基于FF-H1协议的核电站现场总线控制器设计与实现

核电站仪控系统的智能化、智慧化发展为核电站维修维护数字化转型提供了数据保障和信息基础。核电站数字化维护依赖于设备的全寿命数据信息。现场设备层的总线型智能化设备可以提供丰富的工艺数据和状态信息。FF-H1具有本安、总线供电、令牌机制、去中心化控制和边缘运算的特征,是1种安全性高、智能化程度高、实时性强的现场总线。提出1种基于FF-H1协议的核电站现场总线控制系统设计方案。该方案使用FF-H1控制器实现基金会现场总线(FF)系统与已用核电站控制系统相兼容,不需要更改原控制系统的架构设计,以软件和通用控制器件实现FF-H1协议栈功能,摆脱了对国外厂商专用协议栈芯片的依赖;自主设计图形化FF系统组态工具软件,满足自主可控要求。通过实物测试,验证了该方案的有效性。

基于RT-Thread Nano的LwIP以太网协议栈移植与实现

针对现有方案自主可控性不足的弊端,提出了基于RT-Thread Nano操作系统完成LwIP以太网协议栈的移植实现以太网通信功能方案。首先,给出了RT-Thread Nano操作系统的移植方法,分析了RT-Thead Nano自动初始化机制的原理,并改进了串口控制台的数据发送方式。在操作系统的基础上完成了LwIP的移植,并测试验证了TCP通信和UDP通信。测试结果验证了基于自主RTOS的LwIP移植方案的有效性。

特征模态函数双谱分析在叶片裂纹识别中的应用

针对叶片裂纹故障振动信号特征,提出特征模态函数的双谱分析法,首先利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对振动信号进行自适应滤波分解,产生一系列不同时间尺度的特征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),然后对含有高频信号的高阶IMF分量进行重构,利用双谱提取叶片裂纹的振动信号特征。通过仿真信号和实验分析,验证叶片裂纹产生的高频冲击对叶片振动信号高频部分双谱的影响,证明IMF分量双谱分析的有效性,为风电叶片正常状态监测提供依据。

压电陶瓷极化优化算法与装置

根据压电陶瓷参数优化算法,设计了一种新型压电陶瓷极化优化装置。通过单片机检测极化过程电流变化,自动调节极化过程,实现了压电陶瓷参数一致性的控制。该装置具有性能参数控制好、操作方便、安全等特点,压电陶瓷参数一致性的成品率高。

小波分析在风机叶片振动状态监测中的应用

本文主要讲述了叶片模态振动理论、小波变换的基本原理,利用小波多分辨率分析和小波阈值去噪机理对风机叶片监测数据进行处理,可以更精确地监测风机叶片振动状态,这对于指导叶片避免共振有着重要的意义。

压电参数d_(33)特性测试装置设计

纵向压电应变常数d33是表征压电陶瓷材料机电转换性能的重要参数之一。有别于常规的静态、动静态检测方式,设计了一种基于扫频方法的新型d33参数测试装置。通过检测不同频率信号激励时线路的电流变化,实现压电陶瓷d33参数的检测计算。该装置具有性能参数检测操作方便、检测过程效率高等特点。

基于Cortex-M的嵌入式设备固件更新方法研究

本文提出了一种基于分散加载技术实现Boot程序和用户应用程序在同一个工程编写开发的固件更新方法。通过编写分散加载规范文件在工程中实现代码存储区分区。为了保证固件更新的稳定性和可靠性,在固件下载过程中引入CRC校验、丢包错包重传等容错技术。实验结果验证了方法的有效性和可靠性。

具备HART主站功能的模拟量采集模块设计

设计基于CPU+FPGA架构的具备快速HART主站功能的多通道模拟量采集模块;采集模块的CPU与FPGA通过PCIe总线通信;FPGA通过隔离的SPI总线控制8路模拟量采集通道,并与两路协议转换芯片通信;单个协议转换芯片实现一路SPI与四路UART的转换,与四路HART MODEM通过UART接口通信;HART信号通道与模拟量采集通道一一对应,HART信号通过耦合模块与模拟量信号在滤波模块和保护电路之间叠加;模拟量输入信号,经过通道保护电路和滤波模块后到达模拟量转换模块,进行模数转换;通过使用FPGA和协议转换芯片,实现了8个模拟量采集通道的并行采集处理,实现了HART通道串行通信的并行工作;在CPU中运行两个独立线程,各自负责一片协议转换芯片下的四路HART通信,四路HART通信以循环发送和循环接收的方式工作;并行工作的方式提高了模拟量采集的速率,减少了HART通信的等待时间,提高了HART通信的效率;模块通道之间相互隔离,降低了通道间故障相互影响的概率,提高了模块的可靠性;模块支持4~20 mA电流信号和±5 V、±10 V电压信号采集,采集精度0.1%,电流采样电阻250欧姆,通道间隔离电压可达1000 VDC。