自动化设计论文范文

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2后台监控系统设计

CBZ8000自动化系统支持WindowsXP操作系统，利用SQLServer2000构造数据库，基于VisualBasic语言编制程序。实现无人值守自动化模型，需要得到正确的网络拓扑连接，实现系统实时分析。上述算法即为网络拓扑连通性的验证，网络节点矩阵自动生成可以大大降低计算工作量。进入监控系统前要完成登陆，系统设计时一定要根据不同的用户组设置不同的权限，进入登陆系统后就可以查询各个子系统的状态，还可以查看整个变电站的运行数据(见图3)。监控系统还可以查看变压器和进线的调度，如感性有功电度、感性无功电度、容性有功电度、容性无功电度等。变电站出现故障后，会弹出报警界面，同时记录下超限值和发生故障的时间，工作人员需要查看上边的提示，通过保护装置进行操作。本设计采用的终端设备是WYD—800系列RTU，由测控设备完成初始数据采集和预处理，经以太网由终端设备传输到集控站。较以往系统相比，本次设计中改进了微机五防操作系统，主机可以基于规则库中的数据对实际数据进行逻辑对比，并生成相应的操作程序。操作票专家系统设置了5种开票方式:图形开票、专家库开票、调用典型票、手工开票、历史操作票。

3遥视系统设计及测试

现有变电站一般都具有四遥系统，本设计在这个基础上增加了遥视系统，即远程视频监控系统。此系统可以实现以下功能:监控35kV变电站变压器和主要设备情况;对周围环境进行监控并实现消防系统报警;对门禁情况进行中心控制;辅助电力生产减少工作量。变电站遥视系统设备主要有:可控摄像机、烟雾传感器、红外传感器、电源、计算机、交换机、服务器等(见图4)［6］。中心监控服务器是本系统的核心，承担着工作人员与前端设备联络的任务，其可以实现服务器模块管理、监控系统设置、身份认证、权限管理、视频设备管理、镜头分组、报警和联动、中心录像、数据检索、电子地图等功能。遥视系统应用时，工作人员可以在集控站对变电站受控设备进行远程巡视，实现无人值守变电站的自动控制功能，并结合视频监控系统和图像监视系统提供的数据，远程控制现场球形摄像机(见表1)。

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该电子设计自动化实验系统，不仅要能够实现基本数字电路功能，而且还要能够实现部分中规模和大规模的数字电路功能。具体设计内容包括以下这些：（1）数字时钟的设计。（2）LED16×16点阵控制器的设计。（3）数字频率计的设计。（4）实现抢答器数字系统。（5）实现电子密码锁数字系统。（6）实现三色交通指挥灯控制器的数字系统。（7）实现简易电子琴的数字系统。（8）实现三层电梯控制器的数字系统。

1.2实验系统的设计方案

该电子设计自动化实验开发系统是基于FPGA/CPLD器件,主要包括四部分，即信号发生模块、输出信息的显示模块、扩展模块、FPGA/CPLD芯片通用适配座及芯片编程下载电路。该实验系统设计，采用了通用适配板与系统功能板分离的结构方式。通用适配板具有完整的下载电路,既可插在系统功能底板上使用,也可单独工作。

1.3实验系统的电路设计

根据电路功能，将其划分为两部分，即通用适配板电路和系统功能板电路。这两部分通过芯片适配接口进行连接。1.3.1系统功能板电路设计系统功能板电路设计如图1，下面是各个模块的介绍：（1）7段数码管模块,用于实现各种数字显示，例如计数器计数结果的显示、频率计的频率显示、数字钟表的时问显示及抢答器的倒计时显示等。（2）红绿灯电路模块,用于红绿灯的电路实验。（3）LED指示电路模块,用来显示组合逻辑电路实验的输出电平的高低。（4）点阵模块,用来显示点阵输出。（5）时钟电路,提供时序逻辑电路的CLK。（6）状态机电路,由FPGA相应的I/O口和状态指示电路组成，用于序列信号发生器、告警器等的设计。（7）蜂鸣器模块。一部分是音乐片电路,当有人抢答时该电路可以放一小段音乐来告知有人抢答；第二部分是电子琴电路,由FPGA送出一定的乐谱频率，在扬声器上发出相应的谱音。音乐片和电子琴电路通过一个DIP2的拨动开关来选择。（8）键盘电路模块，该模块用于选择电子琴的数字系统实验、抢答器数字系统实验、电子密码锁数字系统实验等实验项目。（9）DIP开关电路,提供输入端的高、低电平。（10）液晶显示电路。2.3.2通用适配板的电路设计通用适配板由CPLD芯片、下载电路、扩展接口电路等部分组成。通用适配板结构框图见图2。

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2我国机械设计制造自动化技术发展的现状分析

机械设计制造以及实现工业生产的自动化需要做很多的准备工作，其中包括要拥有良好的产品设计模块、保证产品的加工具有系统性、对于产品的销售要具有规划和策略，同时对现有机械制造体系进行整体的改造和完善，保证行业能够具有一定的竞争力，在国际竞争市场中可以站稳脚步。机械设计制造以及自动化的实现离不开先进技术的支持，对于发达国家而言该技术已经较为成熟，但我国目前能处于发展阶段，相应的技术体系还需要进一步完善。针对我国目前机械制造及自动化工业发展的实际情况而言，我国一直都在加强对其的研究力度，具体的来说，CIMS技术在我国的应用越来越为广泛，我国目前建有很多关于该技术的实验室，并且通过一定的实际操作对该技术体系不断进行改良和完善，我国先后开展了很多关于CIMS技术的研究项目，对CIMS工程软件不断进行更新，优化。机械设计制造行业与IMS软件有着很大的联系，可以说二者相互影响，相互制约，因为会涉及到企业产品设计自动化的实现，工艺设计自动化的实现。加强对制造业质量技术的改善，建立良好的信息数据库，可以为我国机械制造行业经济的发展增加源源不断的动力。目前我国仍有许多机械制造企业的管理信息系统存在很多缺陷，导致先进的CAD技术不能与企业的机械制造相融合，最总导致企业的自动化生产水平不高，数控机床技术的广泛应用，制造行业的技术和设备也需要进行一场巨大的更新。二十一世纪是信息时代，也是机械制造领域需要大跨步的时代，一方面给我国国名经济的发展带来了巨大的机遇，另一方面也对我国机械制造行业的发展带来了巨大的冲击，因为我国机械制造领域的自动化水平与西方发达国家相比较仍有一定的差距，如果不能够改变成产技术落后，制备工艺落后的现状，则会对我国工业的国际市场竞争力带来极其不良的影响。可以说实现全球化、科学化、自动化等模式是我国机械设计制造领域发展的必然趋势。

3关于机械设计制造及其自动化技术应用环节的多元化分析

3.1机械设计制造及其自动化技术的应用趋势

为了保证我国机械制造企业的长期发展，落实好基础环节的自动化模块是非常必要的，从而进行机械加工体系的健全，进行可编程控制器、工业机器人的有效应用，立足于我国经济的发展情况，进行制造业基础工作体系的健全，实现其内部各个环节的协调，以应对机械设计及其制造的国际化潮流。在当今国际科技应用背景下，进行先进性的制造技术的应用是必要的，这涉及到机械制造自动化技术、信息技术、传感技术等的应用，保证现代系统管理体系的健全，积极做好相关的生产组织管理工作，进行高新技术的普及，让制造及其自动化技术真正实现其系统性、整体性，从而保证我国制造业国际竞争力的提升。这对于机械制造成本提出了更高的要求，其产品开发模块、工艺设计模块、加工制造模块等面临着巨大的挑战。如何做好机械制造体系的整体性应用工作，这是当下制造业发展所必须要解决的问题。机械制造业的市场竞争核心，就是生产率的提升，保证其市场全球化的拓展，进行劳动生产率提升，进行生产成本的控制，保证其制造成本、制造质量等的优化，这离不开对先进机械制造及其自动化技术的更新。

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2电子设计自动化实验系统的主要内容和开发

2.1电子设计自动化技术内容

电子设计自动化实验系统在电子设计上的作用是无可比拟的，它的用途体现在多个方面。该系统的开发是让其往更加全面具体，高效快速的方面发展。电子设计自动化实验系统可以运用于电子设计自动化教学及一些科学实验的项目开发。电子设计自动化通过从计算机内部进行设计，从界面上进行表现的一种工具，糅合了计算机编程，计算机图形学，数学物理，以及人工智能等各种基础计算机知识和高科技技术等的精华，将这些结合在一起形成了一个新兴的高智能的软件工具。它已经被广泛应用电子的各个方面，如于通信系统的开发，集成电路的版图设计，电子电路的设计，印刷电路板的设计和可编程器件的编程等。所以，不难看出，电子设计自动化技术一般包括软件设计工具，硬件描述语言，实验开发系统和可编程逻辑器件。

2.2电子设计自动化实验系统环境的建立和开发原则

对于高校来说，电子设计自动化实验系统的建立与开发，需要遵循一些原则和注意事项，才能让该系统发挥其所有作用。首先，需要建设一个一流的系统环境，要有可以过关的硬件和软件设置，拥有最先进的计算机技术和有能力的指导，才能满足学生的所有需求。有的电子设计自动化实验系统的建立没有先进的技术，也没有正确的指导，使得使用的人们无法正常完成自己的实验，白白浪费了很多的资源和材料。其次，对于建设和开发需要使用到的设备和仪器必须有严格的质量把关，那些由质量问题的仪器要坚决更换和不使用，这样才能保证在以后的使用中不会因为仪器和设备的问题使项目和实验功亏一篑，或是让实验结果出现误差及延误。同时，还要借鉴先进的经验，去那些建立得好的高校和试验站取经，交流经验，或是去国外引进新的技术和开发软件，这样会使该系统在建立中少走一些弯路。最后，最重要的是要进行自我开发和创新，鼓励学生和老师对该系统的开发，设计出更好的技术和软件，才能促进科技的发展。在进行试验和项目时，要注意勤俭节约，不要浪费，对于那些不用的可以试着去改装，让其变得有用。在电子设计自动化实验系统建好后，可以开放给所有感兴趣的学生进行实验，老师在一旁进行指导，好的环境氛围对于学生的学习起着至关重要的作用。这些原则的遵守可以让电子设计自动化实验系统的建立更加顺利。

2.3电子设计自动化实验系统的硬件开发设计举例

电子设计自动化实验开发系统硬件开发也是一个炙手可热的科技上的创新，一个好的的硬件对于该实验系统的安全性和运行性有着不可替代的作用，硬件系统包括基本的计算机和其他器件等。例如现在较为运用广泛的器件是FPGA/CPLD器件，它可以提供计算机在进行电路设计时有一个具体的编程环境，FPGA/CPLD器件的组成较为复杂，包括很多不同功能的模块和电路。对于该系统的硬件在引进其他先进的设备的同时，也可以借鉴他人的先进技术，改革创新，研究属于自己硬件。

2.4电子设计自动化实验系统的软件开发

该系统的软件主要是指可编程逻辑器件，用于对电路的编程和自动化的实现，对于该软件的开发有很多的技术软件可以使用。如现在比较流行的是FPGAAExpressh等用于开发芯片的软件，这种软件可以实现多种功能，它的逻辑综合与布线能力很强，在电路设计时，电路线路在计算机上的图线非常清晰和颜色鲜明，同时它可以自动储存及方便逻辑仿真功能。一些公司根据该系统原则与使用条件，发明了更加先进的开发软件，为开发提供的无限的可能和便利。

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系统在生产产品的过程中，主要果采用了控制自动化和信息的自动化，以此减少了在操作过程中的失误，让操作控制起来更加方便简单。机械自动化在不断的完成其操作自动化外，还进一步保证了产品的质量，并且在计算机控制的情况下，进一步修改了编程，让生产的产品更具有多样化，同时也加快了产品的更新换代。

（二）系统在运用过程中，便于维修和调整。

关于机械自动化系统的设计主要是应用了计算机技术，它的功能是可以根据产品的需要来调试安装设备，然后再生产出所需要的产品。对于多数利用的电子技术而言，它能够减少在生产过程中的开关数量，然后让操作人员在工作中，方便操作，由于工作的内容都是提前设定好的，系统在运行过程中能够自动的转换。目前，根据对象的需求系统可以自动调整好自动化的产品，确保其需求。

（三）减少了安全隐患。

机械自动化系统的运用，在使用过程中，要确保生产设备在运行过程中的稳定性和安全性能，让其能够提前做好在生产过程中可能出现的安全隐患和危险状况，在每一个生产环节都要做到监控设施，做好监控工作，及时发现设备在运行过程中出现了故障，然后进行报警诊断，及时解决问题，让机器恢复正常运用。在机器运行的过程中，如果出现了短路。过载或者过压的状况，要将其尽快的转换到别的模式下，并在此要及时关掉电源。另外，对于机械自动化，它在使用中能够减少大型设备发生事故。

二、机械设计制造及其自动化发展的前景

（一）人格化。

机械设计制造及其自动化的发展越来越注重产品与人之间的关系，在社会的不断的发展中，进一步实现机械自动化走向人格化。这主要是因为，机械自动化产品的使用者，最终就是人类，所以说，在产品的设计中要更加注重智能化。情感以及人性的投入。另外，在人格的发展中还要体现出其模拟方式，然后研制出各种不同的自动化产品，让其进一步促进人格化的发展和推动机械化制造及其自动化的发展。

（二）绿色化。

目前，随着我国社会的不断进步与发展，我国的环境问题越来越受到人们的关注，环境日趋呈现污染状态，一些资源也开始慢慢锐减，人们对于环境的保护意识越来越强，对于产品的绿色概念也逐步增强。因此，对于绿色的生产，就应该考虑到周边环境的影响，让其在生产过程中对环境的影响降到最小，减少生态环境的污染，进一步提高资源的利用率，让其绿色要的机械化制造产品进一步促进社会的发展，这样不仅能够有效的利用环境保护，还能够让变废为保，将废弃的材料进行回收和利用，投入的生产过程中。

（三）网络化。

随着我国网络技术的迅速发展，我国网络化建设技术越来越多，机械化制造产品也不例外，在网络技术发展的浪潮中，机械自动化的产品也向全球化推广，另外，多媒体技术的应用，让计算机图形作为多学科知识，让其形成了一套比较完整的系统，目前，基于网络的各种远程控制和检测技术迅速发展，机械自动化产品在其中发挥着十分重要的作用。例如利用家庭网络将给各种家用电器连接成以计算机为中心的集成家电系统，使得人们不出门也可以充分利用个各种高科技的生活和娱乐设施，从而丰富了人们的日常生活。

（四）智能化。

所谓智能化系统一般是指人与机器一体化的系统。在生产的过程中随时可能发生的智能活动包括想法，分析，判断。另外，智能系统当中的智能化主要表现在系统是否具有友好性，适应性。智能制造需要做到的是全面复苏社会资源，能源，和环境污染，促进更加合理的竞争和合作。智能化是在控制理论的基础之上，吸收了多种学科的知识和思想方法，从而模拟人类的大脑，提高了机器的推理判断力，还有自主决策力，这样就可以全面实现机器智能化。

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由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。

1EDA实验环境的建设

EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。

在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:

(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。

(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。

(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。

(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

中国-2EDA实验环境的管理

我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。

在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:

(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。

(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。

(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。

(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。

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2如何在机械制造自动化中加入节能设计理念

要想将节能理念深入的渗透到机械制造与自动化中,必须做好以下几个方面的工作。

首先,需要对现有的机械制造的程序进行优化。只有目前现有的机械制造系统实现了结构上的优化才能够充分的将引入的节能理念的作用发挥到极致,进而保证相应的设计做到节能与环保,具体来说一是要选择最环保的发动机,发动机在机械生产中的重要性众所周知,因此需要将发动机的公害、污染降低至最小,这样才能够在节能的前提下做到减少机械生产对于环境的破坏与影响;其次需要将节能环保的理念应用到机械生产的液压系统中,液压系统在工程生产中的重要性是不容忽视的,其发挥的作用是辅助机械的清洁与维护,所以在设计机械制造的液压系统的时候应该将环保放在重要的地位上,比如液压元件和除油液的设计上,这样的话液压系统在工作的过程中可以最大限度的降低磨损并减小故障的发生率,并能起到阻止各类微尘杂志对系统的损害,增长元件的使用寿命,这样的话,可以边去频繁的对液压元件的更换,从另一个角度来说就是减少了液压系统对于周围环境的污损,实现节能;三是,机械驾驶室也是精心环保节能设计过程中需要关注的问题,一般的,对于大型机械工程,驾驶室的操作成为机械控制的核心,为了实现对驾驶员的安全的保证并帮助驾驶员提高操作技能,就一定要在驾驶室的设计方面增加环保节能的因素,具体来说,就是要求设计人员能够从驾驶室的结构的安排、辐射的防御等角度制作出基本实现全封闭的驾驶室。将驾驶员放置在一个与紫外线、电辐射相隔离的环境中,再者,应该增加对于驾驶室的人性化的设计,为了使驾驶员可以更加方便舒适的驾驶,可以将驾驶员的座位和手柄通过人体学的理念进行改造,尽量将手柄中的各项功能集中到手的一侧,对于座椅的条件也应该方便,比如实现座位多方位的调节,最大限度地符合驾驶员的生理特征,进而实现工作效率的提升。

其次,需要从机械材料等方面进行节能设计。所谓的机械材料的节能度就是指在设计阶段应该将回收的可利用的各种材料充分的利用,减少能源的消耗,之所以增加对可再回收的资源与材料的利用是为了降低的机械生产过程中各类废物、废气和废水的产生对于环境造成的各类不良的影响,其中最重要的是对各种结构零件的回收,零件的无毒无害的特点可以使得机械生产的再生率得到极大的提升,避免资源与材料的浪费;对于其他方面的材料的选择上也应该以轻质量的材料为主,这样的话就可以减小机械生产过程中机械本身的负荷,进而间接的减小能源的消耗并延长机械的使用寿命。

再次,在制作工艺方面也应该发扬节能环保的理念。在机械设计中,要想实现节能环保的目标就需要将结构和材料作为设计的重点,但是不可忽略的另一个因素是生产工艺的优化。在工艺方面,设计者应该引入各类节能的理念,对产品的生产流程进行重新整理优化,以减少生产过程中的能源的消耗,通过实际的观察会发现,不同的生产工艺对于能源的消耗是不同的,因此,要对产品的制作技术进行改进和完善,实现生产技术的优化,是每一部设备都可以同时满荷工作,使得设备的工作效率达到最大。

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2企业设备自动化节能设计

2.1电机运行中的节能设计

电机拖拽系统是电气系统一个较大的电能消耗单元，运行方案的不合理及综合维护不到位等，都会致使其运行低效，造成大量的电能浪费。大量的发热降低电机系统综合使用寿命，基于此，在进行电机运行的节能设计时应当采用高效可靠、节能经济的电气控制方案。

（1）对于运行工况偏离高效区的功率大、运行时间较长的用电系统利用变频调速控制方式改变传统的继电器控制方式，进而进行动态调节电源输入端电源频率，利用对电机转速的调控让整个电机拖拽系统的输出与输入达到平衡状态，实现节能降耗。

（2）交流电机串级调速实现电机无级平滑调速，低速时机械特性比较硬，特别是晶闸管低同步串级调速系统。以上调速系统一方面使系统参数便于调整，另一方面接近于理想过渡，调整性能好，动态响应快，起动时间短，系统抗干扰能力强，节能效果也很理想，应当推广应用。

（3）为达到电机的最佳运转工况，可改变电机的动容量，通过构筑合理群控呼梯节能控制系统，对电机进行合理的调度分配管理，降低其系统能耗，达到节能降耗的目的。

2.2水泵、风机的节能设计

（1）在满足工艺情况下，尽量降低扬程和流量。

（2）使用高效调速装置，如变频器、串级调速、液力耦合器、内反馈调速器、电磁滑差调速器。

（3）降低电机的富裕容量，提高电机运行效率，减少无功损耗。

（4）改造管路，减少阻力扬程损失，减少水泵、风机的总扬程和压力。

（5）根据用户的实际使用情况，对原有风机进行改造，改变风机的气动性能，使风机在高效区工作。

2.3配电线路的节能设计

在工业厂区的建设方面，配电线路承载着为设备输送电力重担，用电系统不仅存在因集肤效应而产生的线损，还存在功率因素低下、谐波干扰电能质量等问题。根据电力系统构架和其他特点，充分考虑对现场实际情况实施谐波治理改造，安装节电器、省电霸，对电源优化处理，同时优化用电系统。为了降低线路传输中的电能损耗，减小导线的电阻值极为重要，应当从以下几个方面来进行：

（1）导线材质的选用方面，应当选电阻率非常小的材料，这样有利于线路传输中的电能损耗的降低。

（2）缩短导线的长度，特别是在布线的时候尽量减少弯路。

（3）减小负荷中心与变压器的距离，进而缩短供电距离。

（4）选用一些横截面积比较大的导线，增加导线的横截面积，使得线路传输过程中的电能损耗通过降低导线的电阻值而得到有效减少，完成节约电能的目标。

2.4空调节能设计

空气湿度是造成被控参数变化的主要原因，加之风的大小会改变空气湿度，在进行空调节能设计方面，可设计为变风控制系统，这样可改变风量的大小，却不会改变风的温度。运用时，根据室内人数的变化而变化逆风的转速，使得送入房间的风量不会出现太大的波动，始终控制在参数之内。另外，在变风量的末端采用风机代替风阀的形式，使得风量的需求可及时反馈给风机，实现风转速的调节控制，在不同需求下，根据传感器监控的得出的参数指标，进行风转速的改变，这样就不会出现系统的过载现象，也在一定程度上减少了维护的费用。

2.5照明设施的节能设计

厂区照明设施的设计方面，应重点考虑到工业生产对光照的需求，如进行光源强度的合理设置，避免工业厂区因太追求照明条件而造成的能源浪费情况。在设计时的灯具选择方面，首先应保证灯具的配光曲线在深、广照方面趋于平衡，使其发挥最佳的照明效果，促进节能；此外，应采用LED灯替代老式的照明装置，LED灯是依靠半导体发光器件将电能直接转化为光能的，剔除了一些中间转化环节，减少了电能损耗，还具有发光的亮度高这一特点，且克服了传统的老式灯具频繁闪烁的问题，达到了节能减排的目的。

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2转变观念，改革教学模式

转变和更新教育观念，从过去的以课堂为中心、以教师为中心，向课内课外结合、以学生为中心、注重培养工程实践能力、注重学生个性发展和创新意识方向变革，强化素质教育和能力培养。围绕应用型人才培养目标，突破传统课堂灌输式教育模式，提出“以学生兴趣为导向，以创新能力和工程实践能力培养为主线，以各种竞赛为抓手，以‘数控实验室’、‘机械自动化工程实验室’、‘汽车实验室’‘慧鱼创新实验室’‘工程训练中心’为依托，构建一种以校内外实践基地为基础，以创新项目、竞赛项目及企业技改项目为载体，采用集教学、训练和创新活动为一体的新型教学模式，达到工程技能、创新能力综合培养的目的”的人才培养新思路。通过2大教学板块的有机联系和融合，构成机械专业的完整课程教学体系，促进学生的知识、能力和素质的协调发展。走出课堂，以项目研究的方式开展案例教学，项目主要来源于教师的科研、合作企业技术改造及新产品开发、各种机械创新大赛等，强调机械创新设计，学生结合自身的兴趣和能力，自由组合创新队伍，运用所学理论知识，自己构思方案和进行设计，整个过程贯彻创新的原则；教育强调工程基础，采取组建项目团队进行技术研讨和动手制作等形式，将学生置于竞赛状态下去完成实际项目，在实践中培养学生的创新精神和综合能力，形成集教学、训练和创新活动为一体的新教学模式，达到培养创造性人才的目的。项目探索期间，共开展了“自动钢筋弯箍机”、“管道爬行机器人”、“多用途升降课桌”、“自动木琴演奏系统”等20多个课题的项目研究教学活动，取得了较好的教学效果。

3以项目为抓手，强化课外科技实践活动

加强课外科技实践活动，建立创新实践活动小组，以小组为单位开展创新实践的申报、立项、设计制作和指导，通过以项目为载体的研究方式，改革实践教学模式，培养科学思维方法，提高实践动手能力，增强学生团队协作精神。两年来共组织了20多个小组，机械专业60％以上学生积极参与机械系实验中心开展的科技创新实践活动。项目建设期间组织了2届工程技术学院创新设计大赛，在2013年全国大学生机械创新设计竞赛省区选拔赛中，该院机械专业学生获得1个一等奖、2个二等奖、1个三等奖；2014年4月25日至4月27日，在全国大学生机械创新设计大赛（慧鱼组）中，该院机械系肖进超、杨磊等同学设计制作的作品“来去自如课桌”，以独特的安全性设计及良好的实用性得到了专家们的一致认可，获得了大赛一等奖。在2014年第七届“高教杯”全国大学生先进成图技术及产品信息建模创新大赛中，机械专业皮佳文同学获得建模一等奖、全能二等奖，高翔同学获得机械类尺规一等奖、全能二等奖，潘攀同学和熊靖武同学分别获得全能二等奖和建模二等奖，田俊同学获得尺规二等奖。通过这些活动巩固和强化了学校在机械创新设计领域的优势地位和特色。

4以特色课程建设为龙头，加强课程建设

4．1大力加强精品课程建设

以教学研究为基础，以课程内容改革为核心，有目标、有计划、有步骤、分阶段地推进特色课程和精品课程建设，完善课程体系，逐步形成高质量、有特色、符合人才培养目标的课程体系。依据人才培养的需求原则、实用原则和创新原则，设置了如下专业特色课程：《机械制图》、《CAD／CAM》、《机械原理》、《机械设计》、《机械创新设计》、《机械制造技术基础》、《数控技术》、《液压传动等》，并对这些特色课程进行了教学改革，以适应特色课程建设需要。重点建设了《机械制图》、《机械制造技术基础》、《机械设计》、《液压传动》等4门院级精品课程。通过精品课程建设，修订和完善了各门课程的教学条件、教学内容、教学方法与教学手段，提高了教学质量和教学效果。

4．2改革教学方法

探索以能力培养为主的教学模式，必须强化师生之间的互动，大力推进启发式教学，采用探究式、研究性教学等新的教学方法代替传统式的教学方法，积极探索任务驱动式、开放式、现场演示等教学方法，使专业课程教学生动、有效。如“慧鱼创新实践基地”、“机构创新实验室”、“数控实验室”、“工程实训中心”采取开放式教学方法，实行时间开放、内容开放、设备及元器件开放，每个开放领域均配有相关指导教师，学生可以在任何时候到实验室进行创新设计、动手操作及加工制造，以锻炼和提高实践能力。特别是结合机械创新设计竞赛，提出了以项目驱动的集教学、实践和创新于一体的全新的教学模式。

5加强师资队伍建设

采取培养为主、引进为辅的措施，完善专业师资队伍。积极推动专业教师到当地企业开展产学研合作，鼓励教师到企业生产现场开展实践与研究，加强教师与企业的交流与合作，鼓励教师积极参与企业科研项目，积极为企业技术革新、项目研发等提供技术服务。另外，从企业引进高级工程师作为该专业的专任教师，聘请企业工程技术人员和国内知名专家学者来校讲学和现场指导，使学生了解当前机械行业的发展状况，得到工程化训练。通过专业建设，目前基本上形成了一支熟悉社会需求、教学经验丰富，多数教师自有科研，结构合理、素质良好、富有活力的专职专任教师队伍。

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2自动化技术在电子信息工程设计中的逐步应用

自动化技术，是一种综合了信息技术、控制技术、电子技术等一系列高新科技的混合体，其在一定程度上，代表着尖端高新领域的发展。自动化技术由于其在控制领域的巨大创新，受到了现代工业的广泛应用和追捧。因此，将自动化技术引入电子信息工程设计中进行应用，获得了业界的一致认可。

2.1引领电子信息工程设计朝着机械化和一体化的方向不断发展

自动化技术中最突出的特点就是，能在最大程度上用机械代替人力进行一系列工业生产和发展。因此，自动化技术的应用，在一定程度上能够直接体现项目、工程的机械化程度，这也正是其受到广泛应用和追捧的主要原因。而电子信息工程单纯是由计算机技术和电力电子技术等高新科技支撑、发展的，电子信息工程设计在一定程度上缺乏相应的机械一体化能力。因此，两者之间存在着诸多不可避免的联系，与此同时，将两者进行有机的结合在一定程度上是一个发展的契机，一方面，可以促进电子信息工程设计朝着机械化方向大力发展；另一方面，还能在一定程度上提高电子信息工程设计的效率。因此，在电子信息工程设计中逐步应用自动化技术是一个不可多得的明智之举，是工业发展的必然要求。

2.2进一步提高电子信息工程设计的智能控制能力

众所周知，电子信息工程设计是通过对电子设备的研究、设计及其开发等手段，进而对电子信息进行一系列有效的控制和处理。总而言之，电力信息工程设计是基于信息，进行一系列操作运行的。而自动化技术在信息的储存和处理上有着引人注目的骄人成绩，因此，在电子信息工程设计中引入自动化技术能在根本上改善提高其对于信息的智能化操作水平。换而言之，自动化技术和电子信息工程技术的融入能在最大程度上改善、提高对于信息的智能控制能力。

2.3在电子信息工程控制方面的提高

对于电子信息工程设计而言，电路分析和计算机控制这两部分尤为关键。而自动化技术在电路分析和设计方面有着不可忽视的主导地位，例如：三相电力、互感电路以及双口网络。也就是说，一旦自动化技术开始应用于电子信息工程设计，自动化技术在各方面电路的高超本领也将注入电子新型工程设计。而计算机控制本来就和自动化技术有着密不可分的联系，因此，自动化技术的全力支持对于计算机控制的提高是不可或缺的。总而言之，自动化技术在电子信息工程设计中的应用，能够电子信息工程控制方面带来极大幅度的提高。

2.4辅助电子信息工程的具体设计

自动化技术的应用，对于计算机设计效率的提高而言，存在着关键性作用。自动化技术能够从根本上改善原本效率低、准确性低的陈旧计算机制图方法。因此，在计算机制图方面，一旦应用了自动化技术，设计者只需在固定程序中输入所采用的数据和规模，计算机就能自动输出设计。并且，其对于制图方面的应用涵盖了建筑、纺织、电子等方方面面，这能给我们带来极大的便利。因此，自动化技术在电子信息工程设计中的应用，能够在最大程度上提高其工作准确度和工作效率。

2.5引领电子信息工程设计走向更好的明天

自动化技术所涵盖的技术领域和其技术能力，是迄今为止最广和最高的。这也能从侧面说明，在电子信息工程领域大面积应用自动化技术是时代要求，是大势所趋。例如，在信息处理方面，现阶段除了自动化技术之外，没有任何技术能对信息处理的如此全面和高效。在智能操控方面，也没有任何技术能够超越自动化技术的完美操控。与此同时，在计算机处理方面，自动化技术对于制图的辅助能力也是其他技术所无法匹敌的。而信息的高效操作能力，工程的智能操控手段以及对于计算的制图的辅助，对于电子信息工程设计而言都是必不可少的一部分。因此，在电子信息工程设计中大力推广及应用自动化技术是大势所趋，是社会发展的必要进程。

3结束语

总而言之，无论是电子信息工程的设计，抑或是自动化技术，两者对于我国工业的发展都存在着至关重要的作用。任何一方的缺失都可能会，造成工业发展的滞后甚至停滞。因此，只有在电子信息工程设计中全面应用自动化技术，在最大程度上将两者进行一个有机结合，才能使两者完好的发挥出各中高效作用，进而才能推动着我国工业的快速进步。

作者:王玲 单位:西安铁路职业技术学院

引用：

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二、教学体系创新思考

（一）创新教学方法

（1）培养大工程观。

在职高机械设计制造与自动化创新教学过程中，应该引进并重视世界上一些先进的职业技能培养理念，注重机械设计制造与自动化理论与实践的结合，培养学生形成客观的、理性的大工程观，充分理解和重视机械设计制造理论与实践相互支撑以及相互促进的重要作用。

（2）重视实践教学。

只有通过具体实践，才能真正将书本理论知识转化成相关的职业技能，才能真正将机械设计制造与自动化知识学以致用，并在不断的实践过程中积累经验，提升自我职业技能以及创新能力，因此，在职高机械设计制造与自动化创新教学过程中，必须重视实践教学，努力培养学生的实践能力。

（3）强化实习基地。

提高职高学生机械设计制造与自动化专业技能以及实践能力的一个最重要的途径就是通过在实习基地的实践与学习。因此，在实际创新教学过程中，应该重视校外实习基地的作用，着重发展和建设一些先进的、功能性较强的现代化实习基地，让职高学生能够很好用来进行工程机械方面的训练和实践。

（4）强化设计能力。

在职高学生机械设计制造与自动化创新教学过程中，能够很好地反映出学生综合能力和设计能力的途径就是进行课程设计。在我国目前的职高机械课程设计教学过程中，往往不利于学生的个性化发展和需求，应该重视课程设计的内容和目标设计，突出对实践过程中的应用，选择综合质量较高的设计课题，减少学生之间雷同设计的可能性，最大化地提升职高学生的设计能力、综合能力以及个性化发展能力。（5）提高新型教师。教师在职高机械设计制造及自动化教学中发挥着巨大的作用，直接影响着学生的学习效果和各项技能的提高，在创新教学体系中，应该重视和培养一批高素质新型教师，除了具备熟练的专业技术技能外，还应该能全面培养学生的综合素质，重视学生在教学过程中的主体地位，积极培养学生的实践能力、综合能力以及创新思维及创新能力。

（二）创新教学体系

（1）在职高机械设计制造及自动化创新教学中

应该建立和健全专业的知识教育体系，强化学生的专业技术和技能的培养，优化专业知识的教学环节和教学内容，提高专业知识的教学效率。

（2）在职高机械设计制造及自动化创新教学中

应该建立和健全学生能力培养体系，通过参加实习以及参加各种课外技能活动的形式等，培养和提升学生的实践能力。

（3）在职高机械设计制造及自动化创新教学中

应该建立和健全培养学生综合素质的教育体系。现代化建设和现代教育改革不断重视综合素质较高的新型人才，在实际创新教学过程中，应该通过各种实践活动、专业学术报告等形式，提高职高学生的综合素质，培养职高学生的创新思维以及创新能力。

（三）创新教学方式

（1）启发式教学。

在职高机械设计制造及自动化创新教学过程中，学生应该作为教学过程的主体，教师对学生起着引导作用，应该善于启发学生对相关知识的思考和讨论，引导学生自动地进行设计及相关的学习，提高学生自己解决问题的能力，充分发挥学生的主体作用。

（2）信息网络教学。

在信息科学技术迅猛发展的时代，信息网络技术在教学过程中的运用越来越重要。在职高机械实际制造及自动化创新教学过程中，可以充分利用多媒体教学方式，给学生的视觉和听觉造成新的冲击，激发学生的学习兴趣，提高学习效率。

（3）企业内部教学。

应该将传统的课堂教学与企业教学结合起来，将机械设计制造及自动化教学中的理论和实践有机地整合在一起，使学生对所学专业有深刻和全面的了解。

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1电气工程自动化现在的状况

(1)电气自动化系统集成性不强。电气自动化系统集成是电气自动化系统功能提升的必经之路，我国目前一些电气自动化还处在多岛自动化的层次，多岛自动化具有互不连接、功能单一、信息独享的缺陷，不能充分发挥电气机动化的功能和作用。

(2)电气自动化的网络构架不统一。电气自动化的发展方向是建立高效、快捷的电气工程师及自动化系统，但目前很多企业自身网络构架不尽相同，使得依托于网络结构而发展的电气工程自动化的发展受到了阻碍。另外不同企业和商家在软、硬件产品交换过程中，因为程序接口的不一致，影响企业数据和信息的传输交流，进而阻碍了企业数据和信息的共享，使电气工程及自动化系统在实际运行中无法发挥应有的效应。

(3)电气自动化技术的使用过于受主观支配。不同的企业在对电气自动化技术的实际应用和开发中，由于技术人员思想理论及技术掌握程度的不同，过分根据技术人员主观习惯和意识支配，系统的开发平台各有不同，进而导致电气工程及自动化的实际设计、实施、运行和维护中的程序和成本增加，增加了系统整体的运行费用和负担。

2电气工程自动化的应对和改进措施

(1)从科技化方面，科技化是指电气自动化的发展应当出现实用性新技术、新材料、新产品。本着自主创新的思想，以节能降耗为切入点，积极推广应用节能降耗新技术、新方法、新工艺，在材料的使用，技术的使用等方面力求创新，采用信息技术、计算机技术、网络技术与自动化技术等高新技术，研发新产品。

(2)从信息化方面，信息化则是指信息技术在电气自动化的地位应更加突出。电力设备的设计、制造和运行中广泛应用的计算机优化与仿真技术，人工智能分析的广泛应用以及电气工程中广泛使用的网络通信技术，都充分展现了信息技术爱电气自动化中起到的重要作用。

(3)从开放化方面，开放化则是要与外界建立一个接口，实现与外界网络的连接。计算网络是实现信息实时交换和共享的重要基础设施，也是实现管理、决策、设计、控制和制造一体化的关键，它已广泛应用于电力系统各元件和局部系统的管理、监视、调节和控制上，是电力系统信息管理、远动技术、调度自动化等方面的核心。

二、电气工程自动化系统中的节能技术

(1)选择合适的变压器。变压器会因铜损、铁损、空载损耗和负载损耗等因素造成许多电能的浪费，但是变压器在供配电系统中的运用又非常广泛，所以变压器选择得好可以有效地实现节能的目标。总的来说，选择变压器可以从以下几个方面考虑：首先是要将变压器自身的消耗降到最低，这就是选用单相的自动补偿设备，使流经的三相电电流保持平衡，消除或降低负载的不平衡性，从而实现变压器自耗最小；其次是要选择有较好节能特征的变压器，进一步减少变压器有功功率的耗能。

(2)减少电能在传输中的消耗。电能在进行传输的途中，导线里的电阻就会造成一定有功功率损耗，这是无法避免的。但是，整个途中线路上的电流是保持不变的，因此要想减少电能在途中的浪费，只能使导线所带的电阻尽可能的小。由电阻的推导公式可知它和电导以及导线的长度是正比关系，和导线的横截面积是反比关系，所以可以通过以下的途径来减少导线的电阻：第一，合理的布局，避免导线走弯路或回头路，尽可能降低导线的长度；第二，选择电阻率比较小的材料制成导线；第三，同等条件下要选择一些横截面面积比较大的导线，这样可以有效降低电阻；第四，使变压器和负载中心尽量靠近，使供电的距离减少。

(3)使用有源滤波器。在实际的操作中常常会发生误动作，所以要消除谐波来避免或减少电气设备的误操作，而最高效的方法就是运用滤波器。造成误动作的因素主要就是越来越多的电气设备，其带来的谐波也随之增加，但是产生的谐波与基波在电网阻抗上会重叠，从而使电压形成畸形，由此导致电气设备误动作的产生。

(4)采取无功功率补偿。整个供配电系统是由升降压变压器、输配电线路、用户电力负荷以及配电变压器等多个环节形成。电能通过电流的形式流动于整个电力系统，为终端客户提供电能的同时必不可免的会有能量的浪费，其中无功功率占据着比较大的比例，不仅降低了整个电路的电压，而且会影响电网的经济运行和降低电能的输送质量。而无功功率在终端客户那里最直观的反映就是功率因数降低。若其功率因数低于0.9，那用户就要缴纳罚款，从而增加了用户用电的成本。所以实际操作时可以选用合适的无功补偿设备来增加功率因数，让无功就地实现平衡，从而使电力系统的电压能够保持相对稳定，进一步提高电能的质量，实现绿色节能的目的，还可以使经济效益提高并为社会效益提供支撑与保证。在电力系统运行时，若使用无功功率补偿，就要达到如下要求：首先就是后来的投切开关和在旧的补偿电容里的循环投切要按比例进行分配，这些都没有办法达到理想补偿效果；其次是电容器的容量大小，要参照配电电压容量以及自然功率因素等参数，并且加以计算而得来，若在补偿时会产生谐波，就要串联相应数量的电抗器，借此来消除线路中的谐波；最后就是在确定投切参数的时，最好是选用无功功率，这是为了能有效地避免过度补偿、无功倒送和投切震荡。目前使用较多的模糊投切就取得了很好的效果，不仅能有效调节平滑，并且跟踪准确性很高，应用范围很广。

三、电气自动化节能设计技术的实际应用

要想实现电气自动化节能的目标，最重要也是最先要完成的就是要很好的完成电气工程的电气设备以及安装工艺的设计。只有完成了这些才能在未来成功的利用电气自动化来实现节能的目的。

(1)提高电气系统的运作效率。在选择电气系统的设备时，最好选用那些节能设备，这是为以后节能减排做好了基础和铺垫。同时实际操作中还可以运用补偿无功、均衡负荷和降低电路损耗等途径来实现在电气系统运作过程中的节能目标。比如说，可以在配电设计过程中，利用适当的调整负荷以及选用合理的设计系数等方法来达到目的。通过这种途径能确保电力系统在安装以及运作的过程中，有效提升电源的综合利用率并提高设备的运作效率，从而实现减少电能损耗的目的。

(2)优化配电系统的设计。电力系统的服务宗旨就是为安装此电气系统过程中要用电的设备提供所需的动力。所以，在整个配电设计过程中首先要实现的最低要求就是要将电力系统的适用性充分考虑在内。适用性，简单来说就是能对电气设备的有效控制做出相应的保障，还要达到用电设备对供电设备以及负荷容量等因素可靠性的要求。其次是电容器的容量大小，要参照配电电压容量以及自然功率因素等参数，并且加以计算而得来，若在补偿时会产生谐波，就要串联相应数量的电抗器，借此来消除线路中的谐波；最后就是在确定投切参数的时，最好是选用无功功率，这是为了能有效地避免过度补偿、无功倒送和投切震荡。目前使用较多的模糊投切就取得了很好的效果，不仅能有效调节平滑，并且跟踪准确性很高，应用范围很广。