阳极、门极和阴极，构成一个单元器件。GTO称为GTO元，它们的门极和阴极分别并联在一起。与SCR 不同，GTO是一种多元的功率集成器件，这是为便于实现门极控制关断所采取的特殊设计。 GTO的开通和关断过程与每一个GTO元密切相关，但GTO元的特性又不等同于整个GTO器件的特性，多元集成使GTO的开关过程产生了一系列新的问题。 2、开通原理 由图1（b）所示的等效电路可以看出，当阳极加正向电压，门极同时加正触发信号时，GTO导通，其具体过程如图2所示。 显然这是一个正反馈过程。当流入的门极电流I G足以使晶体管N2P2N1的发射极电流增加，进而使晶体管P1N1P2的发射极电流也增加时，α1和α2增加。当α1+α2>1之后，两个晶体管均饱和导通，GTO则完成了导通过程。可见，GTO 开通的必要条件是 α1+α2>1，（1） 此时注入门极的电流 I G=[1-（α1+α2）I A]/ α2 （2） 式中，I A——GTO的阳极电流； I G——GTO的门极电流。 由式（2）可知，当GTO门极注入正的电流I G但尚不满足开通条件时，虽有正反馈作用，但器件仍不会饱和导通。这是因为门极电流不够大，不满足α1+α2>1的条件，这时阳极电流只流过一个不大而且是确定的电流值。当门极
GTO的基本结构和工作原理
GTO的基本结构和工作原理 thyristor,GTO)是一种具有自断能力的晶闸管。处于断态时，如果有阳极正向电压，在其门极加上正向触发脉冲电流后，GTO可由断态转入通态，已处于通态时，门极加上足够大的反向脉冲电流，GTO由通态转入断态。由于不需用外部电路强迫阳极电流为0而使之关断，仅由门极加脉冲电流去关断它；所以在直流电源供电的DCAC变换电路中应用时不必设置强迫关断电路。这就简化了电力变换主电路，提高了工作的可靠性，减少了关断损耗，与SCR相比还可以提高电力电子变换的最高工作频率。因此，GTO 是一种比较理想的大功率开关器件。 一、结构与工作原理 1、结构GTO是一种PNPN4层结构的半导体器件，其结构、等效电路及图形符号示于图1中。图1中 A、G和K分别表示GTO的阳极、门极和阴极。α1为P1N1P2晶体管的共基极电流放大系数，α2为N2P2N1晶体管的共基极电流放大系数，图1中的箭头表示各自的多数载流子运动方向。通常α1比α2小，即P1N1P2晶体管不灵敏，而N2P2N1晶体管灵敏。GTO导通时器件总的放大系数α1+α2稍大于1，器件处于临界饱和状态，为用门极负信号去关断阳极电流提供了可能性。 普通晶闸管SCR也是PNPN4层结构，外部引出阳极、门极和阴极，构成一个单元器件。GTO称为GTO元，它们的门极和阴极分
别并联在一起。与SCR不同，GTO是一种多元的功率集成器件，这是为便于实现门极控制关断所采取的特殊设计。 GTO的开通和关断过程与每一个GTO元密切相关，但GTO元的特性又不等同于整个GTO器件的特性，多元集成使GTO的开关过程产生了一系列新的问题。 2、开通原理 由图1（b）所示的等效电路可以看出，当阳极加正向电压，门极同时加正触发信号时，GTO导通，其具体过程如图2所示。 显然这是一个正反馈过程。当流入的门极电流IG足以使晶体管N2P2N1的发射极电流增加，进而使晶体管P1N1P2的发射极电流也增加时，α1和α2增加。当α1+α2>1之后，两个晶体管均饱和导通，GTO则完成了导通过程。可见，GTO开通的必要条件是α1+α2>1，（1） 此时注入门极的电流 IG=[1-（α1+α2）IA]/ α2 （2） 式中，IAGTO的阳极电流； IGGTO的门极电流。 由式（2）可知，当GTO门极注入正的电流IG但尚不满足开通条件时，虽有正反馈作用，但器件仍不会饱和导通。这是因为门极电流不够大，不满足α1+α2>1的条件，这时阳极电流只流过一个不大而且是确定的电流值。当门极电流IG撤销后，该阳极电流也就消失。与α1+α2=1状态所对应的阳极电流为临界导通
纯电动汽车的基本结构和原理
纯电动汽车的基本结构和原理 与燃油汽车相比，纯电动汽车的结构特点是灵活，这种灵活性源于纯电动汽车具有以下几个独特的特点。首先，纯电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转动轴传递的，因此，纯电动汽车各部件的布置具有很大的灵活性。其次，纯电动汽车驱动系统的布置不同，如独立的四轮驱动系统和轮毂电动机驱动系统等，会使系统结构区别很大；采用不同类型的电动机，如直流电动机和交流电动机，会影响到纯电动汽车的重量、尺寸和形状；不同类型的储能装置，如蓄电池，也会影响纯电动汽车的重量、尺寸及形状。另外，不同的能源补充装置具有不同的硬件和机构，例如，蓄电池可通过感应式和接触式的充电机充电，或者采用更换蓄电池的方式，将替换下来的蓄电池再进行集中充电。 纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。除了电力驱动控制系统，其他部分的功能及其结构组成基本与传统汽车相同，不过有些部件根据所选的驱动方式不同，已被简化或省去了。所以电力驱动控制系统既决定了整个纯电动汽车的结构组成及其性能特征，也是纯电动汽车的核心，它相当于传统汽车中的发动机与其他功能以机电一体化方式相结合，这也是区别于传统内燃机汽车的最大不同点。 1、电力驱动控制系统 电力驱动控制系统的组成与工作原理如图5.1所示，按工作原理可划分为车载电源模块、电力驱动主模块和辅助模块三大部分。 1)车载电源模块 车载电源模块主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成。
(1)蓄电池电源。蓄电池是纯电动汽车的唯一能源，它除了供给汽车驱动行驶所需的电能外，也是供应汽车上各种辅助装置的工作电源。蓄电池在车上安装前需要通过串并联的方式组合成所要求的电压一般为12V或24V的低压电源，而电动机驱动一般要求为高压电源，并且所采用的电动机类型不同，其要求的电压等级也不同。为满足该要求，可以用多个12V或24V的蓄电池串联成96～384V高压直流电池组，再通过DC／DC转换器供给所需的不同电压。也可按所需要求的电压等级，直接由蓄电池组合成不同电压等级的电池组，不过这样会给充电和能源管理带来相应的麻烦。另外，由于制造工艺等因素，即使同一批量的蓄电池其电解液浓度和性能也会有所差异，所以在安装电池组之前，要求对各个蓄电池进行认真的检测并记录，尽可能把性能接近的蓄电池组合成同一组，这样有利于动力电池组性能的稳定和延长使用寿命。 (2)能源管理系统。能源管理系统的主要功能是在汽车行驶中进行能源分配，协调各功能部分工作的能量管理，使有限的能量源最大限度地得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合在一起控制发电回馈，使在纯电动汽车降速制动和下坡滑行时进行能量回收，从而有效地利用能源，提高纯电动汽车的续程能力。能源管理系统还需与充电控制器一同控制充电。为提高蓄电池性能的稳定性和延长使用寿命，需要实时监控电源的使用情况，对蓄电池的温度、电解液浓度、蓄电池内阻、电池端电压、当前电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等蓄电池状态参数进行检测，并按蓄电池对环境温度的要求进行调温控制，通过限流控制避免蓄电池过充、放电，对有关参数进行显示和报警，其信号流向辅助模块的驾驶室显示操纵台，以便驾驶员随时掌握并配合其操作，按需要及时对蓄电池充电并进行维护保养。 (3)充电控制器。充电控制器是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段。当电池电压上升到一定值时，充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在相应值，充
反应釜的结构和原理基础常识
反应釜的基本结构与原理 （一）高压反应釜由反应容器、搅拌器及传动系统、冷却装置、安全装置、加热炉等组成。 1、釜体、釜盖采用1Cr18Ni9Ti不锈钢加工制成，釜体通过螺纹与法兰联接，釜盖为正体平板盖，两者由轴向均布的主螺栓、螺母紧固联接。 2、高压釜主密封口采用A型的双线密封，其余密封点均采用圆弧面与平面、圆弧面与圆弧面的线接触的密封形式，依靠接触面的高精度和光洁度，达到良好的密封效果。 3、釜体外装有桶型碳化硅炉芯，电炉丝穿于炉芯中，其端头由炉壳侧下部穿出，通过接线螺柱，橡套电缆与控制器相连。 4、釜盖上装有压力表，爆破膜安全装置，汽液相阀，温度传感器等，便于随时了解釜内的反应情况，调节釜内的介质比例，并确保安全运行。 5、联轴器主要由具有很强磁力的一对内、外磁环组成，中间有承压的隔套。搅拌器由伺服电机通过联轴器驱动。控制伺服电机的转速，便可达到控制搅拌转速的目的。 6、隔套上部装有测速线圈，连成一体的搅拌器与内磁环旋转时，测速线圈便产生感应电动势，该电势与搅拌转速相应，该电势传递到转速表上，便可显示出搅拌转速。 7、磁联轴器与釜盖间装有冷却水套，当操作温度较高时应通冷却
水，以及磁钢温度太高而退磁。 8、轴承采用1Cr18Ni9Ti不锈钢轴承或高强电化石墨，耐摩损，且维修周期长 （二）控制器 1、外壳采用标准铝合金机箱，上盖可以向后抽出，便于维护和检修。面板装有温度数显表、电压表、转速表以及控制开关和调节旋钮等，供操作者操作使用。 2、电气原理：搅拌控制电路的电子元件均组装在一块线路板上，采用双闭环控制系统，具有调速精度高、转速稳定、抗干扰能力强等特点，并且具备限制超速、过流等完善的保护功能，调节“调速”旋钮即可改变直流电机的直流电压，从而改变电机的转速，达到控制搅拌速度的目的。 3、加热电路中采用固态继电器（俗称调压块）调压，使加热电路趋于简单化，只要调节“调压”旋钮即可调节加热功率，同时，加热电路的控制部分配备智能化数显表，使之加热温度根据工艺的要求随意调速，并且控制温度精度极高（详见温度表使用说明书） 4、所有外接引线均从后面板通过防水接头由控制器内的接线端子引出。 二、安装和使用