系统设计规范
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系统设计规范
引言 (2)
1.1 介绍 (3)
1.2 体系结构设计 (4)
1.2.1目的 (4)
1.2.2角色与职责 (4)
1.2.3启动准则 (4)
1.2.4输入 (4)
1.2.5主要步骤 (4)
[Step1] 设计准备 (4)
[Step2] 确定影响系统设计的约束因素 (5)
[Step3] 确定设计策略 (5)
[Step4] 系统分解与设计 (5)
[Step5] 撰写体系结构设计文档 (5)
[Step6] 体系结构设计评审 (6)
[后续活动] (6)
1.2.6输出 (6)
1.2.7结束准则 (6)
1.2.8度量 (6)
1.3 用户界面设计 (6)
1.3.1目的 (6)
1.3.2角色与职责 (6)
1.3.3启动准则 (7)
1.3.4输入 (7)
1.3.5主要步骤 (7)
[Step1] 设计准备 (7)
[Step2] 用户界面设计 (8)
[Step3] 撰写用户界面设计文档 (8)
[Step4] 用户界面设计评审 (8)
[后续活动] (9)
1.3.6输出 (9)
1.3.7结束准则 (9)
1.3.8度量 (9)
1.4 数据库设计 (9)
1.4.1目的 (9)
1.4.2角色与职责 (9)
1.4.3启动准则 (9)
1.4.4输入 (10)
1.4.5主要步骤 (10)
[Step1] 设计准备 (10)
[Step2] 数据库设计 (10)
[Step3] 撰写数据库设计文档 (11)
[Step4] 数据库设计评审 (12)
[后续活动] (12)
1.4.6输出 (12)
1.4.7结束准则 (12)
1.4.8度量 (12)
1.5 模块设计 (13)
1.5.1目的 (13)
1.5.2角色与职责 (13)
1.5.3启动准则 (13)
1.5.4输入 (13)
1.5.5主要步骤 (13)
[Step1] 设计准备 (14)
[Step2] 模块设计 (14)
[Step3] 撰写模块设计文档 (14)
[Step4] 模块设计评审 (14)
[后续活动] (15)
1.5.6输出 (15)
1.5.7结束准则 (15)
1.5.8度量 (15)
1.6 实施建议 (15)
引言
系统设计（System Design, SD）是指设计软件系统的体系结构、用户界面、数据库、模块等，从而在需求与代码之间建立桥梁，指导开发人员去实现能满足用户需求的软件产品。
系统设计过程域是SPP模型的重要组成部分。本规范阐述了系统设计过程域的四个主要规程：
?体系结构设计[SPP-PROC-SD-ARCHITECTURE]
?用户界面设计[SPP-PROC-RM-UI]
?数据库设计[SPP-PROC-RM-DATABASE]
?模块设计[SPP-PROC-RM-MODULE]
上述每个规程的“目标”、“角色与职责”、“启动准则”、“输入”、“主要步骤”、“输出”、“完成准则”和“度量”均已定义。
本规范适用于国内IT企业的软件研发项目。建议用户根据自身情况（如商业目标、研发实力等）适当地修改本规范，然后推广使用。
1.1 介绍
系统设计过程域分为两个阶段：高层设计阶段和详细设计阶段。
高层设计阶段的重点是软件系统的体系结构设计。详细设计阶段的重点是用户界面设计、数据库设计和模块设计，如图11-1所示。
系统设计过程域产生的主要文档有：
?《体系结构设计报告》，模板见[SPP-TEMP-SD-ARCHITECTURE]。
?《用户界面设计报告》，模板见[SPP-TEMP-SD-UI]。
?《数据库设计报告》，模板见[SPP-TEMP-SD-DATABASE]。
?《模块设计报告》，模板见[SPP-TEMP-SD-MODULE]。
1.2 体系结构设计
1.2.1 目的
●分析与设计软件的体系结构。通过系统分解，确定子系统的功能和子系统之间的关
系，以及模块的功能和模块之间的关系，产生《体系结构设计报告》。
1.2.2 角色与职责
●项目经理指定若干名开发人员从事体系结构设计（以下称为体系结构设计人员）。
1.2.3 启动准则
●体系结构设计人员已经确定。
1.2.4 输入
●需求文档如《产品需求规格说明书》
1.2.5 主要步骤
体系结构设计流程如图11-2所示。
图11-2 体系结构设计流程
[Step1] 设计准备
●项目经理或者技术负责人分配系统设计任务，包括体系结构设计、模块设计、用户
界面设计、数据库设计等。本活动可能产生一份阶段性的开发计划，如《系统设计计划》，视工作量而定。
●体系结构设计人员阅读需求文档，明确设计任务。
●体系结构设计人员准备相关的设计工具（如Rational Rose）和资料。
[Step2] 确定影响系统设计的约束因素
●需求约束。体系结构设计人员从需求文档如《软件需求规格说明书》中提取需求约
束，例如：
?本系统应当遵循的标准或规范
?软件、硬件环境（包括运行环境和开发环境）的约束
?接口/协议的约束
?用户界面的约束
?软件质量的约束，如正确性、健壮性、可靠性、效率（性能）、易用性、清晰性、
安全性、可扩展性、兼容性、可移植性等等。
●隐含约束。有一些假设或依赖并没有在需求文档中明确指出，但可能会对系统设计
产生影响，设计人员应当尽可能地在此处说明。例如对用户教育程度、计算机技能的一些假设或依赖，对支撑本系统的软件硬件的假设或依赖等。
[Step3] 确定设计策略
●体系结构设计人员根据产品的需求与发展战略，确定设计策略（Design Strategy）。
例如：
?扩展策略。说明为了方便本系统在将来扩展功能，现在有什么措施。
?复用策略。说明本系统在当前以及将来的复用策略。
?折衷策略。说明当两个目标难以同时优化时如何折衷，例如“时－空”效率折
衷，复杂性与实用性折衷。
[Step4] 系统分解与设计
●体系结构设计人员：
?将系统分解为若干子系统，确定每个子系统的功能以及子系统之间的关系。
?将子系统分解为若干模块，确定每个模块的功能以及模块之间的关系。
?确定系统开发、测试、运行所需的软硬件环境。
[Step5] 撰写体系结构设计文档
●体系结构设计人员根据指定的模板撰写《体系结构设计报告》，主要内容包括：
?软件系统概述
?影响设计的约束因素
?设计策略
?系统总体结构
?子系统的结构与模块功能
?开发、测试、运行所需的软硬件环境
[Step6] 体系结构设计评审
●体系结构设计人员邀请同行专家、开发人员对体系结构进行正式技术评审，评审流
程请参考[SPP-PROC-TR-FTR]。
●体系结构评审的重点不是“对还是错”，而是“好还是差”。主要评审要素包括：
?合适性。考察该体系结构是否适合于产品需求，是否可在预定计划内实现。
?系统的综合能力（Capability）。例如“时－空”效率（性能，容量等），可扩展
性，可管理性（可维护性），可复用性，安全性等等，视产品特征而定。
[后续活动]
●体系结构设计完成后进入详细设计阶段（用户界面设计、数据库设计、模块设计等）。
1.2.6 输出
●《体系结构设计报告》
1.2.7 结束准则
●《体系结构设计报告》已经完成，并且通过了技术评审。
1.2.8 度量
●体系结构设计人员统计工作量以及文档的规模，汇报给项目经理。
1.3 用户界面设计
1.3.1 目的
●设计软件的用户界面，产生《用户界面设计报告》。
●制作用户界面的资源如图像、图标或者界面专用组件等。
1.3.2 角色与职责
●项目经理指定若干名开发人员从事用户界面设计（以下称为界面设计人员）。
●如果可能的话，邀请用户或美工人员协助设计用户界面。
1.3.3 启动准则
●需求文档已经完成。
●体系结构设计已经完成。
1.3.4 输入
●需求文档
●体系结构设计文档
1.3.5 主要步骤
用户界面设计流程如图11-3所示。
图11-3 体系结构设计流程
[Step1] 设计准备
●界面设计人员阅读需求文档和体系结构设计文档，明确界面设计任务。
●界面设计人员与用户交流，了解用户的工作习惯和他们对界面的看法。
●界面设计人员准备相关的设计工具和资料，收集或创作基本的界面资源如图像、图
标以及通用的组件。
●界面设计人员确定本软件的用户界面设计规则（或指南），主要包括：
?优秀界面的特征或通用的设计原则；
?软件主界面（如主窗口、主页面）的设计规则；
?软件子界面（如子窗口、子页面）的设计规则；
?标准控件的使用规则；
?美学设计规则。
[Step2] 用户界面设计
用户界面设计一般要经历“原型创作—>原型评估－>细化”等步骤，通常迭代进行。
●[Step2.1] 原型创作
界面设计人员创作界面原型：
?先徒手画，或者用Visio 等工具绘制界面的视图；
?再用软件开发工具实现可以运行的原型。
●[Step2.2] 原型评估
?界面设计人员邀请用户和同行们评估界面的原型，汇集意见，及时改进。
●[Step2.3] 细化
?界面设计人员细化界面原型，例如美工处理，添加细节等。
补充说明：开发人员在本阶段不必关心界面原型的代码质量，因为界面原型可能不断地被修改甚至被抛弃。
[Step3] 撰写用户界面设计文档
●用户界面定型之后，界面设计人员根据指定的模板撰写《用户界面设计报告》，主要
内容包括：
?应当遵循的界面设计规范；
?界面的关系图和工作流程图；
?主界面的视图、功能说明、操作方式；
?子界面的视图、功能说明、操作方式；
?美学设计说明。
[Step4] 用户界面设计评审
●界面设计人员邀请用户和同行们对定型后的界面进行正式技术评审，尽最大努力使
界面变得更加美观、易用。评审流程请参考[SPP-PROC-TR-FTR]。
●用户界面的主要评审要素包括：
?合适性
?简洁易用
?一致性
?美观
?动态反馈
?功能屏蔽和出错处理
?用户控制
?国际化（兼容性和可移植性）
?适应性（针对各种用户）
[后续活动]
●在系统设计工作结束之后，开发人员编写界面的代码，并和用户一起通过各种途径
测试界面，从而不断地完善用户界面。（请参考有关测试的文档）
●界面设计人员总结经验教训，不断地完善适用于本机构的“用户界面设计指南”。
1.3.6 输出
●《用户界面设计报告》
1.3.7 结束准则
●《用户界面设计报告》已经完成，界面原型已经通过评审。
1.3.8 度量
●界面设计人员统计工作量以及文档的规模，汇报给项目经理。
1.4 数据库设计
1.4.1 目的
●设计软件的数据库，产生《数据库设计报告》。
1.4.2 角色与职责
●项目经理指定若干名开发人员从事数据库设计（以下称为数据库设计人员）。
1.4.3 启动准则
●需求文档已经完成。
●体系结构设计已经完成。
1.4.4 输入
●需求文档
●体系结构设计文档
1.4.5 主要步骤
数据库设计流程如图11-4所示。
图11-4 数据库设计流程
[Step1] 设计准备
●数据库设计人员阅读需求文档和体系结构设计文档，明确数据库设计任务。
●数据库设计人员准备相关的设计工具和资料。
●数据库设计人员确定本软件的数据库设计规则（或指南），主要包括：
?数据库命名规则
?逻辑设计规则（或指南）
?物理设计规则（或指南）
?安全性设计规则（或指南）
?优化规则（或指南）
?数据库管理与维护规则（或指南）
[Step2] 数据库设计
数据库设计一般要经历“逻辑设计—>物理设计－>安全性设计－>优化”等步骤，通常要迭代进行。
●[Step2.1] 逻辑设计
?数据库设计人员根据需求文档，创建与数据库相关的那部分实体关系图（ERD）。
如果采用面向对象方法（OOAD），这里实体相当于类（class）。
●[Step2.2] 物理设计
?设计表结构。一般地，实体对应于表，实体的属性对应于表的列，实体之间的
关系成为表的约束。逻辑设计中的实体大部分可以转换成物理设计中的表，但
是它们并不一定是一一对应的。数据库表的参考格式如表11-1所示。
?对表结构进行规范化处理（第三范式）。
表11-1 数据库表的参考格式
●[Step2.3] 安全性设计
提高软件系统的安全性应当从“管理”和“设计”两方面着手。这里仅考虑数据库的安全性设计。
?用户只能用帐号登陆到应用软件，通过应用软件访问数据库，而没有其它途径
可以操作数据库。
?对用户帐号的密码进行加密处理，确保在任何地方都不会出现密码的明文。
?确定每个角色对数据库表的操作权限，如创建、检索、更新、删除等。每个角
色拥有刚好能够完成任务的权限，不多也不少。在应用时再为用户分配角色，
则每个用户的权限等于他所兼角色的权限之和。
●[Step2.4] 优化
分析并优化数据库的“时－空”效率，尽可能地“提高处理速度”并且“降低数据占用的空间”。
?分析“时－空”效率的瓶颈，找出优化对象（目标），并确定优先级。
?当优化对象（目标）之间存在对抗时，给出折衷方案。
?给出优化的具体措施，例如优化数据库环境参数，对表格进行反规范化处理等。[Step3] 撰写数据库设计文档
●数据库设计人员根据指定的模板撰写《数据库设计报告》，主要内容包括：
控制系统课程设计
控制系统（1）课程设计指导书1 2012-2013学年第一学期 班级：电气定单2009级一班 指导教师：张开如 一、课程设计任务书 1.课程设计题目：双闭环直流调速系统的设计 2.课程设计主要参考资料 （1）电力拖动自动控制系统-运动控制系统，陈伯时主编，第3、4版，机械工业出版社 （2）电力电子技术（教材），王兆安，黄俊主编，机械工业出版社 （3）电力电子技术，孙树朴等编著，2000.7，中国矿业大学出版社 3.课程设计应解决主要问题 （1）推导双闭环调速系统的静特性方程式：工作段和下垂段静特性方程式； （2）计算系统的稳态参数； （3）用工程设计方法进行动态设计，确定ASR和ACR结构并选择参数（注：应考虑给定和反馈滤波）； （4）画出三相全控桥式晶闸管整流电路图，计算晶闸管定额参数（电压、电流等）。 4.课程设计相关附件 这一项不填（所有相关图纸画在设计过程中的相关位置）。 5.时间安排 共四周：2012.8.27～2012.9.21。 第一、二周：2012.8.27～2012.9.7理论设计。要求：根据指导书进行设计。 第三、四周：2012.9.10～2012.9.21实验室调试（根据实验室情况，可以延期到四周后的周六或周日做实验）。 二、已知条件及控制对象的基本参数 （1）已知电动机参数为：额定功率P N=3kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=17.5A，额定转速n N=1500r/min，电枢绕组电阻R a=1.25Ω，GD2=3.53N·m2。 （2）采用三相全控桥式晶闸管整流，整流装置内阻R rec =1.3Ω。平波电抗器电阻R L=0.3Ω。整流回路总电感L=200mH（考虑了变压器漏感等）。 （3）采用速度、电流双闭环调节。这里暂不考虑稳定性问题，设ASR和ACR均采用PI调节器，ASR 限幅输出U im*=-10V，ACR限幅输出U ctm=10V，ASR和ACR的输入电阻R o=20KΩ，最大给定U nm*=10V，调速范围D=20，静差率s=10%，堵转电流I dbl=2.1I N，临界截止电流I dcr=2I N。 （4）设计指标：电流超调量σi %≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间 t S≤1.5s。 三、设计要求 （1）画出双闭环调速系统的电路原理图和系统的稳态结构图（设ASR和ACR均采用PI调节器）； （2）推导系统的静特性方程式：工作段和下垂段静特性方程式； （3）计算系统的稳态参数，包括：推导计算K ASR公式、推导计算K ACR公式；计算C e、n cr(临界截止电流I dcr对应的电动机转速)、电流反馈系数β、K ASR、K S和K ACR； （4）用工程设计方法进行动态设计，决定ASR和ACR结构并选择参数（注：应考虑给定和反馈滤波）； （5）动态设计过程中画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图； （6）画出三相全控桥式晶闸管整流电路图，计算晶闸管定额参数； （7）（此小题为选做）若选用锯齿波垂直移相相控触发电路，试画出与电流调节器输出信号和各晶闸管的连接线路图，并选择触发电路同步电压（画出晶闸管主电路及同步变压器）。 四、设计方法及步骤 1.稳态设计 （1）画系统的稳态结构图时，应先画出电路原理图，而此时的PI调节器只有两种状态：饱和-输出达到限幅植，不饱和-输出未达到限幅植。参考教材。 （2）在推导系统的静特性方程式时，注意所谓工作段是指调节器的输出未达到限幅植，此时的稳态结构图参考教材。下垂段静特性方程式是指速度调节器的输出达到限幅植，此时只有电流环起
24.分散控制系统失灵应急预案
分散控制系统（DCS）失灵应急预案 （指导性范本） 中国华能集团公司编制 2006年12月
目录 1 总则 (1) 1.1编制目的： (1) 1.2编制依据： (1) 1.3分散控制系统失灵： (1) 1.4适用范围： (1) 2 事故类型和危害程度分析 (1) 2.2分散控制系统通信异常，导致信息传输中断； (2) 3 应急处置基本原则 (2) 4 应急处置体系 (3) 4.1应急组织机构 (3) 4.2应急指挥领导小组职责： (3) 4.3应急工作小组职责： (4) 5 预防与预警 (4) 5.1危险源监控点 (4) 5.2危险预防 (5) 5.3预警 (7) 5.4预警程序 (7) 6 应急处置 (8) 6.3.16检查并确认轻油快关阀、所有油枪轻油阀已关闭； (9) 7 事故处理恢复 (10) 8 事故调查分析与整改 (10)
分散控制系统（DCS）失灵应急预案 1 总则 1.1编制目的： 为防止分散控制系统失灵导致事故扩大，避免由于分散控制系统故障导致设备损坏事件的发生，特制定本预案。 1.2编制依据： 本应急预案依据《火力发电厂（热工控制系统）设计技术规程》、《火力发电厂分散控制系统运行检修导则》、《火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定》、《中国华能集团公司重大突发事件（事故）应急管理办法》等结合《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》编写。 1.3分散控制系统失灵： 指分散控制系统硬件、软件以及系统出现故障导致锅炉、汽轮发电机组本体设备、辅助设备、其他相关系统及设备的控制故障，造成设备被迫停止运行，对机组运行及设备健康状况构成严重威胁的事件。 1.4适用范围： 本应急预案适用于华能集团公司所辖的火力发电厂分散控制系统失灵事件的应对工作。 2 事故类型和危害程度分析 2.1分散控制系统硬件故障，导致控制信号消失或对控制对象失去控制；
基于PLC的温室控制系统的设计开题报告
郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告
年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代代末开始出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化无人化的方向发展。 目前，一些经济发达的国家和地区已经研制并实现计算机自动化控制的现代高科技温室，并形成了令人惊险的植物工厂。而我国的温室系统属于半开放系统，温室内环境控制水平较低，仍靠人工根据经验来管理。而且，国内的控制系统主要用于单因子控制，因而设施现代化水平低，对温室环境的调控能力差，产品的质量难以得到保证。正是这些塑料大棚和日光温室对于解决城乡人民的蔬菜供应发挥着主力军的作用。 3.温室控制系统研制与开发的意义 温室是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温度是影响植物生长发育最重要的因子之一。它的作用是用来改变植物的生长环境,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响,为植物生长创造适宜的良好条件。 虽然有些温室也安装有各种加热、通风和降温的设备,但其主要操作大多仍是由人工来完成的当温室面积较大或数量较多时,操作人员的劳动强度很大,而且也无法达到对温湿度的准确控制。本文介绍一种基于PLC和数字式温度传感器的温室控制系统。该系统实现了室内温度的自动测量和调节,大大降低了操作人员的劳动强度。 二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程 1.研究内容： 温室的作用是用来改变植物的生长环境,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响,为植物生长创造适宜的良好条件。温室一般以采光和覆盖材料作为主要结构材料,它可以在冬季或其他不适宜植物露地生长的季节栽培植物,从而达到对农作物调节产期、促进生长发育、防治病虫害及提高产量的目的。温室环境指的是作物在地面上的生长空间,它是由光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等因素构成的。温室控制主要是控制温室内的温度、湿度、通风与光照。
重庆大学 自动控制原理课程设计
目录 1 实验背景 (2) 2 实验介绍 (3) 3 微分方程和传递函数 (6)
1 实验背景 在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制原理是相对于人工控制概念而言的，自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。 在自动控制原理【1】中提出，20世纪50年代末60年代初，由于空间技术发展的需要，对自动控制的精密性和经济指标，提出了极其严格的要求；同时，由于数字计算机，特别是微型机的迅速发展，为控制理论的发展提供了有力的工具。在他们的推动下，控制理论有了重大发展，如庞特里亚金的极大值原理，贝尔曼的动态规划理论。卡尔曼的能控性能观测性和最优滤波理论等，这些都标志着控制理论已从经典控制理论发展到现代控制理论的阶段。现代控制理论的特点。是采用状态空间法（时域方法），研究“多输入-多输出”控制系统、时变和非线性控制系统的分析和设计。现在，随着技术革命和大规模复杂系统的发展，已促使控制理论开始向第三个发展阶段即第三代控制理论——大系统理论和智能控制理论发展。 在其他文献中也有所述及（如下）： 至今自动控制已经经历了五代的发展： 第一代过程控制体系是150年前基于5－13psi的气动信号标准（气动控制系统PCS，Pneumatic Control System）。简单的就地操作模式，控制理论初步形成，尚未有控制室的概念。 第二代过程控制体系（模拟式或ACS,Analog Control System）是基于0－10mA或4－20mA 的电流模拟信号，这一明显的进步，在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。它标志了电气自动控制时代的到来。控制理论有了重大发展，三大控制论的确立奠定了现代控制的基础；控制室的设立，控制功能分离的模式一直沿用至今。 第三代过程控制体系（CCS，Computer Control System）.70年代开始了数字计算机的应用，产生了巨大的技术优势，人们在测量，模拟和逻辑控制领域率先使用，从而产生了第三代过程控制体系（CCS，Computer Control System）。这个被称为第三代过程控制体系是自动控制领域的一次革命，它充分发挥了计算机的特长，于是人们普遍认为计算机能做好一切事情，自然而然地产生了被称为“集中控制”的中央控制计算机系统，需要指出的是系统的信号传输系统依然是大部分沿用4－20mA的模拟信号，但是时隔不久人们发现，随着控制的集中和可靠性方面的问题，失控的危险也集中了，稍有不慎就会使整个系统瘫痪。所以它很快被发展成分布式控制系统（DCS）。 第四代过程控制体系（DCS，Distributed Control System分布式控制系统）：随着半导体制造技术的飞速发展，微处理器的普遍使用，计算机技术可靠性的大幅度增加，目前普遍使用的是第四代过程控制体系（DCS，或分布式数字控制系统），它主要特点是整个控制系统不再是仅仅具有一台计算机，而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个了控制
分散控制系统
分散控制系统 分散由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据和集中管理的自动控制系统。 分散控制系统是控制（Control）、计算机（Computer）、数据通信（Communication）和屏幕（CRT T阴极射线管屏幕）显示技术的综合应用。 这些技术术语的英文第一个字母均为C所以通常也将分散控制称 为4C 技术。 分散控制系统（见图）采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制。 各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。 分散控制系统具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控 和管理等功能。 生产过程的控制系统，经历了从模拟控制（即未经量化的变量控 制）系统、计算机监督控制系统、直接数字控制系统、多级控制系统到分散控制系统的发展过程。 直接数字控制系统的缺点是可靠性低，计算机本身的故障会使整 个系统失去控制。 因此一般把计算机监督控制系统与直接数字控制系统组合起来， 只把模拟控制器不能胜任的任务和发生故障后不致危及整个系统的任务交给直接数字控制系统去完成。 随着对生产过程控制的要求越来越高，出现了计算机多级控制系统，使得数据获取和控制装置大为增加，电缆大为延长，监督控制系统的中央数字控制
任务趋于繁重，它的设计成本增加，并且安装费时，因而应用受到限制。 分散控制系统是在计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。 在分散控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。 这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不象在直接数字控制系统中那样，会由于计算机的故障而使整个系统失去控制。 当管理级发生故障时，过程控制级（控制回路）仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局。 相对集中的管理方式有利于实现功能标准化的模块化设计。与计算机多级控制系统相比，分散控制系统在结构上更加灵活、布局更为合理和成本更低。 分散控制系统出现于1975 年前后。由于当时微型计算机价格比较昂贵，出于经济性的考虑，采用由一台微型计算机控制几个回路（见多回路调节器），还没有能彻底实现分散化的控制。 随着微型计算机价格的不断降低，到1980年前后终于彻底地分散到一台微型机只控制一个回路。 这种完全分散的控制系统又称完全分散控制系统或集散系统。 技术概述系统的主要技术概述系统主要有现场控制站（I/O站）、数据通讯系统、人机接口单元（操作员站OPS工程师站ENS、机柜、电源等组成。 系统具备开放的体系结构，可以提供多层开放数据接口。
几种分散控制系统的SOE配置及测试比较
几种分散控制系统的SOE配置及测试比较 刘文丰…来源：中电联科技中心桂林DCS会议资料点击数：4821 更新时间：2007-10-3 14:32:40 刘文丰傅强 （湖南省电力试验研究院） 摘要：简述了SOE配置、性能测试的意义和方法，通过对5种分散控制系统的SOE性能进行测试，得出各事故顺序记录系统的分辨率，检验各系统是否真实记录事故前后重要信号状态变化，以便于分析机组事故原因；同时，对各DCS的SOE系统性能进行简单的比较分析。 关键词：SOE 性能分辨率分散控制系统 On Several SOE Dispositions of DCS and the Contrast on the Result of Performance Tests Liu Wenfeng, Fuqiang （Hunan Electric Power Test&Research Institute） Abstract: The essay gives a brief explanation on the SOE dispositions and the sign ificance and methods of the performance tests. The resolving power of the Recording System for SOE is concluded on the base of performance tests of SOE for five types of DCS, so it’s helpful to test whether the changes of signals have been accurate ly recorded before and after accidents and to analyze the cause of the generating-s
智能温室大棚整体控制设计报告
智能温室大棚整体控制设计报告设计人员：
目录 一、智能温室大棚简介 (3) 二、智能温室大棚结构设计 (3) 一、温室结构设计 (3) 1.温室结构布局 (3) 2.温室覆盖材料 (3) 3.温室的通风 (4) 二、温室运行机构 (4) 1.电力系统 (4) 2.降温增湿系统 (4) 3.遮阳系统 (4) 4.增温系统 (4) 5.浇灌系统 (4) 三、智能温室大棚控制系统 (5) 一、控制系统的主要构成 (5) 1、传感器 (5) 2、控制器 (5) 3、执行器件 (6) 4、上位机 (6) 二、具体控制过程 (6)
一、智能温室大棚简介 智能温室也称作自动化温室，是指由计算机控制温室内的执行器件来改善温室内的环境，营造适合农作物生长的环境。温室内的主要系统主要有可移动天窗、遮阳系统、保温系统、升温系统、降温系统、浇灌系统、移动苗床等自动化设施系统。 智能温室的控制一般有信号采集系统、中心计算机和控制系统三大部分组成。 二、智能温室大棚结构设计 一、温室结构设计 首先应进行温室建筑布局、形式、尺寸等方面设计,应考虑结构、机械、覆盖与支撑材料、荷载、通风、保温、给排水以及环境调控设备等多种因素,同时还应该考虑本地的地理气候条件,充分利用自然资源,力图降低制造成本和运行费用。 其结构框架设计的基本特点 1.温室结构布局尽量采用南北栋方式建筑可使太阳直射光 平均日总量透过率最高。 2.温室覆盖材料温室材料透光率对温室的光照总量有着重 要影响,可采用浮法玻璃其透光率可达90%以上。亦可采用超 长塑料薄膜(阳光穿透率85%)为覆盖材料。但其耐用性不高。 PC塑料板在造价、使用年限、透光率等方面是一个不错的选
第二节 分散控制系统的主要硬件
第二节分散控制系统的主要硬件 目前，世界上生产分散控制系统的厂家众多，用途不一，推出的产品琳琅满目，各具特色。不同的系统具有不同的设计思想，因此其硬件的结构上也有很大的差别。就是对于一个具体的分散控制系统来说，其硬件涉及的技术范围也很广，构造也十分复杂。所以本节从构成分散控制系统的用于电厂功能的主要三大功能硬件设备：过程控制设备、人机接口设备、系统通信设备着手，对分散控制系统的硬件功能与其结构做分析和介绍。 一、过程控制设备 1。过程控制设备的功能 在分散控制系统中，过程控制设备是最基层（直接控制级）的自动化设备，它接受来自现场的各种检测仪表（如各种传感器和变送器）传送的过程信号，对过程信号进行实时的数据采集、噪声滤除、补偿运算、非线性校正、标度变换等处理，并可按要求进行累积量的计算、上下限报警以及测量值荷包径直向通信网络的传输。同时，它也用来接受上层通信网络传来的控制指令，并根据过程控制的要求进行控制运算，输出驱动现场执行机构的葛洪控制信号，实现对生产过程的数字直接控制，满足生产中连续控制、逻辑控制、顺序控制等的需要。过程控制设备还具有接受各种手动操作信号，实现手动操作的功能。 在分散控制系统的应用中，用于过程控制级的设备有两类品种：一是分散控制系统自身的“现场控制单元”，二是可纳入分散系统中应用的其他独立产品——可编程逻辑控制（PLC）、可编程调节器等。一般的这些独立产品都是一些通用型的设备，通过专门的接口与分散控制系统连接，并实现其功能。而自身的现场控制单元，是指分散控制系统与现场关系最密切，最靠近生产现场的控制装置。是属于分散控制系统的系列产品，不同的分散控制系统生产厂家，对自己系统中的过程控制设备取有独特的名称，如基本控制器、多功能控制器等等。表2—1列出了几个用于电厂的典型分散控制系统的过程控制设备，其名称无一相同，下面将通称为“现场控制单元”。不同厂家的现场控制单元所采用的结构形式大致相同。概括地说，现场控制单元是一个以微处理器为核心的、按功能要求组合的，各种电子模件的集合体，并配以机柜和电源等而形成的一个相对独立的控制装置。 表2-1 典型系统的过程控制设备 2。现场控制单元 现场控制单元是面向过程、可独立运行的通用性计算机测控设备，尽管不同厂家生产的现场控制单元在结构尺寸、输入输出的点数、控制回路数目、采用的微处理器、设计的模件、实现的控制算法等各方面有所不同，但它们均是由机柜、电源、I/O通道、以微处理器为核心的功能模件等几部分组成，我们在此分析实现功能的功能模件及I/O模件。 （1）功能模件
华北电力大学分散控制系统课程设计报告
0 引言 随着自动化技术的发展和电力改革的深入以及厂网分开、竞价上网的政策实施,各电厂为实现降低成本、减少设备维护成本和缩短维护周期的目标要求,现代电力系统对自动化及工通讯的需求也日益提高。另一方面,在火电厂,随着电力现场设备的增多及其自动化过程的复杂化,对辅控设备的数据采集与监控的要求也日益严格。大型火力发电厂的辅助生产车间一般均是由水网、煤网、灰网组成,每一网都可独立成一个系统,每个控制点相对分散,不利于生产数据上传到网络。随着企业对自动化要求的进一步提高,为便于生产管理者远方监控、调度、干预整个电厂的辅控车间运行的需要,达到减人增效之目的,使企业的经济效益最大化。本文介绍了华电国际邹县发电厂(以下简称邹县电厂)四期工程2×1000MW机组用工业以太网实现的辅助车间控制网络系统的应用实例。 1 工业以太网的发展状况 以太网及TCP / IP通信技术在IT行业获得了很大的成功,成为IT 行业应用中首选的网络通信技术,近年来已逐步向自动化行业发展,形成与现场总线技术竞争的局面,其发展状况可以归结如下2点： (1)自动化技术从单机控制发展到工厂自动化和系统自动化。近年来,自动化技术发展使人们认识到,单纯提高生产设备单机自动化水平,并不一定能给整个企业带来好的效益;因此, 对企业自动化技术提出的进一步要求是将整个工厂作为一个系统实现其自动化,其目标是实现企业的最佳经济效益。 (2)工厂底层设备状态及生产信息集成、车间底层数字通信网络是信息集成系统的基础。为满足工厂上层管理对底层设备信息的要求,工厂车间底层设备状态及生产信息集成是实现全厂M IS /SIS的基础。这就决定了生产信息的实时性、可靠性以及兼容性,它必将成为现代电力产业工业通讯网络的发展目标。 2 工业以太网的特点 2. 1 冗余性 在程序控制系统中,PLC系统的专用通讯网络的冗余一直是一个比较难解决的问题,硬件方面如通讯网和通讯模块以及软件方面的通讯问题都不能解决,一旦通讯网和通讯块出现问题,整个通讯网络就会瘫痪。若通讯网络系统采用工业以太网,通过工业服务器和数据交换机,就能采用冗余配置,通过交换机,可以任意扩展通讯模块且可采用多层通讯结构。 2. 2 开放性 在控制系统中,一般有2级网络,过程控制网和实时监控网。在过程控制网中,专用网络的
DCS分散控制系统原理
DCS分散控制系统原理 第一讲绪论 DCS从1975年问世以来，大约有三次比较大的变革，七十年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发的，也没有动态流程图，通讯网络基本上都是轮询方式的；八十年代就不一样了，通讯网络较多使用令牌方式；九十年代操作站出现了通用系统，九十年代末通讯网络有部份遵守TCP/IP协议，有的开始采用以太网。总的来看，变化主要体现在Ｉ／Ｏ板、操作站和通讯网络。控制器相对来讲变化要小一些。操作站主要表现在由专用机变化到通用机，如PC机和小型机的应用。但是目前它的操作系统一般采用UNIX，也有小系统采用NT，相比较来看UNIX的稳定性要好一些，NT则有死机现象。I/O板主要体现在现场总线的引入DCS系统。 从理论上讲，一个DCS系统可以应用于各种行业，但是各行业有它的特殊性，所以DCS 也就出现了不同的分支，有时也由于DCS厂家技术人员工艺知识的局限性而引起，如HONEYWELL公司对石化比较熟悉，其产品在石化行业应用较多，而ＢAILEY的产品则在电力行业应用比较普遍。用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员是否对该生产工艺比较熟悉；然后要看该系统适用于多大规模，比如NT操作系统的就适应于较小规模的系统；最后是价格，不同的组合价格会有较大的差异，而国产的DCS系统价格比进口的DCS 至少要低一半，算上备品备件则要低得更多。 DCS由四部份组成：I/O板、控制器、操作站、通讯网络。I/O板和控制器国际上各DCS 厂家的技术水平都相差不远，如果说有些差别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合有些不一样，I/O板的差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有I/O数据必须在一秒钟内完成一个循环；操作站差别比较大，主要差别是选用PC机还是选用小型机、采用UNIX还是采用NT操作系统、采用专用的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象；差别最大的是通讯网络，最差的是轮询方式，最好的是例外报告方式，根据我们的实验，其速度要相差七八倍。 第二讲DCS在选型中的几个问题 被控制对象确定以后，选用什么样的控制系统就成为重要问题。主要是根据项目规模和投资预算来考虑的，以数字技术为基础的DCS系统和早期的模拟仪表组成的控制系统，从工程项目的实施来看，本质差别不大，主要考虑项目规模和投资预算，但DCS与模拟仪表相比，它更为复杂，技术性要求更高，下面我来谈谈DCS系统选型中的几个问题。从理论上来讲，DCS可以用与不同的工艺过程，它是通用的，但是，DCS的制造厂家专长与某一领域。如：HOMEYWELL主要用于石化部门，BAILEY公司的N90、INFI90主要用于电力系统，ROSEMOUNT的RS3、Δ-V大多用于化工系统。但也不能否认不同工艺过程会有一些特殊要求，如：电厂一定要有电调设备和SOE，石化部门一定要有选择性控制，水泥行业一定要有大纯滞后控制补偿等，选型时也要考虑这些因素。 第二点就是经济性，应该从DCS本身价格和预计所创效益角度考虑。DCS有国产的和进口的，对相同档次而言，进口的控制功能强一些，有一些先进的控制算法，如Smith预估、三维矩阵运算等，国产DCS价格要比进口的低很多，也能满足技术要求。从结构上来看，国外DCS的控制器各厂家差别不太远，控制器的预置算法稍有差别，控制器与I/O板的连接方式也有所不同。而操作站区别较大。有以PC机为基础的，有以小型机为基础的，操作系统一般选用UNIX类系统。小型机的价格要比PC机高很多，进口小型机操作站的价格要高于四万美金，而且许多机型已经停产（如DEC公司的VAX机和α机）。PC机的操作站不到三万美金，它的操作系统采用NT，其稳定性没有UNIX好。小型机的接口采用SCSI，传输速率是串行的8倍之多。以NT操作系统作为操作站的，点数要少一些，不然会频繁死
基于PLC的智能温室控制系统设计
毕业设计（论文）任务书 题目基于PLC的智能温室控制系统设计 学生姓名班级学号 题目类型工程指导教师系主任 一、毕业设计（论文）的技术背景和设计依据 温室产业及相关技术在国内外的发展速度很快。高水平大型温室的环境控制系统能够根据传感器采集室温、叶湿、地湿、室内温度、土壤含水量、溶液浓度、二氧化碳浓度、风速、风向、以及植物作物生长状态等有关参数，结合作物生长所需最佳条件，有效调节有关设备装置，将室内温、湿、光、水、肥、气等诸因素综合协调调节到最佳状态。 （1）根据外界环境对植物影响因素，选择作物环境条件的实时检测系统、智能温室控制系统两个部分。自动检测包括：温室、湿度、光照、二氧化碳、土壤水分等传感器与变送器。智能控制系统包括：双向天窗角度开闭驱动，遮阳网驱动，通风机，喷灌滴灌控制，节能加温、降温控制等。 （2）开发智能温室组态监控界面。 二、毕业设计（论文）的任务 1.熟悉题目要求，查阅相关科技文献 2.方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容） 3.硬件和软件设计（其中还包括理论分析、设计计算、实验及数据处理、设备及元器件选择等） 4.撰写设计说明书（毕业论文），绘制图纸 5.指定内容的外文资料翻译 6.其它 三、毕业设计（论文）的主要内容、功能及技术指标 1、毕业设计（论文）的主要内容 （1）智能温室控制系统硬件设计 （2）智能温室控制系统程序设计 2、功能与技术指标 （1）介绍所使用PIC及控制系统所涉及其它设备的基本情况 （2）系统软件设计主要包括PIC控制程序和上位机组态软件 3、其它需要说明的问题 四、毕业设计（论文）提交的成果 1、开题报告（不少于3000字） 2、设计说明书（约3万字左右），或毕业论文（约2万字左右） 3、图纸（2#图纸至少三张，图纸数量根据论文情况自定） 4、中、英文摘要（中文摘要约200字，3—5个关键词） 5、论文简介 6、外文资料翻译（约5000汉字） 五、毕业设计（论文）的主要参考文献和技术资料 1、参考文献和技术资料
分散控制系统介绍概要
分散控制系统(DCS介绍 一、系统概况: 1. DCS系统的特点 DCS系统也称分布式控制系统,其实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一捉新型控制技术。其功能特点是:通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等。 2. 分散控制系统的构成 作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统,它以多层计算机网络为依托,将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起,实现各部分信息的共享的协调工作,共同完成控制、管理及决策功能。 1 其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。 管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。 A. 工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口,主要用于系统组态和维护,技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。 B. 操作员总理提供技术人员与系统数据库的人机交互界面,用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。 C. 历史站保存整个系统的历史数据,供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。 现场控制站用于现场信号的采集处理,控制策略的实现,并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。
通信网络连接分散控制系统的各个分布部分,完成数据、指令及其它信息的传递。为保证DCS可靠性,电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。 2 分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。 3 分散控制系统在结构上采用模块化设计方法,通过灵活组态,合理的配置,可以实现火电机组的模似量控制系统(MCS、数据采集系统(DAS、锅炉燃烧控制和炉膛安全系统(FSSS、顺序控制系统(SCS等功能。 3. 名词术语解释 DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。 DAS数据采集系统指采用数字计算机控制系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测,对检测结果进行处理、记录、显示和报警,对机组的运行情况进行运算分析,并提出运行指导的监视系统。 MCS模拟量控制系统指通过控制变量自动完成被控制变量调节的回路。 CCS协调控制系统指将锅炉-汽轮发电机组作为一个整体进行控制,通过控制回路协调锅炉汽轮机在自动状态下运行给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令,以适应负荷变化的需要,尽最大可能发挥机组的调频、调峰的能力,它直接作用的执行级是锅炉燃料控制系统和汽轮机控制系统。 SCS顺序控制系统指对火电机组的辅机及辅助系统,按照运行规律规定的顺序(输入信号条件顺序、动作顺序或时间顺序实现启动或停止过程的自动控制系统。 FSSS炉膛安全监控系统指对锅炉点火和油枪进行程序自动控制,防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压等原因引起炉膛爆炸(内爆或外爆而采取的监视和控制措施的自动系统。其包括燃烧器控制系统BCS和炉膛安全系统FSS。
华北电力大学分散控制系统课程设计报告
当今国内火电厂对单元机组的控制多采用分散控制系统（Distribute Control System，以下简称DCS），常见的DCS系统均含有事件顺序记录（Sequence of Event，以下简称SOE）系统。SOE系统是DCS中用于异常记录的子系统。随着火电机组日趋规模化和复杂化．生产过程信息瞬间千变万化。当机组发生故障时，需要查找出真实原因，并采取相应措施．这时就需要对事件进行追忆打印。而一般的历史数据记录只能做到秒级的分辨率，当事件发生后．往往同一秒内出现的信息很多，且不能分出先后顺序．这就给事故分析造成了很大的困扰。而事件顺序记录系统(SOE)以毫秒级的分辨率获取事件信息．为热工和电气设备事故分析提供有力的证据。可以说SOE是电厂重要的运行状态监测、记录、事故分析用设备。 1 SOE 量的采集原理和作用 1.1 采集原理 SOE 模块产生的信号叫SOE 量，即事件顺序记录（Sequence of event），目前主要应用于要求准确记录开关量输入时间的监控对象，以便区分多个受控对象动作的先后顺序。SOE 采集模块通常要求能够以毫秒级的时间间隔评估输入信号状态，能对模块的输入进行预处理并以二进制值、计数器值或事件的形式将这些输入传输给PLC。由于时标的存在，使得SOE 模块与常规的输入模块很不一样。该类模块通常使用软件时钟创建毫秒级间隔时间。该软件时钟通常借助外部时间信号（标准时间接受器）以1 min 的时间间隔进行同步。外部时间信号可采用DCF77 信号或者GPS 时钟对时。因此，从某种意义上说，SOE 信号相当于一个带时标的开入量，但它的分辨率更高。 1.2 SOE 量的主要作用 在电厂监控系统中，国家设计规范要求对机组的运行工况（停机、发电、调相、抽水等）、6 kV 及以上电压断路器、反映厂用电源情况的断路器和自动开关、反映系统运行状况的隔离开关的位置信号、主要设备的事故及故障信号、以及主要设备的总事故及总故障信号进行采集。监控系统采集的涉及故障、事故的继电保护及系统安全自动装置的动作信号，电压等级等于或高于发电机机端电压的断路器的位置信号，必须进行顺序记录（SOE 量）。可见，这些测点在故障和事故分析中比一般的开关量信号更加重要。在水电站监控系统中SOE 量主要作用在于以下几方面： （1）重要的监视功能，对一些比较重要的量上送中控室，给运行人员进行分析判断； （2）作为启动事故流程的启动源，对事故进行处理，如事故低油压信号、轴承温度过高信号、密封水中断、水导外循环冷却水中断、紧急停机按钮动作、保护动作信号，一出现这些重要的事故信号立刻启动相应的事故流程，如降负荷、跳开关、关导叶、灭磁动作等； （3）用来进行事故追忆，当发生事故时，自动打印并显示与事故有关的参数的历史值和事故期间的采样值，如追忆记录220 kV 及以上电压的各段母线频率及三相电压、220 kV 及其以上电压的出线三相电流、大型发电机的三相电压、三相电流等，这些信息对事故分析都能起到很重要的作用； （4）满足电网安全的需要，把一些重要开关的分合及机组事故信号通过101、104 通信及时上送调度部门，使调度员快速了解现场各种设备运行及异常情况，对系统事故做出准确的判断和处理。如电厂必须把接入系统的重要开关的A、B、C 三相最后一相的合闸变位精确动作时间与最早一相的分闸变位精确动作时间（精确到毫秒）通过通信系统直接将其打包成SOE 报文后发送给调度单位主站系统，以便主站系统对事件和时间进行记录和分析。 2 SOE 量应用中的主要问题 随着SOE 模块应用越来越广泛，相继出现了一些问题，在一定程度上制约了它的使用，最主要的表现就是信号的误报。误报的主要原因有以下几方面： （1）敏感性过强 从SOE 模块的结构上分析，该输入模块是智能事件记录模块，对外界信号变化反应的确
基于单片机的智能温室控制系统的设计
基于单片机的智能温室控制系统的设计 1 引言 设施农业是世界现代农业发展的主要方向之一,我国农业正处于从传统也向高产、优质、高效为目的的现代化农业转化新阶段,设施农业是我国今后比较长的时间内农业发展的一个主要方向。现代大型温室中,室内的温度、湿度、CO2 浓度、营养液养分状况等所有环境因子的监测、传感、调节,都由计算机进行综合管理,实行自动控制。 国内现有的大多数温室系统是从国外引进的, 这些系统一是价格昂贵, 二是存在水土不服的问题。国内在温室的自动控制与智能化方面进行了许多有价值的研究, 但研制的温室环境调控与生产管理设施未完善配套,较多温室环境监测与控制系统硬件与软件依赖国外进口。因此,开发出符合中国国情的自动化温室系统,才是解决问题的关键。 托普物联网研究目标是开发一款基于单片机的温室控制系统,能独立对各个温室模块进行控制。同时也可以和上位机进行通信,接受上位机指令对各个模块进行控制,并把采集的数据传给上位机。 2 系统组成及工作原理 本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成,硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换、各种信息的显示等;软件主要完成信号的处理及控制功能等。
图1 智能温室系统结构图 系统原理结构框图如图1所示,它是一个小型的分布式数据采集与控制系统,是由单片机为核心的下位机和PC机构成的上位机组成的控制系统其中下位机又由相应的传感器(如温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器等)、模拟量输入输出通道、开关量输出通道所等部分组成。下位机既可以独立完成各种信息的采集、预处理及存储任务,又可接受从上位机送来的控制参数设置,启动增温降温、加湿除湿、遮阳补光等调控设备,从而按不同要求调控温室的微气候环境。上位机将下位机送来的数据,及时在线地用动态数据、曲线的方式显示起来,并储存在相应的数据库中,一般可以保存一个生长季节的数据,对存储起来的数据,按研究需要,进行分析、统计,可显示、打印成表格或曲线或直方图,同时也向下位机传递控制。 3 硬件构成
分散控制系统
分散控制系统(DCS)详细介绍 一、系统概况： 1.DCS系统的特点DCS系统也称分布式控制系统，其实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一捉新型控制技术。其功能特点是：通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等。 2.分散控制系统的构成作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。1)其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。 管理操作应用工作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。A.工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口，主要用于系统组态和维护，技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。B.操作员总理提供技术人员与系统数据库的人机交互界面，用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。C.历史站保存整个系统的历史数据，供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。现场控制站用于现场信号的采集处理，控制策略的实现，并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。通信网络连接分散控制系统的各个分布部分，完成数据、指令及其它信息的传递。为保证DCS 可靠性，电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。2)分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。3)分散控制系统在结构上采用模块化设计方法，通过灵活组态，合理的配置，可以实现火电机组的模似量控制系统（MCS）、数据采集系统（DAS）、锅炉燃烧控制和炉膛安全系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）等功能。 3.名词术语解释DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。DAS数据采集系统指采用数字计算机控制系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测，对检测结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行运算分析，并提出运行指导的监视系统。MCS模拟量控制系统指通过控制变量自动完成被控制变量调节的回路。CCS协调控制系统指将锅炉-汽轮发电机组作为一个整体进行控制，通过控制回路协调锅炉汽轮机在自动状态下运行给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令，以适应负荷变化的需要，尽最大可能发挥机组的调频、调峰的能力，它直接作用的执行级是锅炉燃料控制系统和汽轮机控制系统。SCS顺序控制系统指对火电机组的辅机及辅助系统，按照运行规律规定的顺序（输入信号条件顺序、动作顺序或时间顺序）实现启动或停止过程的自动控制系统。FSSS炉膛安全监控系统指对锅炉点火和油枪进行程序自动控制，防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压等原因引起炉膛爆炸（内爆或外爆）而采取的监视和控制措施的自动系统。其包括燃烧器控制系统BCS和炉膛安全系统FSS。AGC自动发电控制，根据电网对各电厂负荷要求对机组发电功率由电网调度进行自动控制的系统。MFT总燃料跳闸指保护信号指令动作或由人工操作后，快速切断进入炉膛的所有燃料而采取的措施。DEH 汽轮机数字式电液控制系统，是按电气原理设计的敏感元件、数字电路以及按液压原理设计的放大元件和液压伺服机构构成的汽轮机控制系统。ATC或ATSC汽轮机自启动，根据汽轮机的运行参数和热应力计算，使汽轮机从盘车开始直到带初负荷按程序实现自启动。 OPC超速保护控制功能，是一种抑制超速的控制功能，常见有以下两种：i.当汽轮机转速达到额定转速的103%时，自动关闭中、高压调节汽门；当转速恢复正常时，开户这些汽门以维持额定转速。ii.当汽轮机转速出现加速度时，发出超驰指令，关闭高、中压调速汽门；当加速度为0时由正常转速控制回路维持正
DCS液位控制课程设计
锅炉汽包水位控制系统 概述 蒸汽锅炉是企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽产品，以满足负荷的需要。锅炉是一个十分复杂的控制对象，为保证提供合格的蒸汽产品以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性能指标，由于负荷、燃烧状况及给水流量等因素的变化，汽包水位会经常发生变化。因此锅炉汽包水位应当根据设备的运行状况进行实时调节加以严格控制以保证锅炉的安全运行。 工业蒸汽锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，锅炉汽包水位也是锅炉运行中一个重要的监控参数，它间接地体现了锅炉负荷和给水之间的平衡关系。 采用PLC控制技术，能实现对锅炉运行过程的自动检测、自动控制等多项功能。它的被控量是汽包水位，而调节量则是汽包给水流量，通过对汽包水位的实时检测并进行反馈，PLC对反馈信号和给定信号进行比较，然后根据控制算法对二者的偏差进行相应的运算，运算结果输出给执行机构从而实现给水流量的调节，使汽包内部的物料达到动态平衡，汽包水位变化在允许范围之内。 1．1 锅炉汽包水位的控制方案 锅炉汽包水位控制系统采用三冲量控制系统，三冲量控制系统实际上是前馈一串级控制系统，它的主回路是一个定值调节系统，副回路是一个随动调节系统，主调节器按照对象操作条件及负荷情况而随时校正副调节器的给定值，从而使副参数能随时跟踪操作条件或负荷的变化而变化，最终达到保持主参数恒定的目的。其中主变量是汽包液位，副变量是给水流量蒸汽流量信号作为前馈信号引入流程。（见图1和图2）。
电气控制电路设计规范
电气控制电路设计规范 计划授课时间：2013.9.12 【引入】电器图以各种图形、符号 和突显等形式来表示电气系统中各电器设备、装置、元器件的相互连接关系。电器图是联系电气设计、生产、维修人员的工程语言，能正确、熟练的识读电器图是从业人员必备的基本技能。 一、电气图的作用与分类 为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一图形符号和文字符号。 1.电气系统图和框图 2.电气原理图 3.电器布置图 4.电器安装接线图 5.功能图 6.电气元件明细表 二、电器图阅读的基本方法 1.电气图阅读的基本方法 1)主电路分析2)控制电路分析3)辅助电路分析4)联锁和保护环节分析5)总体检查 2.电气图阅读 1)主电路阅读2)阅读控制电路 三、电气控制电路设计规范 1.电气工程制图内容 电气控制系统是由若干电器元件按照一定要求连接而成，从而实现设备或装置的某种控制目的。为了便于对控制系统进行设计、分析研究、安装调试、使用维护以及技术交流，就需要将控制系统中的各电器元件及其相互连接关系用一个统一的标准来表达，这个统一的标准就是国家标准和国际标准，我国相关的国家标准已经与国际标准统一。用标准符号按照标准规定的方法表示的电气控制系统的控制关系的就称为电气控制系统图。 电气控制系统图包括电气系统图和框图、电气原理图、电气接线图和接线表三种形式。各种图都有其不同的用途和规定的表达方式，电气系统图主要用于表达系统的层次关系，系统内各子系统或功能部件的相互关系，以及系统与外界的联系；电气原理图主要用于表达系统控制原理、参数、功能及逻辑关系，是最详细表达控制规律和参数的工程图；电气接线图主要用于表达各电器元件在设备中的具体位置分布情况，以及连接导线的走向。对于一般的机电装备而言，电气原理图是必须的，而其余两种图则根据需要绘制。绘制电气接线图则需要首先绘制电器位置图，在实际应用中电气接线图一般与电气原理图和电器位置图一起使用。 国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备有关国家标准。有关的国家标准有GB4728—1984《电气图用图形符号》、GB6988—1986《电气制图》、GB5094—1985《电气技术中的项目代号》和GB7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》。 2.电气工程制图图形符号和文字符号 按照GB4728—1984《电气图用图形符号》规定，电气图用图形符号是按照功能组合图的原则，由一般符号、符号要素或一般符号加限定符号组合成为特定的图形符号及方框符号等。一般符号是用以表示一类产品和此类产品的特征的简单图形符号。 文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23类，每一大类电器用一个专用单字母符号表示，如“K”表示继电器、接触器类，“R”表示电阻器类。当单字母符号不能满足要求而需要将大类进一步划分，以便更为详尽地表述某一种电气设备、装置和元器件时采用双字母符号。双字母符号由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，组合形式为单字母符号在前、另一个字母在后，如“F”表示保护器件类，“FU”表示熔断器，“FR”表示热继电器。 辅助文字符号用来表示电气设备、装置、元器件及线路的功能、状态和特征，如“DC”表示直流，“AC”表示交流，“SYN”表示同步，“ASY”表示异步等。辅助文字符号也可放在表示类别的单字母符号后面组成双字母符号，如“KT”表示时间继电器，“YB”表示电磁制动器等。为简化文字符号起见，当辅助文字符号由两个或两个以上字母组成时，可以只采用第一位字母进行