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電氣工程和集成電路的關系范文1
論文關鍵詞：電氣工程技術；電氣學科；發展史
一、電氣工程技術的發展史
電氣工程（Electrical Engineering）是現代科技領域核心學科之一，傳統的電氣工程定義為用于創造產生電氣與電子系統的有關學科的總和。21世紀的電氣工程概念已經遠遠超出這一范疇，如今電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關的工程行為。電氣工程的發展程度直接體現了國家的科技進步水平，因此，電氣工程的教育和科研在發達國家大學中始終占據重要地位。
1.電磁學理論的建立及通訊技術的發展
大自然中的雷電使人類對電有了最早、最樸素的認識，天然磁石吸鐵是人類對磁現象的最早觀察，然而，人類對電磁現象的研究始于16世紀的英國，1663年德國科學家蓋利克發明了摩擦起電的儀器，1729年英國科學家發現電荷可以通過金屬傳導等等，這是人類對電的早期實驗，之后又出現了一系列具有里程碑意義的發現與發明。
（1）庫侖定律。1785年法國物理學家庫侖通過扭秤測量靜電力和磁力總結出：兩個電荷之間的作用力與它們間距離的平方成反比，與它們所帶電荷量的乘積成正比，這就是著名的庫侖定律。這一發現的歷史意義在于它標志著人類對電磁現象的研究從定性階段進入了定量階段。
（2）“伏打電池”。1799年意大利物理學家伏特經過反復實驗發現把任何潮濕物體放到兩個不同金屬之間都會產生電流，一年后伏特發明了世界上第一個電池，自此人類對電的研究由靜電擴大到了動電，開辟了電學研究的新領域。
（3）奧斯特發現電流的磁效應和安培右手定則。1820年奧斯特偶然發現通電鉑絲周圍的小磁針發生輕微晃動，之后他經過反復實驗證實了這一發現。其后安培進行了更深入的研究，提出了右手定則，發現了電流方向與磁針轉動方向之間的關系。安培還通過實驗發現了兩個通電導體和兩個通電線圈之間相互作用的規律，從而奠定了電動力學的基礎。
（4）法拉第發現電磁感應。英國科學家法拉第是第一個成功完成磁生電實驗的人，并歸納出產生感應電流的五種情況：一是變化著的電流；二是變化著的磁場；三是運動的穩定電流；四是運動的磁場；五是在磁場中運動的電線。法拉第把這一現象叫做“電磁感應”。電磁感應的發現使生產電成為可能，至今，發電機、電動機、變壓器都是運用電磁感應原理工作的。
（5）麥克斯韋建立電磁場理論。英國數學家、物理學家麥克斯韋總結了前人的一系列成果，用數學方程式表示電磁場，建立了完整的電磁理論體系，揭示了光、電、磁本質上的統一，并預言了電磁波的存在。1873年他出版的電磁場理論經典著作《電磁學通論》是里程碑式的自然科學理論巨著。
任何科學發明與發現都是許許多多的科學家不懈努力的成果，德國物理學家歐姆、高斯、赫茲，美國物理學家亨利，俄國物理學家楞次等等都為電磁理論的形成作出過貢獻，本文不在一一類舉。
電磁理論的建立為無線電通信揭示的發展奠定了基礎，19世紀通信技術取得了突破性成果，先后發明了有線電報、有線電話和無線通信。
2.電工技術的初期發展
人類社會發展歷程中經歷了三次工業革命，對人類的進步起到了巨大的作用。第一次工業革命從18世紀中葉到19世紀中葉，以瓦特發明的蒸汽機為標志，以機械化為特征，中心在英國；第二次工業革命從19世紀后半期到20世紀中葉，以工業生產電氣化為主要標志，其成果是電力、鋼鐵、化工“三大技術”與汽車、飛機和無線電通信“三大文明”，其中心在美國和德國；第三次工業革命從20世紀中葉到21世紀初，以社會生產、生活信息化為特點，又叫新技術革命。第二次工業革命就是從電工技術初創和應用開始的。
（1）直流發電機的誕生。1831年英國企業家研制出了史上第一臺發電機——蒸汽動力永磁發電機；1832年法國科學家匹克斯發明了世界上第一臺直流發動機；1866年西門子發明了自激式勵磁直流發電機；1870年格拉姆發明了實用自激直流發電機，結構可靠，電流穩定，輸出功率大，被各國廣泛采用作為照明燈電源。
（2）遠距離輸電和電力工業技術體系的初步建立。1875年法國巴黎火車站建成世界上最早的一座火力發電廠。愛迪生不僅發明了燈泡，他還在1882年建立了美國第一家直流發電廠，裝有6臺直流發電機，通過電纜輸送照明用電，不過當時的最大輸送距離只有1.6km。之后愛迪生還建立了一座水電站，形成了電力工業體系的雛形。
（3）交流發電機電荷電動機的誕生。1876～1878年俄國人亞布洛切科夫成功試驗了單相交流輸電技術。1885年，英國工程師菲爾安基設計的第一座交流單相發電站建成。同年，美國人威斯汀豪率領的團隊完成了交流發電、供電系統，并創建了交流配電網。1883年，美籍電氣工程師特斯拉發明了世界上第一臺感應電動機，5年后他又發明了兩相異步電動機和交流電傳輸系統。1888年，俄國工程師德布羅夫斯基和德爾伏發明了三相交流制。1891年，德國安裝了世界上第一臺三相交流發電機，并建成了第一條三相交流輸電線路。自此，三相異步電動機得到了廣泛應用，電能逐步取代了蒸汽成為動力源，電力工業得到了迅速發展。
3.電工理論的建立
（1）電路理論的建立。關于電路的早期研究有：1778年伏特提出了電容的概念，給出了導體上儲存電荷的計算方法Q=CU；1826年歐姆發表了歐姆定律；1831年法拉第提出了電磁感應定律；1832年亨利提出了磁通量計算公式。
1845年德國物理學家基爾霍夫提出了關于任意電路中電流、電壓關系的基本定律：電流定律（任意時刻電路中任何一個節點的各條支路電流的代數和為零）；電壓定律（任何時刻電路中任意一個閉合回路的各元件電壓的代數和為零）。這兩個定律發展了歐姆定律，奠定了電路系統分析的基礎。
1853年英國物理學家湯姆遜推導出了電路震蕩方程，并得出了萊頓瓶發電過程中電流在反復震蕩且不斷衰減的結論，并計算出震蕩頻率與R、L、C參數之間的關系，奠定了動態電路分析的基礎。1855年，湯姆遜還建立了長距離電纜的等效電路模型。
1893年美籍電氣學家施泰因梅茨提出了計算交流電路的方法——“相量法”，其實用、易懂，至今在分析正弦交流電路時依然沿用此法。
其間，赫爾姆霍茲提出的等效發電機原理、基爾霍夫建立的長距離架空線路參數電路模型、亥維賽德找出的求解電路暫態過程運算法、傅立葉用數學方法建立的熱傳導定律等等都對電工理論的豐富和完善起到了重要作用。
（2）電網絡理論的建立。通信技術的興起推動了電網絡理論的發展。1924年，福斯特給出了電感和電容二端網絡的電抗定理，建立了由給定頻率特性設計電路的電網絡理論。
1945年美國科學家伯德總結出了分析線性電路和控制系統的頻域分析方法。1953年梅森創建了采用信號流圖分析復雜回饋系統的方法，并被廣泛應用。20世界50年代美國科學家達默制成了第一批集成電路，從此電路理論中增加了對含源器件的電路分析和綜合。20世紀70年代在L.O.Chua等科學家的努力下，器件建模理論逐漸日趨完善。20世紀中期計算機的出現使電網絡的計算機輔助分析和設計成為電路理論研究中的基本手段。
4.新技術革命對電氣工程技術的推動
20世紀中葉開始的第三次技術革命又稱為新技術革命，以核能、宇航和電子計算機這三大技術為主要標志。這個時期的主要理論是信息論、系統論和控制論，這三大理論的創立為通信工程技術和現代科學技術的研究提供了全新的科學方法。
（1）計算機的升級換代對電氣工程技術的推動。自19世紀第一臺計算機問世以來，經過幾十年的發展，計算機給人類社會帶來了翻天覆地的變化，人類社會從此走進了信息時代。1952年出世的第一代計算機使用的是真空電子管，不僅體積巨大，而且耗電量驚人。1959年～1963年生產的第二代計算機用晶體管替代了真空電子管，大大提高了運算速度，減少了耗電量，減小了體積，運用在了軍事和科研領域。1964年～1970年生產的第三代計算機用集成電路替代了晶體管，不僅極大地提高了運算速度而且降低了成本，計算機開始進入到了普及階段。1971年至今生產的第四代計算機使用了超大規模集成電路，實現了計算機網絡化，計算機普及到了個人。計算機的升級換代推動了控制技術的發展，形成了計算機管理生產系統，提高了生產效率和產品質量。
（2）電子信息技術的發展。電子信息技術是計算機技術和電信技術相結合而形成的技術手段。20世紀通信技術得到了迅猛發展，人類社會生活也由此發生了巨大變革，人類從此進入信息時代。
1920年人們發現電離層對無線電短波有反射作用。1935年人們發現了雷達并廣泛應用于軍事和民用通信領域。1964年美國發射了第一顆地球同步靜止軌道通信衛星，突破了大氣層對無線電波的屏蔽，實現了宇宙范圍的無線電通信。20世紀70年代計算機網絡系統的建立使人們開始通過互聯網獲取信息。20世紀80年代以后尋呼機和移動電話逐步得到廣泛使用，現今信息服務業已成為世界上發展最快的新興行業之一。
電氣工程技術發展史再次印證了這樣兩個真理：一是任何理論的創立和技術的進步都要靠眾多科學家甚至一代代人的不懈努力而實現，特別是在學科相互融合交叉的今天。二是科學技術的每一次重大突破都會導致生產力的跨越式發展和人類社會的巨大進步，科技是第一生產力，創新是社會發展的推動力。
二、電氣學科的形成與發展
按我國高等教育學科劃分，電氣信息學科類屬工學門類（門類編號08），其下設五個一級學科：電氣工程（一級學科編號0808）、電子科學與技術（0809）、信息與通信工程（0810）、控制科學與工程（0811）和計算機科學與技術（0812）。這五個學科有著相同的學科基礎，都是研究電磁現象及其應用的基礎學科與技術工程的綜合，電能的突出優點在于：它既是易于傳輸的工業動力，又是非常可靠的信息載體。電子科學與技術、信息與通信工程和計算機科學與技術都是從電類專業派生出來的弱電學科，在19世紀末電工科學技術已形成了電力與電信兩大分支。
我國電氣工程一級學科下設五個二級學科：電機與電器（二級學科編號080801）、電力系統及其自動化（080802）、高電壓與絕緣技術（080803）、電力電子與電力傳動（080804）、電工理論與新技術（080805），電氣工程包含的專業基礎理論有電路原理、模擬電子、數字電子、微機原理與接口技術、單片機原理、自動控制原理、電磁理論、MATLAB仿真等。專業理論有電力系統及其暫態分析、電力電子、電機學、高電壓與絕緣、電力拖動、輸配電、工廠企業供電、電力市場等。
19世紀末歐美大學先后設立了電氣工程（Electrical Engineering）專業，100多年來，其名稱雖然沒變，但內涵已隨著科技的飛速發展有了非常大的變化。過去歐美的電氣工程專業是以電力工程為主，現在電子技術和計算機已成為該專業的核心，美國一些著名高校甚至已不開設電力工程研究方向。有些大學把計算機技術從電氣工程系分離了出去，單獨成立了計算機科學系。
我國的電氣工程始于1908年上海南洋公學的電機電工學科，就是上海交大的前身，距今也有100多年的歷史了。1917年該校的電機專科設立了電訊門，即我國最早的無線電專業，如今的電子信息及計算機專業群都是由此發展演化而來的。1932年，清華大學設置了電機系。建國后，我國建立了一大批以工科為主的多科性大學，其中大多設立了電機工程系。1977年以后，大部分高校的“電機工程系”陸續更名為“電氣工程系”，近幾年來，部分高校又把“電氣工程系”發展成為“電氣工程學院”。我國的電氣工程雖然與國外名稱相同，但內涵有很大區別，我國大學一般都是強弱電分開，即電氣類與電信類分設在不同的學院。
100多年以來，電氣工程學科已發展成為覆蓋多門類交叉學科、應用領域廣闊的完善的學科，形成了強弱電結合、軟硬件結合、機電結合的學科特點。
國外發達國家電氣工程學科的發展呈現以下趨勢：
（1）在學科中融入大量信息技術知識。在全球信息化的當今，信息技術以指數速度進步，它曾對電氣工程學科的發展起到了巨大的推動作用，還將為電氣工程領域的技術創新提供工具與技術支持，對電氣學科的發展產生了決定性作用。國外發達國家的著名大學（如耶魯大學、麻省理工學院等）大都把電氣工程、通信工程、計算機工程放在同一學院，以利于在電氣工程學科中融入大量的信息技術知識。
（2）與其他學科不斷交叉融合，拓展了研究領域，大量的研究都是在跨學科領域開展的。
（3）與企業聯系密切，科技成果轉換能力強，引領產業技術更新。
三、電氣技術的發展趨勢
與電氣工程學科相關的產業主要有電力工業、電氣裝備制造業以及幾乎所有使用電力的行業，電氣技術的發展與應用也主要集中在這些行業。
1.可再生能源技術
1995年全球可再生能源僅占一次能源的18%，預測到2050年可再生能源要占一次能源的22%，21世紀，光伏技術、風電技術、生物質發電技術等得到了快速發展。下面著重介紹人類的未來能源——氫能?？茖W家們一直致力于研究把氫能作為人類未來的能源，氫能有其他能源無與倫比的優勢：
（1）清潔。其反應后的生成物為水和氮化氫，對環境沒有污染。
（2）儲量豐富。地球上的海水所含的氫用來發電就夠人類用數億年。
（3）熱值高。單位重量的發熱量叫熱值，氫的熱值是汽油的3倍，煤炭的4倍?，F在世界上很多國家正在斥巨資研究這一能源，但目前還處在實驗室階段，距工業應用還有一段距離。
2.輸電信技術
超導技術在電氣工程中的廣泛應用已成為發展趨勢。
（1）超導儲能系統。將電能轉換為電磁能，利用超導線圈儲存起來。超導儲能系統是除電池儲能系統之外的又一儲能系統，其使用將提高電網的安全性。
（2）超導故障限流器。利用超導體超導與正常狀態的轉變特性，快速限制電力系統故障短路電流，保障電網安全。
（3）超導大容量電纜?？纱蟠蠼档洼旊娺^程中的電耗，提高能源效率。
靈活交流輸電技術（FACTS）。用大功率電子器實現對電力系統電壓、參數、功率、相位角等的實時調節控制，以實現電力系統的安全穩定性和輸電過程中的能耗。
電氣工程和集成電路的關系范文2
1電子電路的幾種常見故障
對于一個電氣設備而言，要想在實際的電氣工程中發揮作用，是需要其所有的電子電路正常運作才能實現的。而一個整機中所分布和涉及的電子電路種類非常多，且布局較為復雜，會涉及到大量的電子元件與線路。一旦電氣設備出現故障無法正常運行，就代表著這些復雜的電子線路中的某一部分出現了問題與故障。如何在眾多的電子電路中快速準確的找到出現故障的線路是每個電氣檢修人員都很關注的問題。在筆者長期的實踐經驗中，總結了一些常見的電子電路故障，主要有以下幾種：
1.1測試設備的故障這種情況下，電子電路本身并沒有問題，而電氣設備之所以顯示有問題是因為測試設備出現了故障，或者是操作人員沒有按照正確情況操作而導致故障發生，例如示波器在使用過程中，若所選擇的檔級不合理，就可能會使波形出現異常，顯示設備有故障，但事實并非如此。
1.2元器件引起的故障電子電路本身是由較多的元器件與線路組成，若元器件本身出現問題，也會導致故障發生。一般電子元器件主要包括單電阻、電容、晶體管等等，一旦這些元器件被燒壞，則其所處在的線路就無法正常輸入電流或輸出電流。
1.3人為因素引起的故障使得電子電路出現故障的原因還有可能是因為操作者操作不當而引起的，例如電源連接出現錯誤，或者未將所有的元器件都安裝起來。安裝不合理都很有可能使電子電路出現故障。
1.4電路接觸不良很多情況下電子電路出現的故障都是間歇式通電，或者是線路忽好忽壞，這種故障一般多是由電路接觸不良而引起的，例如插接點的連接不牢靠等。
2檢查電子電路的故障排除方法
2.1使用電阻方法進行故障測試在進行故障測試中在精確查找故障的時候可以使用萬用表量測電路或元件電阻進行故障的查找。但是在斷電的情況下一般采用電阻的方法進行故障查找。在斷電情況下使用電阻法進行測試的時候主要是采用通斷法和對電阻值進行測量的方法進行查找。通斷法主要是檢查電路中的短路現象和電路中的連接是不是連接不實，以及電路匯總是否存在懸空問題。使用電阻值方式測試主要是檢驗電路中的電阻是否正常在正常值范圍內，或者是看電路中是否有斷線的故障或者是否存在一定的電路漏洞，通過電阻值檢測這些問題都能檢測出來。萬用表量測主要是用于對二極管或者三極管中的測量。在進行電阻值測量的時候，如果是在線進行測試的話要考慮到被測量的元件和其他電器之間是否存在并聯的關系。在開展精準測量的時候要保證所有的電器電路之間是斷開的，不進行連接。
2.2進行測試時運用電壓發和示波法在故障檢測時采用的電壓法主要是指通過電壓表對直流電源中、靜態電壓、集成電路中的電壓進行電壓值的測試，通過電壓值是否存在正常的電壓范圍內來判斷是否出現了故障。但是在采用電壓法進行電路故障測試時要注意電路中的電氣內阻和電容的影響。示波法是動態驗證的方式對電路中的信號進行檢查。示波法主要是對電路中的各個分點的信號進行檢查的，對電路中的各個分段中工作狀態和傳輸情況是否正常進行檢測，從而能夠分析出電路中的故障存在的具體方位。但是要注意的是這需要在電路的靜態點位進行示波法的檢測。
2.3在進行電路故障時運用電流法、元器件替代方式或者是分隔法進行測試可采用萬用表測試晶體管以及系統集成電路具體的電流，各個位置分支電流與總體負載電流，進而明確電路與原件有否處在正常工作狀態。針對存在潛在故障的各類元器件，可更換新的元器件。如果更換后電路處于正常工作狀態，那么代表原先元器件以及插件板包含故障問題，可通過深入的測試檢驗進一步明確。針對集成電路，可利用相同芯片之中的同一電路替換存在風險隱患、有可能出現故障問題的電路系統。由于包含多個同輸入端進行集成的器件，倘若實踐應用過程中包含多余輸入端，則可更換其他輸入端實施驗證，進而評判元輸入端有否存在問題。為精準的核查引發故障方位，可將一些插件拔除，并可通過切斷電路聯系降低故障范疇，將故障位置分離出來。例如發覺電源復雜出現短路可分部位切斷負載，驗證短路負載位置。還可進行關鍵點位的驗證測試，將故障范疇劃分成幾個部分，利用排除法縮減故障范疇。還應確保去除以及斷開位置不會導致關聯工作出現異常狀況或形成損壞。
3結束語
電氣工程和集成電路的關系范文3
【關鍵詞】數控機床 電力控制系統 電力行業
1 數控機床電氣控制系統概論
通常情況下，數控機床的系統一般由三種系統構成，分別為反饋檢測系統、NC控制系統和伺服驅動系統[2]。數控機床的電氣控制系統對于數控機床的加工方面會產生不同程度和不同方面的影響。從數控機床的加工精度方面來看，其中位置伺服控制系統能夠對于機床加工的精度方面產生很大程度上的影響[3]。所以，位置精度屬于比較重要的指標之一。要想保持位置精度的準確性，不僅需要在系統使用的時候選擇正確的開環放大的倍數，還需要對于位置檢測中的元件能夠有一定的精度上的要求。另外，由于數控機床屬于精度高且效率也很高的一種自動化的設備，它能夠為數控機床的生產提供更高的生產效率，但是如果這個系統出現問題和重大故障，那么其所帶來的損失也是不可估量的。因此，數控機床電氣控制系統的可靠性和安全性也是值得關注的一方面。
2 數控機床電氣控制系統出現的問題
數控機床在電器控制系統方面的故障一般都是強電故障和弱電故障兩種，具體如下所述。
2.1 弱電故障
弱電指的是數控機床電氣控制系統中的電子的元器件以及集成電路為主要的控制的部分。弱電故障中又可以分為硬件發生的故障和軟件發生的故障。硬件故障主要是指各種集成電路內部的芯片或者是接插件等出現的事故。軟件故障指的是在硬件都屬于正常的情況下，其內部發生的各種動作性的問題或者是數據出現丟失等問題，一般比較常見的例子有加工程序出現錯誤或者是計算機的運行出現錯誤以及系統的程序或者是參數出現錯誤等。
2.2 強電故障
強電部分指的是控制系統之中出現的主回路或者是大功率的回路中的繼電器或者是電源變壓器等一系列的電氣的元件以及其中組成的控制電路。強電故障雖然在維修或者是診斷問題的部分較為簡單，但是因為其處于一種高壓以及大電流的工作狀態之下，所以一般強電發生故障的次數要多于弱點故障，因此需要相關的維護和維修人員能夠予以重視。
3 解決方法
3.1 調節法
在解決數控機床電氣控制系統的眾多辦法中，調節的方法是其中最為簡單的一種。調節法主要是通過對于電位計進行調整，以此來達到修復系統出現的故障的目的。最佳的調整辦法是對于伺服驅動系統和被拖動的機械系統來進行系統的調整，并實現最佳的匹配的一種較為綜合性的調節的辦法。這種調節的辦法也較為簡單，可以使用一臺但是多線的記錄儀來或者是雙蹤示波器來對于觀察指令和速度反饋的一種相互響應的關系。一般都是通過對于速度調節器的比例系數以及積分的時間進行調整，促使伺服系統能夠達到比較高的動態響應的一種特征，但是又不會出現振蕩的一種最恰當的狀態。另外，在現場如果沒有示波器的情況下，相關的工作人員可以根據自己以往的工作經驗，調節來使得電機起振并向反方向慢慢進行調節，一直調節到消除振蕩狀態為止。
3.2 復位法
如果數控機床的電氣控制系統由于突發性故障而引起系統報警的情況，那么可以是他呀復位法患者是開關系統電源來進行依次地操作來消除故障。但是如果系統內部的工作存儲的區域掉電并且插拔電路板以及電池欠壓，而造成系統出現混亂的現象，那么就需要對于系統進行初始化操作來進行清除，但是在清除之前需要提前做好數據和信息的拷貝，以免丟失數據。但是如果初始化操作之后故障依舊沒有排除，那么就需要進行硬件方面的檢查和診斷。
3.3 更正法
所謂的更正法指的是對于系統中的參數進行修改，程序更正的辦法。系統的參數主要是用來確定系統的功能的一種依據，如果系統的參數在設定的時候出現錯誤那么就很可能造成系統出現故障或者是系統中的某一項的功能失去作用。有的時候可能會因為用戶的程序出現錯誤而導致系統出現故障而停止運作。在這種情況下，系統修復可以使他系統的搜索功能進行檢查，來對于用戶的程序中出現的錯誤進行搜索，在搜索完成之后依次改正，這樣才能在發現錯誤之后進行改正，系統才能恢復運行。
數控機床電氣控制系統的發展在未來的發展道路中將不斷走向開放式的發展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的優點，將會促使更多的數控系統生產的商家逐步走向甲方是的發展形勢。其中，數控機床電氣控制系統在速度方面也將走向高速化的發展道路，精度方面也會得到一定的發展。另外，數控機床的電氣控制系統還會向智能化方面進行轉變。人工智能機在我國的研究和發展已經走向了一定的程度，其在計算機領域的發展也在不斷深入，數控系統的智能化程度也將趕上時代的潮流，走向智能化的發展道路。
4 結語
電氣行業在我國國民經濟發展中十分重要，電氣行業涉及到的眾多科技水平也是關系到電氣行業發展的重要方面。我國在數控機床的生產和管理方面都已經達到了一定的水平，隨著國家經濟和技術的發展，數控機床已經走向了數字化和自動化的領域。數控機床電氣控制系統對于整個數控機床的生產是至關重要的。筆者在文中主要討論了數控機床電器控制系統的概論并提出了解決數控機床電氣系統故障的方法，希望為促進數控機床的發展提供建議。
參考文獻
[1]陶建芬，劉孝忠.基于PLC的數控機床電氣控制研究[J].現代商貿工業，2009（15）.
[2]李國萍.基于PLC的數控機床電氣控制問題[J].科技創新導報，2009（33）.
[3]李兵.數控車床簡易故障及排除方法[J].輕工科技，2013（12）.
作者簡介
張昊，（1983-），男，黑龍江省齊齊哈爾市人。現為紐威數控裝備（蘇州）有限公司電氣工程師。研究方向為PLC電氣控制。
電氣工程和集成電路的關系范文4
關鍵詞：電氣工程；改造；自動化；趨勢研究
發展是推動社會進步的根本要素，制定科學發展觀是促進我國國民經濟效益增收的最佳方式。工業經濟是三大產業的核心，決定了未來國民經濟的改革發展趨勢，搞好工業產業的內部結構模型是極為關鍵的。電氣工程是工業經濟的重點項目，對企業生產加工、系統供電、人機操作等均有較大的決定作用。經濟全球化發展以來，中國企業參與國際競爭成為了必不可少的趨勢，只有充分發揮本國經濟等方面的優勢，才能爭取創造更多的經濟收益。從社會主義科學發展觀角度思考，工業經濟改革也應朝著更加先進的方向邁進。實施電氣工程改造既可以提升電力行業的科技實力，也能為廣大用戶創造更加有力的條件。本文主要分析了電氣工程自動化改造的相關問題。
一、電氣工程及其自動化
電氣工程是現代科技領域中的核心學科之一，更是當 今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科。例如正是電子技術的巨大進步才推動了以計算機網絡為基礎的信息時代的到來，并將改變人類的生活工作模式等等。從某種意義上講，電氣工程的發達程度代表著國家的科技進步水平。正因為此，電氣工程的教育和科研一直在發達國家大學中占據十分重要的地位。今后若干年內對電氣工程發展影響最大的主要因素包括以下內容。
1.信息技術
信息技術廣泛地定義為包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網絡及通訊系統，以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合。信息技術對電氣工程的發展具有特別大的支配性影響。信息技術持續以指數速度增長在很大程度上取決于電氣工程中眾多學科領域的持續技術創新。反過來，信息技術的進步又為電氣工程領域的技術創新提供了更新更先進的工具基礎。
2.操控系統
由于三極管的發明和大規模集成電路制造技術的發展，固體電子學在20世紀的后50年對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。電氣工程與物理科學間的緊密聯系與交叉仍然是今后電氣工程學科的關鍵，并且將拓寬到生物系統、光子學、微機電系統（MEMS）。21世紀中的某些最重要的新裝置、新系統和新技術將來自上述領域。技術的飛速進步和分析方法、設計方法的日新月異，使得我們必須每隔幾年對工程問題的過去解決方案重新全面思考或審查。
二、電氣工程的實際運用情況
1.智能建筑
智能化建筑的發展必然離不開電氣自動化，隨著我國國民經濟的飛速發展以及數字電子化科技發展，高檔智能化建筑無疑已經成為當今建筑界的主要發展方向。自然達到合理利用設備，在資源方面，人力的節省就有了建筑設備的自動化控制系統。智能化建筑內有大量的電子設備與布線系統。這些電子設備及布線系統一般都屬耐壓等級低，防干擾要求高，是最怕受到雷擊的部分。智能建筑多屬于一級負荷，應該設計為一級防雷建筑物，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。
2.凈化系統
凈化空調系統控制自動監控裝置，可以設計成單個系統的測量、控制系統，也可以設計成以數字計算機控制管理的系統。在溫度控制方面，凈化空調系統采用DDC控制。裝設在回風管的溫度傳感器所檢測的溫度送往DX一9100，與設定點比較，用比例加積分、微分運算進行控制，輸出相應電壓信號，控制加熱電動調節閥或冷水電動調節閥的動作，控制回風溫度應保持在18度-16度之間，從而使得潔凈室溫度符合GMP要求。
3 電氣自動化控制系統的設計
最大限度滿足生產機械和工藝對電氣控制的要求。生產機械和工藝對電氣控制系統的要求是電氣設計的依據，這些要求常常以工作循環圖、執行原件動作節拍表、檢測元件狀態表等形式提供，對于有調速要求的場合，還應給出調速技術指標。其他如：啟動，轉向、制動、照明、保護等要求，應根據生產需要充分考慮；在滿足控制要求的前提下，設計方案應力求簡單，經濟；妥善處理機械與電氣的關系。很多生產機械是采用機電結合控制方式來實現控制要求的，要從工藝要求、制造成本、結構復雜性、使用維護方便等方面協調處理好二者的關系；正確合理地選用電器元件；確保使用安全、可靠；制造美觀、使用維護方便。
（1）集中監控方式
集中監控方式不但運行維護方便，控制站的防護要求也不高，而且系統設計也很容易。但由于這種方式是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，所以處理器的任務相當繁重，處理速度也會受到一定的影響。由于電氣設備全部進入監控，致使主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，這也會造成設備無法操作。這種接線的二次接線比較復雜，查線也不方便，而大大增加了維護量，還存在在查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。
（2）遠程監控方式
遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高和組態靈活等優點。但由于各種現場總線的通訊速度不是很高，使得電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所以這種方式大都用于小系統監控，而在全廠的電氣自動化系統的構建中卻不適用。
（3）現場總線監控方式
目前，對于以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，而且已經擁有了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了堅實的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加具有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣就可根據間隔的情況進行設計。這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，節省了大量控制電纜，節約了很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。此外，各裝置的功能相對獨立，組態靈活，使整個系統具有可靠性而不會導致系統癱瘓。因此，現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。
三、結束語
總之，電氣工程是社會現代化發展的重點工程，關系著我國工業經濟及科學技術水平的進步情況。深入研究電氣工程改造及其自動化趨勢，是企業未來發展的必然要求。面對電氣工程自動化改造活動，企業應加強多方面的調控管理，確保改造工程達到預期的成效，提升電氣工程的運行水平。
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電氣工程和集成電路的關系范文5
高等學校的教學內容應該與時俱進，注意更新與豐富。目前在實際中應用較多的是各種規模的集成電路，然而在傳統的“模擬電子技術”課程里，半導體器件內部的載流子運動，分立元件構成的共射、共基、共集放大電路等內容均為教學重點，因此我校對此部分教學內容的學時進行了壓縮，內容精煉，注重實用。例如略講了三極管內部載流子的運動過程，而增加了實際應用中三極管類型的判別方法等內容，在減少對分立元件構成的放大電路內容講解的同時加強了對集成電路外特性及應用的介紹。我校新編的教材在注重基礎的同時，吸收了很多新教材中的新思想、新理論和新技術，較好地處理了實用性和先進性之間的關系，可滿足“應用型本科學生”的培養目標。該教材已被機械工業出版社于2013年出版，并被列入普通高等教育“十二五”規劃教材。
二、改革“模擬電子技術”教學方法與手段
1.重視語言的藝術性
蘇霍姆林斯基曾言：“教師的語言素養在極大程度上決定著學生在課堂上腦力勞動的效率?！痹趥鹘y的教學過程中，教師往往作為課堂上的主體，用嚴謹且邏輯性很強的語言將知識傳授給學生，而學生只能被動接受，結果使很多學生認為“模擬電子技術”課程內容枯燥難懂，逐漸失去了學習這門課程的興趣。筆者認為教師的語言不僅應準確、精練且邏輯性強，還應風趣幽默，這樣可以縮短師生之間的距離，激發學生的學習興趣，提高學生的學習效率。例如在三極管放大電路中既有直流信號又有交流信號，很多同學對此不理解，教師則可以用“直流搭臺，交流唱戲”八個字總結，語言詼諧幽默又起到了畫龍點睛的作用。對于硅二極管兩端加0.5V電壓時的狀態則可用“小荷才露尖尖角”這句詩來描述，枯燥的課堂頓時變成生動的、有吸引力的課堂。此外，教師作為主導，學生作為課堂上的主體，積極采用啟發式和討論式教學模式可以啟迪學生的智慧、挖掘學生的創新意識，同時也對學生學習以后的專業課程有著潛移默化的影響。
2.豐富多媒體教學的多樣性
首先，制作高質量的幻燈片。多媒體課件作為易于展示圖片和動畫效果的教學工具，應該充分利用它的優勢，彌補板書授課方式的不足，提高課堂教學質量。例如，在講解PN結形成的過程及晶體管內部載流子運動規律的內容時，單一用板書授課會讓學生普遍感覺聽起來很累，不便于學生理解，并且增加了此部分內容的授課時間。用多媒體動畫的方式讓PN結及晶體管內部載流子真正“運動起來”，學生觀看起來感覺輕松、直觀、生動，提高教學效果的同時又節省了此部分內容的授課時間。其次，合理利用視頻播放。在課堂上用適當的時間播放一些電子新技術的視頻，可以滿足學生的好奇心，拓寬學生的視野，也有益于學生創新能力的培養。此外，我校將教師做過的一些科研項目以及一些學生做過的優秀作品制作成視頻，在講授到相關內容的時候進行播放，大大提高了學生動手實踐的積極性，改變了過去學生學完理論知識不知道有什么用以及怎樣用的狀況。再次，將仿真技術引入課堂。Multisim仿真軟件具有操作界面簡單，元器件資源豐富，運行速度快等優點，利用Multisim仿真軟件進行課堂教學是對傳統教學手段有益的補充。一方面，可以利用軟件提供的各種分析方法增強學生對教學內容的理解。例如，用Multisim仿真軟件演示晶體管放大電路的工作波形與靜態工作點位置之間的關系，只需要調節相應電阻的阻值，便可以實時觀察輸出信號波形出現了頂部削平或者底部削平的現象，然后結合理論對現象進行分析，學生會很容易理解。另一方面，具有豐富資源的實驗環境是培養創新能力和創新意識的重要保障。電子技術日新月異，然而由于條件限制，各高等學校的實驗條件卻不可能隨時更新。充分利用Multisim仿真軟件對單元電路和設計電路進行仿真，打破了傳統實驗教學中時間和空間對學生的限制，是培養學生創新能力和創新意識的有效途徑。
3.提高實物展示的實效性
實物展示是學生非常感興趣的一個環節，是對理論知識最好的總結，也是鼓勵學生創新的好方法。展示的實物既可以是元器件，也可以是一個相對復雜的系統。例如，在講二極管和三極管內容的時候，可以將各種類型的二極管和三極管進行展示，同時對實際應用中常常遇到的問題進行介紹。在講解反饋這部分的時候，我校將學生自己制作的一個溫度控制系統進行了演示，在講直流穩壓電源時展示了由往屆學生制作的手機充電器等等。利用適當的時間，選擇適合展示的實物，有益于學生對理論知識的理解及實踐能力的培養，進一步提高了教學質量。
三、創新“模擬電子技術”實驗與實踐教學
模擬電子技術實驗教學與實踐教學是課程體系中不可缺少的一個重要教學環節。我校的實驗教學環節采取開放式教學，電子技術實驗室從每天早上八點半到晚上十點開放，學生可根據每個人的具體情況選擇做實驗的時間。在開放的時間內，學生既可以選擇實驗計劃中的實驗內容，也可以按照個人的興趣自行選擇實驗項目，經教師審核通過后便可實施，教師可根據實驗的完成情況及是否有創新進行評分。在實驗過程中教師真正起到導向的作用，從而提高了學生動手實踐的能力。模擬電子技術課程實踐環節以我校的國家級精品課——電氣工程實踐基地為依托，進一步提高了學生理論聯系實際的能力。在電子工程實踐教學基地，學生可以利用我校自行開發的電子工程實驗箱進行電子電路的設計，增強了學生調試電子電路的能力；通過在電子工藝實踐教學基地的學習，學生增強了進行手工焊接和貼片焊接的能力；在EDA工程實踐教學基地的學習可以使學生熟練進行電路原理圖的設計及實現印制電路板的版面設計；在應用電子工程實踐教學基地，學生可以鍛煉對復雜電子線路系統（如電視機等）的故障分析的能力；學生必須在每一個實踐教學基地學習并通過考試，這也加強了學生對實踐教學的重視，在培養學生的創新意識和提高綜合能力方面取得了良好效果。
四、結語
電氣工程和集成電路的關系范文6
關鍵詞：繼電保護；狀態檢修；二次設備；監測
前言
對于在運行中或正打算投入運行的繼電保護裝置，要按照《繼電保護及電網安全自動裝置檢驗條例》和有關微機繼電保護裝置檢驗規程進行定期檢驗和其他各種規定的檢驗工作，檢驗的工作要和被保護的一次設備同時進行。安排好年、季、月的裝置檢驗計劃。要求各調度部門配合統籌安排，并應保證檢驗質量。掌握進度，及時完成，從而能減少對系統安全運行的影響。
1 狀態檢修概述
狀態檢修階段第三階段是以設備狀態監測和故障診斷為基礎的狀態檢修(CBM，Condition Based Maintenance)或者預知性維修(PDM，Predictive Diagnostic Maintenance)。狀態檢修是一種以設備狀態為基礎、以預測設備狀態發展趨勢為依據的檢修方式。它根據對設備的日常檢查、定期重點檢查、在線狀態監測和故障診斷所提供的信息，經過分析處理，判斷設備的狀態與發展趨勢，并在設備故障發生前及性能降低到不允許的極限前有計劃地安排檢修。這種檢修方式的目的是實現按需檢修，更具有針對性，因而，在提高設備的可用率的同時，可以減少不必要的檢修費用。但是這種檢修也有一定的缺點，首先是安裝檢測設備價格昂貴，同時對故障診斷技術要求較高。20世紀80年代在美國開始引入一種新的檢修策略――以可靠性為中心的維修(RCM，Reliability-CenteredMaintenance)。其維修思想源于美國航空業對飛機維修方式的反思和探索。早在20世紀60年代，由于波音747的產生，這種技術先進的飛機給維修體制提出了嚴峻的考驗。如果還是依照傳統的維修體制，高額的維修費用將使用戶沒有利潤可言。這就促使航空公司努力嘗試新的檢修策略，并在20世紀70年代末形成了以可靠性為中心的維修策略。這種策略一改傳統定期維修的只憑經驗和推斷以及上級規定來確定維修計劃的模式，而是根據可靠性評價的結果和保持設備功能的需要來確定維修計劃，較好地避免了維修不足和維修過度的問題。不僅控制了維修費用，而且還有效地提高了設備的可用率和可靠性，使傳統的只考慮“要做哪些維修工作”的思想拓展成為進一步考慮“為什么和是否需要做這些維修工作”。
2 繼電保護狀態檢修若干問題
傳統的繼電保護，是依據《繼電保護及電網安全自動裝置檢驗條例》的要求，對繼電保護、安全自動裝置及二次回路接線進行定期檢驗，以確保裝置元件完好、功能正常，確?；芈方泳€及定值正確的，若保護裝置在兩次校驗之間出現故障，只有等保護裝置功能失效或等下一次校驗才能發現。如果兩次檢驗期間電力系統發生故障，保護將不能正確動作。保護裝置異常是電力系統非常嚴重的問題，因此，電氣二次設備同樣需要狀態監測，實行狀態檢修模式，和一次設備保持同步，以適應電力系統發展需要。繼電保護狀態檢修若干問題主要包括以下方面：
2.1 電氣二次回路監測問題
電氣二次設備從結構上可分為電氣二次回路和保護(或自動)裝置兩部分。目前，保護裝置的微機化，使之已經較容易實現狀態監測。而電氣二次回路是由若干繼電器和連接各個設備的電纜所組成，點多、分散，要通過在線監測繼電器觸點的狀況、回路接線的正確性等則很難，也不經濟。所以，對于電氣二次回路，應重點從設備管理的方面著手，如設備的驗收管理、離線檢修資料管理，結合在線監測，來診斷其狀態。
2.2 電力系統二次設備的電磁抗干擾監測問題
由于大量微電子器件、高集成電路在電氣二次設備中的廣泛應用，故電氣二次設備對電磁干擾越來越敏感，極易受到電磁干擾。電磁波對二次設備的干擾會造成采樣信號失真、自動裝置異常、保護誤動或拒動，甚至元件損壞。雖然國際電工委員會(1EC)及國內有關部門對繼電保護制定了相關的電磁兼容(EMC)標準，但目前，對現場電磁環境的監測和管理沒有納入檢修范圍，也沒有合適的監測手段。對二次設備進行電磁兼容性考核試驗是二次設備狀態檢修的一項很重要的工作。對不同發電廠、變電站的干擾源、耦合途徑、敏感器件要進行監測和管理，如對二次設備屏蔽接地狀況檢查，對微機保護裝置附近使用移動通信設備(如手機)的管理等。
2.3 二次設備狀態檢修與一次設備狀態檢修的關系
一次設備的檢修與二次設備檢修不是相互完全獨立的。許多情況下，二次設備檢修要在一次設備停電檢修時才能進行。在作出二次設備狀態檢修決策時要考慮一次設備的情況，做好狀態檢修技術經濟分析，既要減少停電檢修時間，減少停發(供)電造成的經濟損失，減少檢修次數，降低檢修成本，又要保證二次設備可靠正確的工作狀況。3 繼電保護狀態檢修的改進措施
3.1 嚴格繼電保護裝置及其二次回路的巡檢
巡視檢查設備是及時發現隱患，避免事故的重要途徑。對繼電保護巡視檢查的內容有：保護壓板、自動裝置均按調度要求投入：開關、壓板位置正確：各回路接線正常，無松脫、發熱現象及焦臭味存在；熔斷器接觸良好：繼電器觸點完好，帶電的觸點無大的抖動及燒損，線圈及附加電阻無過熱；TA、TV回路分別無開路、短路：指示燈、運行監視燈指示正常：表計參數符合要求：光字牌、警鈴、事故聲響情況完好：等等。微機保護動作后應檢查報告的時間及參數，當發現報告異常時，及時通知繼保人員處理。
3.2 搞好保護動作分析
保護動作跳閘后，嚴禁運行人員隨即將掉牌信號復歸，而應檢查動作情況并判明原因，做好記錄，在恢復送電前，才可將所有掉牌信號全部復歸，并盡快恢復電氣設備運行。事后應做好保護動作分析記錄及運行分析記錄，內容包括專業分析及評價、結論等，凡屬不正確動作的保護裝置，及時組織現場檢查和分析處理，找出原因，提出防范措施，避免重復性事故的發生。
3.3 加強技術改造工作
在技術改造中，針對直流系統不穩定引起的微機保護等裝置的工作發生不正常的現象，可將原硅整流裝置改造為整流輸出交流分量小、可靠性高的集成電路硅整流充電裝置。針對雨季及潮濕天氣經常發生直流失電現象，可首先將其戶外端子箱中的易老化端子排更換為陶瓷端子，提高二次絕緣水平，然后核對整改二次回路，使控制、保護、信號、合閘及熱工回路逐步分開。另外，還可考慮在開關室加裝熔斷器分路開關箱，便于直流失電的查找與處理，也避免直流失電時引起的保護誤動作。有條件時，加大整體更換力度，可以有效地提高繼電保護運行質量，從根本上解決運行不穩定的情況。
4 結語
根據設備運行時的情況，進行制定符合時機的預知性檢修就是狀態檢修，狀態檢修的精髓就是“應修必修”。狀態檢修不是說想什么時候去檢修就去檢修，也不是出了什么問題才去檢修。實施狀態檢修一定要要貫徹“預防為主”的指導方針，適時檢修，既可以提高繼電保護裝置的正確動作率，還能提高保護裝置的運行安全可靠性。
[參考文獻]
