设计与控制

设计与控制（精选11篇）

设计与控制 篇1

0 引言

当今计算机, 软件, 网络, 微电子, 现代测量技术行业的技术飞速发展, 新型的先进虚拟仪器成为当前系统研究的热点。虚拟仪器的出现使得仪器技术的发展进入到了一种新层次, 虚拟仪器是多门技术与计算机技术结合的产物, 它的发展趋势是逐步代替仪器完成某些功能, 如数据的采集、分析、显示和存储等, 并最终达到取代传统电子仪器的目的。

虚拟仪器通过软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件巧妙地合为一体, 把计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起, 通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理, 并通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据, 最后再通过框图模块指定各种功能。采用集成电路温度传感器和虚拟仪器可以很方便地构建一个测温系统, 且此测温系统有外围电路简单, 易于实现的有点, 能实现系统硬件维护、功能扩展和软件升级的功能。本设计将利用labview语言开发平台, 设计一个简单的兼具温度测量与温度控制的系统。

1 设计的目的及任务

1.1 设计的目的

依托LABVIEW完善的硬件驱动, 图形显示和便捷快速程序设计功能, 通过整合外部硬件设计, 可以实现两路水温相互独立自动采集和自动控制, 同时控制上限和下限温度之差。

1.2 设计的任务

利用labview8.6编写的程序, 程序通过输入随机数, 判断是否在设定的温度范围内。如果温度低于初始设定值, 系统就会开始加热并且点亮低温报警灯, 当温度提升到初始设定温度范围内时, 停止报警, 但继续加热, 当温度高于初始设定温度, 此时停止加热, 此时开始报警, 点亮高温报警灯, 等到温度降到初始设定范围之内时, 停止报警, 点亮正常灯。直到温度低于初始设定值时, 系统则开始进入到下一次循环中。

1.3 设计的要求和技术指标

1) 系统控制模块

主窗口操作界面, 数据采集模块, 数据曲线显示模块, 输出控制模块, 报警模块, 数据存档模块

3 各基本单元的原理及设计

3.1 前面板

前面板主要由高温设定旋钮, 低温设定旋钮, 温度计, 波形图表, 状态指示灯和数据文件保存等组成。温度计用于直接测量显示水温;而波形图用于显示实际水温上下限温度之间的关系;状态指示灯用与指示被控温度是否在设定温度范围内。

3.2 程序框图

程序框图是一个典型的多通道连续数据采集和信号输出流程图。框图上面有两路温度采集和控制。温度1和低温1是两路监控, 作用是设定所需最低最高温。

3.3 数据采集模块

温度1由0~100的随机数赋值为随机温度, 高温1、低温1、温度1捆绑输出温度给温度1;

当温度>高温1时, 高温报警灯1亮;当低温1<温度<高温1, 正常灯1;当温度<低温1时, 低温报警灯1亮。

3.4 输出控制模块

当温度升到温度设定范围之内时, 停止报警, 但继续加热, 一直到温度高于高温设定值时, 才停止加热, 但此时又开始报警高温报警灯亮, 直到温度降到与温度设定范围之内时, 才停止报警正常灯亮。

温度2由0~100的随机数和0~1随机数与运算产生的温度赋值为随机温度, 高温2、低温2、温度2捆绑输出温度给温度2;

当温度>高温2时, 高温报警灯2亮

当低温2<温度<高温2, 正常灯2亮

当温度<低温2时, 低温报警灯2亮

3.5 数据存档部分

将得到的6路温度组成数组, 存入电子表格

4 总结心得

本次设计是一个让我从课堂的理论知识到走到了实际操作的难得机会, 通过这次设计让我对虚拟仪器有了更深的理解, 对labview软件的使用与应用也更加熟练了, 从理论到实际操作上也遇到许多困难, 许多看似很简单的问题, 很简单的电路, 需要自己动手使其发挥功能也不是件简单的事。通过这次经历, 让我明白了不断实践是学好电子信息专业的必由之路, 只有自己动手才能将学到的知识和实际电路联系起来。同时, 这次设计还让我意识到自学能力的重要性, 有些没有学到的知识, 通过互联网络搜集、查阅相关文献资料, 组织材料就能化为己用。在实验中暴露的问题学到的经验都会让我在今后的学习与工作中受益, 助我前行。

参考文献

黄松岭.《虚拟仪器设计基础教程》.清华大学出版社.2008.

设计与控制 篇2

各种位置直线及其投影特征

1.一般位置直线

与三个投影面都成倾斜状态的直线，称为一般位置直线。

该直线与其投影之间的夹角为直线对该投影面的倾角。

直线对 H、V、W 面的倾角分别用 a、β、γ 表示。

一般位置直线的三面投影具有下述的投影特征：

一般位置直线的三个投影都是直线，不反映实长，且均与投影轴倾斜，其与投影轴的夹角不反映该线对投影面倾角的真实大小。

利用上述投影特征进行观察，在投影图上，如果直线的两个投影均与投影轴倾斜，则可判定该直线为一般位置直线。

2.投影面平行线

平行于一个投影面而与另外两个投影面倾斜的直线称为投影面平行线。

投影面平行线有三种情况：

平行于H面而与V、W面倾斜的直线称为水平线 ；

平行于V面而与H、W面倾斜的直线称为正平线 ；

平行于W面而与H、V面倾斜的直线称为侧平线。

以水平线为例：由于水平线是平行于 H面的，所以线上所有点到H面的距离都相等，故有下列投影特征：

（1）水平线的H面投影反映线段实长。即：ab=AB；

（2）水平线的 V、W面投影分别平行于 H 面的两根轴。即 a′b′∥OX 轴，a″b″∥OY W 轴；

（3）水平线的 H 面投影与 OX 轴夹角反映该直线对 V 面的倾角β；与 OY H 轴的夹角，反映该直线对 W 面的倾角γ。对正平线和侧平线作同样的分析，可得出类似的投影特征。

投影面平行线的投影特征如下表所示。

3.投影面垂直线

垂直于一个投影面的直线，称为投影面垂直线。凤凰高中通用技术教学参考书配套教学软件_文字资源

投影面垂直线有三种情况：

垂直于 H面的直线，称为铅垂线； 垂直于 V面的直线，称为正垂线； 垂直于 W面的直线，称为侧垂线。

直线垂直于一个投影面，必然平行另外两个投影面。以正垂线为例：由于正垂线垂直于 V 面，必然平行于 H，W 面，故有下列投影特征：

（1）正垂线的 V面投影积聚成一点；

（2）正垂线的 H、W面投影反映实长，即： cd = c″d ″= CD ；

（3）正垂线的 H、W面投影，分别垂直于V面的两面根轴，即： cd⊥OX 轴 c″d″⊥OZ 轴。

对铅垂线和侧垂线作同样的分析，可得出类似的投影特征。

投影面垂直线的投影特征如下表所示。

我们把投影面平行线和垂直线统称为特殊位置直线。

对于特殊位置直线的判断：

(1)若直线的某一面投影积聚成一个点,则此直线为该投影面的垂直线；

设计与控制 篇3

关键词：工程造价；设计阶段；限额设计

一、设计阶段的工程造价控制

对建设工程进行造价控制，可以按照工程项目阶段划分为投资阶段、设计阶段和施工阶段的造价管理。长期以来，我国的工程项目管理人员习惯采取事后补救的态度来进行造价控制。过分依赖施工中的施工预算和竣工结算对工程造价进行控制，这样虽然有一定效果，但是比起设计阶段的概算和估算来讲，效果不够明显。工程设计是具体实现技术与经济对立统一的过程。拟建项目一经决策确定后，设计就成了工程建设和控制工程造价的关键。初步设计基本上决定了工程建设的规模、产品方案、结构形式和建筑标准及使用功能，形成了设计概算，确定了投资的最高限额。施工图设计完成后，编制出了施工图预算，准确地计算出工程造价。可见，工程设计是影响和控制工程造价的关键环节。

在工程设计阶段正确处理技术与经济的对立统一关系，是控制工程造价的关键环节。据统计，在同样能满足功能要求的前期下，技术经济合理的设计，可以降低工程造价5%-10%，有的甚至可达10%-20%。在工程设计中，既要反对片面说明强调节约，忽视技术上的合理要求，使建设项目达不到使用功能的现象，又要反对重技术、轻经济，使得设计保守浪费。工程造价管理人员在实际设计过程中需要及时地对工程造价进行分析对比，反馈造价信息，能动地影响设计、优化设计，确保造价的有效控制。做好技术经济分析，提高设计方案的技术经济效果，应当成为建设项目设计阶段造价控制的重要措施。

凡能进行定量分析的设计内容，均应通过计算，用数据说明其技术经济的合理性。在设计时就应当考虑施工的可能性和经济性。要特别注意占工程造价60%-70%的建筑材料及设备选用的经济性，尽量不采用那些采购困难、制造不便、运费昂贵、刚刚试制试用，施工复杂、依赖进口（有合同规定采用外国进口物资的外资工程除外）的材料和设备。建设上的需要应和材料设备价格的高低、加工难易、使用效果、维护的要求、耐久性等相关因素协调起来，要尽量采用标准化和系列化的设计，因为这些设计已被证明对节约资金、节约资源，保证质量和提高建筑工业化水平，最终达到控制投资的目的是十分有效的。目前，设计阶段控制工程造价的主要方法有：实行工程设计招标和设计方案竞选，应用价值工程优化设计，积极推广标准化设计及限额设计等，而根据多年经验，限额设计是其中相对简便而有效的方法。

二、限额设计的原理和意义

所谓限额设计就是按照批准的可行性研究报告及投资估算控制初步设计，按照批准的初步设计总概算控制技术设计和施工图设计，同时各专业在保证达到使用功能的前提下，按分配的投资限额控制设计，严格控制不合理变更，保证总投资额不被突破。限额设计的控制对象是影响工程设计的静态投资（或基础价）的项目。

投资分解和工程量控制是实行限额设计的有效途径和主要办法。限额设计是将上阶段设计审定的投资额和工程量分解到各专业，然后再分解到各单位和各分部工程而得到的，限额设计体现了设计标准、规模、原则的合理确定及有关概预算基础资料的合理取定，通过层层限额设计，实现了对投资限额的控制与管理，也就同时实现了对设计规范、设计标准、工程数量与概预算指标等各方面的控制。

推行限额设计的主要阶段，是施工图设计阶段。施工图设计是设计单位的最终产品，是指导工程建设的重要文件，是施工企业实施施工的依据。设计单位发出的施工图及其预算造价要严格控制在批准的概算内，并有所节约。首先，施工图设计必须严格按照批准的初步设计所确定的原则、范围、内容、项目和投资额进行。施工图阶段限额设计的重点应放在工程量控制上，控制的工程量是经审定的初步设计工程量，并作为施工图设计工程量的最高限额，不得突破。其次，施工图设计阶段的限额设计在专业设计、总图设计阶段下达任务书，并附上审定的概算书、工程量和设备单价表等，供设计人员在限额设计中参考使用。再次，施工图设计阶段的投资分解和工程量控制的项目划分应在与概算书相一致的前提下，由设计和技术人员协商并经总设计师审定，条件具备时，主要项目也可按施工图分册进行投资分解与工程量控制。为便于设计人员掌握投资情况并及时实施控制，在进行单位工程投资分解时，只分解到基本直接费。其他直接费、现场经费、间接费、计划利润和税金等由技经人员扣减，不纳入限额设计任务书，施工图设计与初步设计间的年份价差影响。在投资分解时也不予考虑，均以初步设计时的价格水平为准。最后，限额设计应贯穿于设计工作全过程。在施工阶段，造价工程师应参加项目实施的全过程，并做到严格把关。由设计变更产生的新增投资额不得超过基本预备费的1/3。限额设计范围内工程发生的总投资不超过限额设计的总投资额为原则。

推行限额设计具有重要意义：第一，限额设计是控制工程造价的重要手段。由上述含义可知，限额设计按上一阶段批准的投资（或造价）控制下一阶段的设计，而且在设计中以控制工程量为主要内容，抓住了控制工程造价的核心，从而克服了“三超”。第二，限额设计有利于处理好技术与经济的对立统一关系，提高设计质量。限额设计是包含了尊重科学、尊重实际、实事求是、精心设计和保证科学性的实际内容。可促使设计单位加强技术与经济的对立统一，克服长期以来重技术、轻经济的思想，树立设计人员的高度责任感。第三，限额设计，有利于强化设计人员的工程造价意识，增强设计人员实事求是地编好概预算的自觉性。第四，限额设计能扭转设计概预算本身的失控现象。限额设计可促使设计院内部设计与概预算形成有机的整体，克服相互脱节现象。设计人员自觉地增强了经济观念，在整个设计过程中，各自检查本专业的工程费用，切实做好造价控制工作，改变了设计过程不算账，设计完了见分晓的现象。

三、限额设计的不足和完善

（一）限额设计的不足

1、价值工程中，适当提高造价、得到功能大提高和造价不变、功能提高这两条提高价值的途径在限额设计中不能得到充分地运用，尤其是前者，在限额设计中不能得到充分地运用。

2、可能出现限额设计完成了，但对项目的全寿命费用考虑较少，会出现全寿命费用不一定的经济现象。

3、可能出现当设计完成后，才发现超投资估算或概算时进行设计变更，如果为满足限额设计要求，给予变更则会使投资控制处于被动；如不满足投资限额要求，不予变更，会出现降低设计的合理性。而往往以考虑投资限额为主，这是限额设计的本质特征所决定的。

（二）限额设计的完善

1、正确理解限额设计的含义。

2、合理确定和正确理解设计限额。为合理确定设计限额，要在各设计阶段运用价值工程原理进行设计，尤其在限额设计目标值（限额额度）确定之前的可行性研究、方案设计时，加强价值工程活动分析，认真选择出工程造价与功能最佳匹配的设计方案，包括适当提高造价、功能大提高和造价不变、功能提高两种情况、这正是前面已述的开展限额设计应首先加深可行性研究深度，提高投资估算的合理性和准确性的理由所在。如确实在投资限额确定之后，才发现有更好的设计方案，包括适当增加投资，可获得功能大改善的设计方案，经认真、全面、科学可靠的方案论证，技术经济评价，并报请主管部门批准之后，允许调整或重新限额。这就是对“限额”的理解和认识上需求得共识、研究和完善之处。

3、合理分解和使用投资限额。现行限额设计的投资限额（限额设计目标）大多以可行性研究投资估算造价为最高限额，按直接工程费的90%下达分解，留下10%作为调节使用。为了克服上述限额的不足，可以根据项目的具体情况适当增加调节使用比例，如留15%-20%作调节使用，按80%-85%下达分解。这样对设计过程中出现的具有创造性、确有成效地设计方案脱颖而出创造了有利条件，也为好的设计变更提供了方便。

优化设计与投资控制 篇4

1 优化设计对建设投资的影响

1.1 方案直接影响投资。

工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段, 而在项目作出投资决策后, 其关键就在于设计。一般情况下, 设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下, 但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上, 单项工程设计中, 其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资都有较大影响, 如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。在满足同样功能质量的条件下, 技术经济合理的设计, 可降低工程造价5%~10%, 甚至可达10%~20%, 如某无线电厂的多层框架结构厂房 (4层) , 设计单位按常规设计为独立基础, 由于多层厂房荷载较大, 致使独立基础的单体尺寸较大, 埋深较深 (-3.2m) , 事后经其他设计人员分析如采用柱下条基, 可节约大量的砼, 并可降低埋深减少土方开挖, 相比可节约投资20多万元;某两幢功能、结构、面积、基础形式均相近的综合楼, 其中一幢因考虑立面效果设置了多处装饰柱及装饰线条, 致使该部分费用相差10多万元。

1.2 设计质量间接影响投资。

在当前设计市场仍然不甚规范的情况下, 不少建筑产品由于缺少必要的优化设计阶段, 而出现功能设置不合理, 影响正常使用;有的设计图纸质量差, 专业设计之间相互矛盾, 造成施工返工、停工的现象, 甚至有的造成质量缺陷和安全隐患, 给国家和人民带来巨大损失, 造成投资的极大浪费。

1.3 设计方案影响经常性费用。

优化设计不仅影响项目建设的一次性投资, 而且还影响使用阶段的经常性费用, 如暖通、电器的能源消耗、清洁、保养、维修费等, 一次性投资与经常性费用有一定的反比关系, 但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合, 使项目建设的全寿命费用达到最低。

2 优化设计运作困难的成因

2.1 政府主管部门对优化设计监控不力。

长期以来, 形成了一种设计由业主负责, 设计质量由设计单位自行把关的观念, 主管部门对设计成果缺乏必要的考核与评价, 有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题, 只有出现了大的技术问题才来追究责任, 而方案的经济性则很少问津。另外, 对设计市场管理不够, 越级、无证、挂靠设计时有发生, 从而导致设计质量下降, 加之由于设计工作的特殊性, 不同的项目有各自的特点, 所以针对不同项目优化设计的成果缺乏明确的定性考核指标。

2.2 业主要求优化设计的意识不强。

目前, 业主往往把投资的控制重心放在施工环节上, 而对设计环节重视不够。其原因:一是对设计影响投资的重要性认识不够, 认为施工阶段才是花钱的大地方, 殊不知设计方案的优化会带来更大的节约;二是无法很好地选择设计单位, 因为在设计前业主不知道谁能优化到什么程度。有些项目设计虽通过招投标, 但此时方案不细, 概算粗略, 很难来综合评定;三是业主由于专业知识上的限制, 对设计方案难以从优化的角度提出要求或疑义;四是有些业主认为自己经济实力雄厚, 项目建设赶时髦, 求新颖, 根本不提优化要求;五是有些业主自身对工程应具备的功能要求及应达到的目标不明确, 随意性大, 要求出图时间紧, 又压低设计收费, 从而也影响了优化设计的开展。

2.3 优化设计的开展缺乏必要的压力和动力。

由于目前的设计任务的开展大多靠的还是关系, 缺乏公平竞争, 所以设计单位的重心不在技术水平的提高上, 设计只要保证不出大的质量问题, 方案的好坏、造价的高低, 关系不大, 使优化设计失去市场需要。由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取, 几乎跟投资的节约和设计质量的优劣无关, 导致对设计方案不认真进行经济分析, 而是追求高标准, 或为保险起见, 随意加大安全系数, 造成投资浪费。相反, 设计单位即使花费了较多的人力、物力, 优化了设计方案, 给业主节约了投资, 但也不能得到应有的报酬, 有时设计费反而变少了, 从而挫伤了优化设计的积极性。

2.4 优化设计运行的机制不够完善。

优化设计的运行需有良好的机制作为保证。而目前的状况, 一是缺乏公平的设计市场竞争机制, 设计招标未能得到真实的推广和深化, 地方、行业、部门保护严重;二是价格机制扭曲, 优化不能优价;三是法律法规机制薄弱。

3 搞好优化设计的几点建议

3.1 主管部门应加强对优化设计工作的监控。

为保证优化设计工作的进行, 开始可由政府主管部门来强制执行, 通过对设计成果进行全面审查后方可实施。作为《建设工程质量管理条例》的配套文件之一的《建筑工程施工图设计文件审查暂行办法》已由建设部建设[2000]41号文颁布施行, 它的实施将对控制设计质量提供重要保证。但《办法》规定的审查主要是针对设计单位的资质、设计收费、建设手续、规范的执行情况、新材料新工艺的推广应用等方面的内容, 缺乏对方案的经济性及功能的合理性方面的审查要求, 所以建设主管部门在执行《办法》的同时, 应增加人员配备和审查力度, 对设计成果进行全面审查。第二, 应加强对设计市场的管理力度, 严格通过资质管理、人员注册、设计招标、图纸审查等环节来规范设计市场, 减少黑市设计。同时, 应防止恶性低价设计竞争, 给设计方尽量创造一个有合理设计费和设计时间的空间。第三, 利用主管部门的职能, 总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标, 为优化设计的进行提供良好服务。

3.2 建立必要的设计竞争机制。

为保证设计市场的公平竞争, 设计经营也应采用招标投标, 虽然早在1984年, 当时国家计委和城乡建设环境保护部就印发《工程设计招标投标暂行办法》, 1995年建设部230号文印发了《城市建筑方案设计竞选管理办法》, 新颁的《招标投标法》中也规定符合条件的项目的勘察设计必须招标, 但实际招标项目的量一直很少, 不同的地区其比例可能有所不同, 即使采用招标的项目, 其招标体系不完善评标方法不健全, 缺乏公平竞争性, 假招标大量充斥, 因此应完善设计招投标的相关环节。首先, 应成立合法的设计招标代理机构;其次, 各地方主管部门应建立相应的规定, 符合条件的项目必须招标;第三, 业主对拟建项目应有明确的功能及投资要求, 有编制完整的招标文件;第四, 招标时应对投标单位的资质信誉等方面进行必要的资格审查;第五, 应设立健全的评标机构合理的建设评标方法, 以保证设计单位公平竞争。

3.3 完善相应的法律法规。

优化设计的推广还应有一定的法律法规作为保证, 目前已有《合同法》、《建筑法》、《招投标法》、《建筑工程质量管理条例》等在规范项目建设工作, 但这些都是从项目建设的总体出发, 对设计方面的规范不够具体, 因此为更好地监督管理设计工作, 还应建立和完善相应法律法规, 如设计责任、设计招投标、设计市场及价格管理等。

3.4 注意优化设计工作的综合性。

通过优化设计来控制投资是一个综合性问题, 不能片面强调节约投资, 要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约, 忽视技术上的合理要求, 使项目不能满足功能的倾向, 又要反对重视技术, 轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析, 要以提高价值为目标, 以功能分析为核心, 以系统观念为指针, 以总体效益为出发点, 从而真正达到优化设计效果。

摘要：阐述了设计对投资的影响, 分析了优化设计的困难, 提出搞好优化设计的建议。

关键词：优化设计,工程投资,设计环境,招投标

参考文献

某自动控制系统设计与实现 篇5

关键词:污水处理自动控制系统设计

中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0110-01

1 引言

我国水资源分布不均,整体水资源紧张,对污水的循环利用要求越来越高。随着城镇化进程的不断加快,各地对污水处理的需求越来越大,污水处理的压力越来越大。在这种形势下,加大污水处理自动控制系统的设计、建设与运用力度,对提高污水处理能力和减轻环境压力具有十分重要的现实意义。污水处理自动控制系统主要通过工业用PC机对整个系统进行控制,同时相关单元利用PLC作为控制单元,实现对系统的自动控制。在中控室设置大屏幕实现对污水处理各个环节的实时视频监控,并可实现对各个监控点的实时显示、故障报警、故障诊断等。污水处理自动控制系统设计采用备份控制方式,正常情况下采用远程控制方式进行控制,近程控制方式作为备份方式,当远程控制手段出现异常时,迅速进行切换,实现控制的无缝对接。作为中央控制单元的工业用PC机与各关键节点PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换,近距离的通讯采用双绞线进行通讯,长距离时选用光纤进行通讯。节点控制采用PLC控制,对于控制对象较多的关键节点,选用多台PLC进行控制,PLC之间数据交换通过内部链接寄存器,实现数据交换和共享。

2 杂物处理格栅单元控制与实现

设置格栅单元主要是用来除去水中粗大的悬浮物和杂物,确保后续处理设施正常运行。一般根据水源情况分别设有出格栅和细格栅两个步序,粗格栅去除去那些可能堵塞水泵机组及管阀门的较粗大的悬浮物,而细格栅用以去除粗格栅难以去除的呈悬浮物状的细小纤维。使用格栅单元时有以下几点需要注意:第一,由于污水水源来水量不确定,有时可能会出现断源现象;第二,水中大块杂质含量随季节性及白昼交替而变化;第三,启动格栅之前先启动螺旋输送机,结束时则逆序停止;第四,尽量提高格栅的利用效能,力求有水流动时才启动该单元系统。每台格栅前后安装有液位传感器,PLC根据液位传感器检测到的水位差值和时间设定,自动控制格栅除污机的运行;当水位差值超过设定值或时间设定值时,自动控制格栅和螺旋输送机按照预先编制的程序运行。设在前池的液位传感器将检测到的水位信号送到控制运算器,PLC根据检测值与设定值的差值来自动控制污水提升泵运行,既要保证水泵的安全,又要保证悬浮物和杂物不危害下级设施。

3 进水泵房单元控制与实现

进水泵单元控制打破传统的由人工进行控制,随意性大,容易发生生产事故的现状,采用水位传感器,实现对水位的自动检测、对比与控制。并设置延迟单元,减少电机的频繁开启与关闭,保持水泵的平稳开启与关闭,避免浪费电力,提高水泵的运行效率。如果采用恒液位变频控制,大多数是用在设备为一用一备的场合,一台变频器拖两台泵,通常是用在小型污水处理厂或者工业污水预处理过程中。对要求恒液位变频控制的采用一台变频控制,剩余的泵全部为工频控制,现场一台变频控制泵,两台工频控制泵,远期将再扩展两台工频泵;笔者所采用的控制方案,采用了简捷化设计,缺点是如果要实现恒液位控制,变频控制的水泵将长期运行,为了解决好这问题,在程序控制上进行了创新和改造,保证了其达到很好的运行效果。

4 鼓风机房单元控制实现

曝气系统由进气总管和曝气链组成,单条曝气链由特制弯管、夹布橡胶管、PE管、鋼丝绳、EPDM橡胶管和橡胶膜管式微孔曝气器及配件组成。曝气链之间平行排列,互相之间留有一定的的间距,曝气时曝气链不会相互干扰,而且曝气均匀。每条曝气链由若干组曝气器单元悬挂在进气PE管(浮在水面)上的组成。曝气系统是一个严重滞后的控制系统,所以采用一般PID控制算法在该系统中很难实现,必须充分研究污水处理厂的现实状况,科学选定现场鼓风机的频率。当已经启动了一台工频鼓风机且变频鼓风机也达到了设定频率上限时,如果此时DO值还是低于2m/L,则提示报警,说明现场发生问题,由人工检查是否发生管路故障。同时,要强化对鼓风机的保护,如果在所有进气阀出现关到位状态时,则必须立即停止所有鼓风机;且如果现场没有进气阀处于开到位状态,但有半开状态信号,如果此种情况存在持续5s以上则也要停止鼓风机设备,确保设备安全。

5 加氯间单元控制实现

氯是污水处理中消毒的重要手段之一,由于氯气的独特的物理化学特性,必须要加强对加氯间单元的控制,确保设备安全运行,人员安全和消毒充分。加氯间设备共有两台轴流增压泵(一用一备),两套二氧化氯发生器。因为消毒过程采用的是负压原理,只有在负压达到一定的程度之后二氧化氯发生器才能其作用将消毒液和水混合达到消毒的目的,所以要采用顺序控制方式,即先启动轴流增压泵,约30s左右再启动二氧化氯发生器,停止时逆序,两增压泵都发生故障或者两个二氧化氯发生器都故障时,系统自动紧急停止。

6 脱水机房单元控制实现

脱水机房设备众多,有螺旋输送机、加药泵、清洗泵、进泥泵、除磷加药泵、搅拌器等设备。为了确保控制的稳定和可靠性,采用3组PLC对以上设备进行控制。脱水环节的基本程序是:进泥泵将浓缩储泥池的污水运输到脱水机;清洗泵将清洗脱水机滤波并消毒,水源来自加氯间单元的接触池;加药泵负责将PAM池中的药剂运输到脱水机;除磷加药泵用于改良SBR池在必要的时候进行化学除磷。PAM池搅拌器不影响系统的全自动运行,但只要处于自动控制状态下将和脱水机同时启动,也可以切入到点动或近控状态下由人工操作。

7 故障报警系统的设计与实现

为确保下游水质安全和设备人员安全,笔者在该自动控制系统中设计了3级故障显示报警系统,Ⅰ级设置在控制现场各控制板,用指示灯指示设备正常运行和故障情况,当设备正常运行时对应指示灯亮,当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况,专门设置了故障复位/灯测试按钮,系统运行任何时间持续按该按钮3s,所有指示灯应全部点亮,如果这时有指示灯不亮说明该指示灯已坏,应立即更换,该按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。Ⅱ级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上,当设备出现故障时,有文字显示故障类型,工艺流程图上对应的设备闪烁,历史事件表中将记录该故障。Ⅲ级故障显示设置在中心控制室信号箱内,当设备出现故障时,信号箱将用声、光报警方式提示工作人员,及时处理故障。在处理故障时,又将故障进行分类,有些故障是要求系统停止运行的,但有些故障对系统工作影响不大,系统可带故障运行,故障可在运行中排除,这样就大大减少整个系统停止运行时间,提高系统可靠性运行水平。

参考文献

[1]张伟,许春莲.PLC与组态软件在污水处理装置性能评价系统的应用[J].可编程控制器与工厂自动化,2011(1).

[2]汪小澄,肖志怀.PLC在一级污水处理厂中的应用[J].微计算机信息,2001(1).

[3]王芳.污水处理厂自动控制系统的建立[J].机械工程与自动化,2010(12).

锅炉微机控制设计与改进 篇6

锅炉微机控制是近年来开发的一项新技术,目前国内只有几百台锅炉采用,占总数的很小一部分。目前大多数锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态,提高热效率、用微机进行控制是大势所趋。高峰人造板有限公司2010年在技改时结合20t热能工厂项目,对已运行了15年的锅炉系统进行了改进处理。

1 锅炉微机控制系统

锅炉微机控制系统一般由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成。一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流送入微机。手自动切换操作部分,手动时由操作人员手动控制,用操作器控制滑差电机及阀等,自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行。为保证锅炉运行安全,在微机系统设计时,对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置,以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置。

整个系统以PLC为控制核心,通过PLC可以实现与变频器的通信连接,控制鼓、引风机和炉排电机,还可实现与上位机组态的连接,对运行进行实时监控。锅炉微机系统如图1所示。

2 锅炉控制系统

2.1 炉膛负压的控制

炉膛负压大小受引风量、鼓风量与煤气量(压力)三者的影响。炉膛负压太小,炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气,危及设备与运行人员的安全;负压太大,炉膛漏风量增加,排烟损失增加,引风机电耗增加。炉膛负压一般通过控制引风量来保持在一定范围内,但锅炉负荷变化较大时,采用单回路控制系统难以保持负压。因为负荷变化后,炉排及鼓风调节控制燃烧量和鼓风量与负荷变化相适应,鼓风量变化时,引风量只有在炉膛负压产生偏差,才由引风调节控制去调节,这样引风量的变化落后于鼓风量,必然造成炉膛负压的较大波动。为此,设计了炉膛负压前馈-反馈控制系统,用鼓风调节输出作为前馈信号,可使引风量随着鼓风量的变化提前作相应的调整,使炉膛负压始终保持在一定负压值上,维持整个燃烧系统的稳定性。控制原理见图2。

2.2 汽包水位的控制

汽包水位是锅炉安全运行的重要参数,水位过低会破坏水循环,引起水冷壁管的破裂,严重时会造成干锅,损坏汽包;水位过高,会影响汽水分离装置的正常工作,严重时会导致蒸汽带水增多,增加在管壁上的结垢并影响蒸汽质量。它的被调量是汽包水位,调节量是给水流量,通过对给水流量的调节,使汽包内部的物料达到动态平衡,变化在允许范围之内。锅炉汽包水位对蒸汽流量和给水流量变化的响应呈积极特性,但是在负荷(蒸汽流量)急剧增加时,表现却为“逆响应特性”,即所谓的“虚假水位”,原因是负荷增加时,汽包压力下降,使汽包内水的沸点温度下降,水的沸腾突然加剧,形成大量汽泡,而使水位抬高。汽包水位控制系统,实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标,通过调整进水量来达到进出平衡,将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近,以提高锅炉的蒸发效率,保证生产安全。实际应用中可根据情况采用水位单冲量,水位蒸汽量双冲量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。汽包水位控制如图3所示。

2.3 进料系统的改进

锅炉燃料主要由粉尘、木片、废板条组成。锅炉原采用旋转下料装置,但在运行过程中,由于燃料的不规则、大小不一,经常发生旋转下料装置卡死、堵转的情况,影响正常的生产。为此,将旋转下料装置改成气动门式下料装置,解决了装置卡死的问题,又提高了炉体的密封性能。

2.4 监控管理系统

上位机要完成以下功能:

(1)实时准确检测锅炉的运行参数。为全面掌握整个系统的运行工况,监控系统将实时监测并采集锅炉有关的工艺参数、电气参数以及设备的运行状态等。系统具有丰富的图形库,通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上(见图4),并且能将参数以列表或分组等形式进行显示。

(2)诊断故障与报警管理。主控中心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号,从而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。同时,对报警的档案管理可使业主对于锅炉运行的各种弱点了如指掌。为保证锅炉系统安全、可靠地运行,监控系统将根据所监测的参数进行故障诊断,一旦发生故障,监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。当报警发生时,操作员可立即访问该报警点的详细信息并按照所推荐采取的应急措施进行处理。

(3)综合及时发出控制指令:监控系统根据监测到的锅炉运行数据,按照设定好的控制策略,发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行(见图5)。

(4)记录运行参数。监控系统的实时数据库将保存锅炉运行参数的历史记录,另外监控系统还设有专门的报警事件日志,用以记录报警∕事件信息和操作员的变化等。历史记录的数据根据操作人员的要求,系统可以显示为瞬时值,也可以为某一段时间内的平均值。历史记录的数据可有多种显示方式,如曲线、特定图形、报表等。历史记录的数据可被以此为基础的多种应用软件所应用。

3 结语

锅炉是一个较为复杂的调节对象,调节量多,各种量之间相互联系、相互制约,锅炉内部的能量转换机理比较复杂。本次技改把锅炉系统作了简化处理,化分为3个相对独立的调节系统,实现了对负压、蒸汽压力、油温等主要参数的数据采集和实时控制,完全满足现场的生产要求,运行良好。

参考文献

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[2]沈丁洋.工业锅炉的微机控制应用[J].云南大学学报(自然科学版),2009,(3):1273-1276

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[4]刘力,刘江南.多热媒介供热——热能工厂[J].湖南电力,2000,(1)

景观照明与电气控制设计 篇7

进入21世纪后, 人们对居住水平的要求越来越高, 不仅要求居住舒适, 同时也对小区内部的娱乐休闲功能也提出了更高的要求, 人们不但对亮度有所追求, 而且要求灯光可以带来享受, 于是, 居住小区从以往单纯的照明演变成为一种系统的景观工程, 城市照明不仅是为了安全和治安, 还为营造和谐氛围作出了巨大的贡献。改革开放前, 我国的公益事业并不发达, 景观照明得不到充分的普及与发展, 而如今精神文明建设与物质文明建设齐头并进, 装饰性照明无论在大城市还是小城镇得到了越来越多的普及, 也成为社区文化素养、硬件设施和科技水平的一种综合体现。

2 景观照明的安装设计

2.1 选定光源种类与照明灯具

1889年巴黎万国博览会上, 景观照明第一次大规模亮相, 得到了非常热烈的反响, 不久人们便将其应用于社会生活实践之中, 随着灯具的不断发展与完善, 景观照明的内涵与形式也在不断发生变化。由于我国小区景观照明起步较晚, 所以很多社区还停留在普通白炽灯的阶段, 这种白炽灯耗能巨大, 额定功率宜控制在100W以内, 所以社区景观照明升级空间巨大。筛选灯具首先应考虑其安全性能, 对社区业主做到有效的保障, 其次整个照明系统应通过计算机集成控制达到智能化, 例如既能做到同时变色, 又能做到穿插变色, 小区正门应用照射范围较广的投光灯, 也可将特制的方形灯具安装到方形槽钢中, 在计算机程序化的帮助下达到智能控制的效果。为了追求最大程度的美观大方, 尽量做到见光不见灯的效果, 也就是使人远观看不见灯具的轮廓, 这种情况下优先考虑小体积射灯, 将灯具事先安装于槽钢之中, 再用特殊的装饰材料将其伪装起来以达到预期效果。若要求变化细腻的效果, HID灯具可以作为首选, 也就是人们常说的氙气灯, 此种灯具既不会产生多余的眩光, 也可以达到细腻变色的要求。为保证最佳效果, 设计时应考虑选择新颖而优质的灯具, 配备世界领先的光源、电器, 确保经济性与质量。

2.2 节能环保设计

照明设计的优劣标准, 往往不是由美观决定, 而是决定于整个照明系统的节能环保系数, 在小区道路照明设计方面, 可以选择景观照明和正常照明的电路分开, 深夜可将正常照明关掉, 这就起到了较好的节能效果。根据照明对象的不同, 尽可能选择照度小而可以获得较高的照明效果, 而且由于汽车尾气的影响, 灯具的亮度会随着时间增长而变暗, 所以在初期照度时必须考虑增加亮度。对重要立面采用较低功率的层叠照明, 可以考虑多运用更为节能的地埋灯。

眩光也是困扰人们正常起居的重要问题, 对于眩光的治理, 首先应降低灯具的表面亮度, 如采用磨砂玻璃或漫射玻璃, 局部照明灯具采用不透明的反射罩, 根据照射对象调整合适的遮光角度, 如果条件允许还可以大面积采用半直接型或漫射型照明器。对于眩光的限制并不是越小越好, 只要能达到标准就能满足设计要求, 否则成本很容易被无限制加大。

3 景观照明安全标准规定

就目前景观照明建设与运行来看, 无论从现有照明设施安全的现状, 还是从管理维护的水平来看都存在着较大的隐患, 因此景观照明灯具安装必须符合下列规定。

(1) 每套灯具的导电部分对地绝缘电阻值大于2MΩ; (2) 在人行道等人员来往密集场所安装的落地式灯具, 无围栏防护, 安装高度距地面2.5m以上; (3) 金属构架和灯具的可接近裸露导体及金属软管的接地 (PE) 或接零 (PEN) 可靠, 且有标识。

如今景观照明的安全隐患的内容主要体现在以下几点:控制箱未采用户外型, 不能防水、防尘, 箱内有杂物、多尘土, 有的箱体锈蚀较严重, 有的箱内接线排已锈蚀, 导线老化严重;开关电器布置拥挤, 母线排或接线端子等不同极性带电部件间的电气间隙和爬电距离小于3mm;PE排、N排设置不清晰、接线不规范。PE线截面过细;色标未采用黄绿色;1个端子压接多回线;多股线不涮锡;压线无弹簧垫片;逆方向压线等;室外明敷管路采用室内暗盒, 不防水、又无泄水孔, 暗管明敷明设;强、弱电钱路无电气分隔, 如有的工程广播线与照明配电线路共线槽;在人行道等人员来往密集场所安装的庭院式无围栏防护灯具, 安装高度距地面小于2.5m;双固定位改为单螺栓固定普遍存在灯具松动、位移、积灰、锈蚀现象;金属构架和灯具壳体无接地保护;灯具防护等级不满足要求, 一些草坪灯、埋地灯底座已进水;日常运行维护不够规范。

应采取的规范措施主要有以下几点:在配电箱、柜的选型与设置方面, 为防止人、动物与带电部分的任何接触, 所有电气应安装在配电箱、柜中;配电箱、柜的门应牢固、上锁;电缆的绝缘特性不应小于其使用电压、工作电流及环境条件下的常规预期使用寿命。照明供配电回路为避免当回路或设备中发生带电部分与外露可导电部分或保护导体之间的故障时, 带来人身安全危险和建筑物电器火灾事故, 应装设短路保护;250W及以上照明装置宜在每个灯具处设短路保护, 断路器整定值应正确, 能在故障时自动切断照明供电, 其切断时间宜不超过5秒。对照明设施防尘防水要求, 日的无疑是保证正常运行。防意外电击和提高设备使用寿命。对照明灯具的防护等级IP值的要求, 室外安装的灯具不应低于I P 5 5;在有遮挡的棚或檐下灯具可选用IP54;埋地灯具不应低于IP67;水中使用的灯具应为Ip68。室外照明配电箱、控制箱不应采用室内一般配电箱、控制箱, 其防护等级不应低于IP44。

4 结语

随着城镇规模的逐步加大, 经济水平的日益提高, 景观照明的适用范围越来越广阔, 正在逐步取代传统照明, 渐渐成为主流照明系统, 而合理的景观照明设计则可以做到既美观又节能, 还能在安全标准方面达标, 这就为城市建设增添亮色的同时又可以愉悦人们的身心, 而安全的设计是一切要素的重中之重, 需要靠政策的扶持、施工方正确的概念和细致的工作取得, 这也是在城市景观照明建设中需要不断探索并不断创新的课题, 从而打造一道明亮和谐的别样风景线。

摘要：随着城市发展和人民生活水平的逐步提高, 景观照明越来越多地应用在城市中的各类建筑之中, 作为宣传城市、美化环境的一项重要基础设施, 而且随着经济水平的日益提高, 景观照明更多的应用于商业范畴, 这也进一步扩大了景观照明的应用范围。然而, 景观照明为人类文明带来美观的同时, 也形成了影响人们生活起居的光污染, 所以, 为了更好地满足人们对景观照明的需求, 就要求在设计方面更趋合理, 做到统筹兼顾, 以更好的服务于大众和社会。本文就以小区景观照明为例, 对景观照明与电气控制设计进行一番浅析。

关键词：景观照明,电气控制,设计

参考文献

[1]任福学.LED光源在城市景观照明中的应用[J].中国新技术新产品, 2009 (2) .

[2]刘廷章, 王健, 杨晓.基于Web的城市景观照明远程监控技术研究[J].电气应用, 2009 (3) .

[3]许炜, 王如跃, 尚晓峰.基于虚拟仪器的城市景观照明分布式控制系统设计与实现[J].工业控制计算机, 2009 (3) .

[4]宋治圆, 孙立海.室外 (景观) 照明配电系统接地型式分析[J].黑龙江科技信息, 2009 (9) .

模糊控制系统设计与分析 篇8

关键词：模糊控制系统,模糊控制系统控制器,控制算法

1 模糊控制理论概述

模糊控制是以模糊数学为工具, 把控制专家和操作技师的经验模拟下来, 通过模糊控制软件, 将最善于处理模糊概念的人脑思维方法体现出来, 作为正确的判断。模糊控制较传统PID控制来看有以下两个优点:

1.1 有些时候被控对象数学模型很难建立, 而模糊控制可以针对未建模系统某个控制问题的经验进行加工, 总结出知识从中提炼出控制规律, 实现复杂系统的控制。

1.2 传统控制对参数难以调整, 超调量大并带有振荡。

与此相反, 模糊控制对过程参数改变不灵敏, 在所有工作点上都能做到较稳定的控制。

2 模糊控制系统组成

模糊控制系统通常由模糊控制器、输入/输出接口、执行机构、被控对象和测量装置等五个部分组成。如图1为模糊控制系统框图。

2.1 被控对象。

被控对象可以是确定的或模糊的、单变量或多变量的、有滞后或无滞后的、也可以是线性的或非线性的、定常的或时变的, 以及具有强藕合和干扰等多种情况。对于那些难以建立精确数学模型的复杂对象, 更适宜采用模糊控制。

2.2 执行机构。

除了电气的以外, 如各类交、直流电动机, 伺服电动机, 步进电动机等, 还有气动的和液压的, 如各类气动调节阀和液压马达、液压阀等。

2.3 控制器。

控制器是各类自动控制系统中的核心部分。由于被控对象的不同, 可以构成各种类型的控制器, 如在经典控制理论中, 用运算放大器加上阻容网络构成的PID控制器和由前馈、反馈环节构成的各种串、并联校正器;在现代控制理论中, 设计的有状态观测器、自适应控制器、解藕控制器、鲁棒控制器等。

2.4 输入/输出 (I/O) 接口。

模糊控制系统与通常的全数字控制系统或混合控制系统一样, 必须具有模/数 (A/D) 、数/模 (D/A) 转换单元, 不同的只是在模糊控制系统中, 还应该有适用于模糊逻辑处理的“模糊化”与“解模糊化”环节, 这部分通常也被看作是模糊控制器的输入/输出接口。

2.5 测量装置。

测量装置是将被控对象的各种非电量, 如电流、温度、压力、速度、浓度, 转换为电信号的一类装置。

3 模糊控制规则及控制算法

3.1 模糊控制规则

模糊控制规则是模糊控制器的核心, 必须精心选取这些规则, 并考虑下列问题:

3.1.1 选定描述控制器输入和输出的语义词汇。

我们称这些语义变量词汇为变量的模糊状态。如果选择比较多的词汇, 即用较多的状态来描述每个变量, 那么制定规则就比较灵活, 形成的规则就比较精确。在实际应用中, 通常选取5个模糊状态, 即正大 (PB) 、正小 (PS) 、负小 (NS) 、负大 (NB) 和零 (ZR) 。

3.1.2 规则模糊集。

模糊集表示一个模糊状态。在规定模糊集时必须首先考虑模糊集隶属函数曲线的形状。对应于误差E的语言变量 (模糊状态) A, 误差变化EC所对应的语言变量B, 模糊控制器通常采用双输入单输出模型, 如图2所示, 它对应于下列语言公式:

3.2 模糊控制算法。

模糊控制算法的目的, 就是从输入的连续精确量中, 通过模糊推理的运算过程, 求出相应的清晰值的控制量。模糊控制系统目前采用以下算法:a.CRI推理的查表法;b.CRI推理的解析公式法;c.Mamdani直接推理法;d.后件函数法。

4 模糊控制器

4.1 模糊控制器组成。

模糊控制器作用是完成从输入变量到输出变量的映射关系, 是模糊控制系统的核心, 其结构如图3, 主要包括四个部分:输入量模糊化接口、知识库、模糊推理和输出解模糊接口四个部分。

4.1.1 模糊化接口。

因为从检测装置输入计算机控制器的变量值通常都是清晰值, 因此在进行模糊推理之前, 需要将这些清晰值转化为模糊推理所处理的模糊集合的形式, 模糊化接口就是实现这样的功能。

4.1.2 知识库。

模糊控制器的知识库主要包括控制规则库和数据库, 数据库中存放的是所有输入、输出变量的全部模糊子集的隶属度矢量值。规则库中的模糊控制规则是按人的直觉推理的一种语言表示形式, 是基于专家知识或熟练手动操作人员长期积累的经验。

4.1.3 模糊推理。

模糊控制器中的推理是指根据输入模糊量的大小, 由模糊控制规则完成模糊推理来求解模糊关系方程, 并获得模糊控制量的功能部分。模糊推理由条件聚合, 推断和累加三部分组成。

4.1.4 解模糊接口。

经过模糊推理得到的是一个输出的模糊集合, 将模糊推理得到的结果传递给执行机构之前, 必须将推理得到的模糊集合转化成清晰值, 这即为解模糊化接口所完成的功能。

4.2 模糊控制的PWM控制原理。

PWM控制方法, 是把输出电压的半个周期分割成多个脉冲, 通过合理地控制其中每个脉冲的宽度, 去控制输出电压的波形、频率及其基波幅度。目前应用最多的是正弦波宽度调制控制法 (SPWM) 。SPWM控制法就是令PWM输出波在每一个特定时间间隔内的能量等效于正弦波所包含的能量。

变频调速控制电路采用的是基本于SPWM技术的开环控制方式, 控制电路的主要任务是实现对逆变器开关的控制, 以确定的时间使6个功率驱动元件导通, 控制开关元件产生一组等幅不等宽的脉冲波形, 使整个输出近似等效于正弦波形。PWM从单片机输出, 去控制逆变电路变得容易起来。程序框图如图4, 5所示。三相波输出模块可产生频率相同的三个独立的PWM波形。输出的PWM的频率由单片机PMD控制寄存器MDPRD决定。只要改变MDPRD寄存器设置值, 可很方便地改变调制波的频率。置入MDPRD的值N可按下式计算:N=外部振荡f OSC/ (预分频数*f PWM*2) , 式中预分频数是为满足不同频率而设置的。设余弦表格中第n个数为Dn, 则PWM波形中第n个脉冲宽度为而与频率相对应的常数表格的表达式为δi代表脉冲宽度, ton表示逆变功率的开关时间。ton=1/2 ( △t-δi) 在每个SPWM周期之前, 都由CPU经过正弦表查得, 并存入这些寄存器中。

若内部定时器的计数值超过寄存器的值, 则对应的输出端口被触发, 从而输出一组极性相反的PWM矩形波 (其占空比取决于比较器中的值) 。每次内部定时器反向计数结束时, 产生下溢中断请求, 开始新一个PWM周期, 并在中断服务程序中产生相应参数。对于三相变频压缩机来说, 必须供给三相正弦波电流。其脉冲宽度与PMD比较寄存器CMPU, CMPV, CM-PW相对应。改变PMD比较寄存器的值, 也就改变了输出PWM的脉冲宽度。这些数据来自内部设置的正弦表, 若干个不同脉宽的脉冲组成的脉冲链就可以形成1个正弦波周期, 如图6所示。

3 结论

本文从模糊控制方式出发, 探讨了模糊控制理论较常规开关控制的优缺点, 可以看出, 模糊控制在实际工程中已经有了之一。模糊控制无疑为智能控制开创了一条新道路, 模糊控制与PID控制、神经网络控制相结合, 可以创造出更多类型, 性能更好的智能控制系统, 应用前景十分广泛。

本人描述的模糊控制器及参数自调整模糊控制器虽然在仿真过中体现了诸多的优点, 但由于时间及条件有限, 未投入实际工程验证, 因此本文存在的不足之处, 希望各位专家教授以及从事这方面研究的同事给予批评指正。

参考文献

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[2]顾树生, 平力.模糊控制系统稳定性分析及控制器设计[J].控制与决策, 1991:65-67.

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[4]陈永义.模糊控制技术与应用实例[M].北京:北京师范大学出版社, 1993.

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[6]章卫国, 杨向忠.模糊控制理论与应用[M].西安:西北工业大学出版社, 1999.

[7]Darrell D Massie Peter S Curtis, Jan F Kreider.Predicting centralplant HVAC equipment performance using neural networks-laboratorysystem test results, ASHRAE Trans, 1998:67.

电源定时控制装置设计与实践 篇9

关键词：微功耗,时钟芯片,高压光耦,定时输出电源,键盘锁

0引言

随着国民经济飞速发展, 人们生活水平日益提高;节能环保、低碳生活的意识更强了。对于一些大功率电器设备,每天只在固定的较短时间段通电运行,大部分时间是不需要通电的,要想节约能源,必须靠人工进行操作,这样做费工、费机、费时。

1定时输出电源控制装置的架构

图1为定时输出电源控制装置的原理框图,由图可知,“AVR单片机”为主芯片,由外部“时钟芯片”提供当前日期和时间,单片机则根据“两个按钮”设定的日期和时间范围进行比对,符合条件则通过光耦隔离后去控制强电、大功率可控硅来导通与关断用电设备,同时由LED发光管进行输出状态指示。数码管用来显示和调整时间。其应用过程是:上电后→显示时间(9s)→显示日期(3s)→显示星期(3s)→返回并循环……。

2硬件电路的选择与设计

2.1主控芯片

MEGA16拥有四个8位多功能I/O口, 每个口有8个引脚共32个引脚,可为控制系统的输入输出信号的分配提供充足的引脚资源。

2.2显示方式采用1英寸LED数码管

由于LED数码管显示清晰,考虑到控制系统显示的信息量较少,故采用了LED数码管方式。设计采用了较大的1英寸LED数码管,其目的是:增加可视距离和简化驱动电路;为了充分利用MEGA16口资源,用其中的14个引脚直接动态驱动四个数码管,这样也把驱动电路中间环节省掉了,使电路得到了进一步简化。

2.3用时钟专用集成电路DS1307构成实时时间系统

选用专用时钟芯片是基于下述考虑: 一是使用专用时钟芯片可以省去系统时钟较复杂程序的编制。二是时钟专用芯片一般都用CMOS集成电路制作,用电极省, 掉电后,其维持电流仅为纳微安级。三是AVR单片机一旦复位则系统时间重新开始,需重调系统时间;由此可知,使用专用时钟芯片对简化编程,解决后备电源及提高系统时间的可靠性有积极意义。时钟专用芯片种类很多,经实验DS1307芯片具有更高的性价比和易用性能。

2.4选用高压光耦隔离的双向可控硅输出电路

该控制装置用以控制用电设备,具有电压高功率大特点;电磁继电器为机械触点寿命短,固态继电器价格偏贵。本设计选择了可控硅光耦等电力电子元件,光耦型号是MOC3041,光耦类型为三端双向可控硅驱动器,过零检测,耐压400V,触发电流<15毫安。受前端光耦块激发的大功率双向可控硅选用型号是BTA41/600, 其耐压高达1000V,电流达40A ,在满足散热面积的前提条件下,最大可带8000W的用电设备,所以在应用中有较大的冗余度,从而提高了控制系统输出的可靠性。

3软件设计思路

3.1对时钟芯片DS1307的编程调用

软件中的当前时间、日期等均由专用时钟芯片DS1307内部相应的时间变量提供。由图1所知DS1307与单片机M16之间只有两根线连接;采用的是两线制的串行通信方式,其通信协议为飞利浦公司开发的I2C通信专利技术。使用时在软件中应先对DS1307分别进行硬软件设置,语句如下:

硬件设置语句:

#asm

.equ __i2c_port=0x15 ;

.equ __sda_bit=6

.equ __scl_bit=7

上述语句是告诉M16单片机将使用其PORTC口中的位6和位7两个引脚。

软件设置语句:

#include //调用I2C文件头。

#include // 调用DS 307文件头

并在主程序中写入初始化语句:

I2C_init();// I2C初始化

rtc_init(0,1,0);// 时钟芯片初始化

这样,就可以使用DS1307时钟芯片内部的时间函数了其语句如下:

写入时间函数: rtc_set_time( 时, 分, 秒); // 时间初值

rtc_set_date( 日, 月, 年); // 日期初值

调用时间函数: rtc_get_ time(&ho,&mi,&se); // 调用时、分、秒自定义名函数

rtc_get_date(&date,&month,&year); // 调用日、月、年函数

3.2电源定时控制段的编程思路

对于电源定时控制时间段的编程可以有两种方案来实现:第一种方案是根据要控制的两个“时刻点”进行通断操作;思路是:当实时时间等于第一个时刻点时开关接通,当实时时间等于第二个时刻点时开关断开。设要控制两个时间段,如图2 (a)所示,在0-24h的坐标轴上变量X为当前时间变量,A1为第一时间段的起始值,B1为第一时间段终止值;A2为第二时间段的起始值,B2为第二时间段的终止值。Y为输出变量。当实时时间变量X等于第一时间段起始值即X=A1时Y=1, 输出接通;当实时时间变量X等于第一时间段终止时B1时即X=B1时Y=0, 输出断开。图2(b)为程序流程图。

第二种方案是根据要控制的时间段进行通断操作;如图3(a)所示。思路是直接判断实时时间X是否在设置的时间范围内;满足该条件开关接通,否则,开关断开;即第一时间段用语句: if(X=A1&&X

通过上述原理分析可知方案1是以 “时刻点”为开关转换的依据,虽只用了一个输出变量Y,但其可靠性较差。所以,本次设计采用了方案2,即以“时间段”为判断的依据,虽每个时间段都有一个辅助变量,但只要实时时间在“时间段”范围内, 逻辑关系就不会错位。

3.3按键锁设计

时间控制装置在按键布置上只采用了两个ANS和AN按键,前者用于参数设置后者用于参数调整,可直接进行调表和改动控制时间段的数据,这样大大方便了用户的使用;但也存在问题,数据的安全性降低了,闲散人员的不经意操作会出现实时时间和控制时间的改变。

4结束语

论优化设计与工程建设投资控制 篇10

1.设计方案直接影响投资

工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段，而在项目做出投资决策后，其关键就在于设计。

据研究分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但这少于1%的费用，投资的影响却在75%以上。单项工程设计中，其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用，对投资又有较大影响。

如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等，都存在着技术经济分析问题。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价5%～10%，甚至10%～20%。

2.设计质量间接影响投资

据统计，在工程质量事故的众多原因中，设计责任占40.1%，居第一位。不少建筑产品由于缺乏优化设计，而出现功能设置不合理，影响正常使用；有的设计图纸质量差，专业设计之间相互矛盾，造成施工返工、停工的现象，有的造成质量缺陷和安全隐患，造成极大的投资浪费。

3.设计方案影响经常性费用

优化设计不仅影响项目建设的一次性投资，而且还影响使用阶段的经常性费用，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修费等，一次性投资与经常性费用有一定的反比关系，但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。

二、优化设计运用困难的成因

1.政府主管部门对优化设计监控不力

长期以来，形成了一种设计对业主负责，设计质量由设计单位自行把关的观念，主管部门对设计成因缺乏必要的考核与评价，有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题，只有等出现了大的技术问题才来追究责任，而方案的经济性则问及更少。

另外，对于设计市场管理不够，越级、无证、挂靠设计而导致设计质量下降的问题时有发生，加之由于设计工作的特殊性，不同的项目有各自不同的特点，所以针对不同项目，优化设计的成果缺乏明确的定性考核指标。

2.业主要求优化设计的意识不强

目前，业主往往把投资的控制重心放在施工环节上，而对设计环节重视不够。其原因如下：

一是对于设计影响投资的重要性认识不够。

二是无法很好地选择设计单位。

三是业主专业知识上的限制，对设计方案难以从优化的角度提出要求或疑义。

四是有些业主经济实力雄厚，项目建设赶时髦，求新颖，根本不提优化要求及应达到的目标不明确，要求出图时间紧，又压低设计费用，从而也影响了优化设计的开展。

3.优化设计的开展缺乏必要的压力和能力

设计经营市场公平竞争的氛围不足，设计单位的重心不在技术水平的提高上，设计上只要不出大的质量问题，方案的好坏、造价的高低关系不大，使优化设计失去压力。

由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取，几乎跟投资的节约和设计的质量的优劣无关，导致设计方案追求高标准，随意加大安全系数，造成投资浪费。

相反，设计单位即使花费了较多的人力、物力，优化了设计方案，给业主节约了投资，但也不能得到应有的报酬，有时设计费反而少了，从而挫伤了优化设计的积极性。

4.优化设计运行的机制不够完善

流量分析与控制系统的设计与实现 篇11

随着宽带接入技术的发展, 宽带用户的数量及带宽均呈现很快的增长。如此庞大的用户需求强烈刺激各类信息业务的发展, 对IP网络的结构和容量都提出很高要求。

宽带服务的日益普及, 使得各互联网业务种类也不断推陈出新, MPLS/VPN、宽带流媒体、IPTV、3G、4G等技术和业务的实现都需要有一个良好的网络环境作为基础。与业务持续丰富增长相反的是, 运营商的建网成本逐步降低, 新兴的运营商可以很容易加入到市场中。同时, 运营商之间的业务互相渗透, 使竞争更加剧烈。

为了传输丰富大容量数据内容, 保证业务质量和用户的体验感, 网络服务供应商需要一个更快速、更智能化的网络———这个网络有很强的应用性, 能对带宽的使用状况一目了然, 并对使用状况进行控制, 从而确保网络的服务质量。对于企业、政府部门和教育部门这些宽带接入与IP网络服务的使用者而言, 这样的网络控制也同样适用。

在这样的背景下, 如何设计部署流量分析与控制系统成为当前热门的研究课题之一。

2 系统设计与实现

2.1 问题提出

网络的不断发展和开放, 带来的不仅是带宽利用的威胁, 随着高强度加密技术、黑客技术的普及, 给最终用户、网络带来多方位的安全威胁。目前网络中存在问题主要体现在几个方面。

(1) 电信业务部署越来越灵活, 而监管不到位 , 网络建立起来后, 运营商对于网络上的应用失去了掌握能力。

(2) 无监管的Vo IP业务、无限制的P2P及不受控的宽带私接, 造成基本电信业务收入、带宽利用等威胁, 同时随着高强度加密技术、P2P技术和IM技术的结合, 给电信网络带来更多的管理技术难度和成本。

(3) 僵尸网络的逐渐规模化 , 引发越来越多的网络扫描、攻击 (DDOS) , 制造越来越多的垃圾邮件。

(4) 垃圾邮件占用网络带宽 , 造成邮件服务器阻塞 , 降低网络运行效率, 垃圾邮件传播非法内容以及病毒和蠕虫, 扰乱社会秩序和危害网络安全。

(5) 网络上恶意、不健康的有害站点不断增加 , 社会问题日益突出, 网络环境需要绿化。

2.2 功能需求

解决上述问题的基础就是对网络内的流量进行深度分析, 这也是对IP网业务流量进行检测和控制的技术前提。

目前, IP网流量分析与控制系统的功能需求主要有几个方面。

(1) 网络及用户可视化 :流量流向分析、用户行为分析。

(2) 业务控制 :虚拟运营Vo IP监控、共享接入监控和P2P监控。

(3) 安全需求 :DDo S防御、Bot Net/Worm检测、Spam检测、URL过滤。

(4) 增值需求 :P2P、广告推送、缓存、安全等业务的增值服务。

2.3 系统架构设计

系统通过分光器及光纤放大器设备对链路进行分光, 将10G POS链路的流量复制一份到SIG前台系统。2台SIG9280E实现数据的采集和处理 , 将分析后的数据上报到后台管理服务器群, 同时按照管理中心下发的策略对共享接入、Vo IP、P2P等行为控制以及执行Web页面推送等动作。具体系统架构图如图1所示。

当SIG监控中心发现DDo S攻击上报管理中心, 管理中心触发清洗指令时, 自动发布BGP路由将去往被攻击的目的主机IP的所有流量牵引到清洗设备, 通过多种检测防御技术将攻击流量过滤, 把用户的正常业务流量在回注到现网中。所有SIG共享后台服务器群, IP可达即可, 对采集的数据进行分析和统计, 并实现管理等功能。

2.4 实现功能

2.4.1 流量监控功能

(1) 分析各种应用带宽使用 :通过实时、长期监控图表 , 发现各种 应用使用 带宽的规 律和异常 应用流量 (Ping、病毒或DDos攻击) 。

(2) 分析网内、网外IP用户的带宽使用 : 监控每个网内外IP用户、IP网段的带宽使用规律、入网和出网流量情况。

(3) 关键应用的Qo S控制 :通过可靠的Qo S控制 , 对关键业务进行保障, 对非关键性应用进行限制。根据监控的规律, 基于时间动态的配置策略, 保证在不同时段的基于源地址、目的地址、应用、时间等进行控制。

(4) 网络安全监控 :发现异常流量和连接数并进行控制, 使异常流量对正常网络应用的影响降到最低, 找出网络安全威胁的具体session、源地址、目的地址、端口号等。

2.4.2 流量统计分析

针对各类管控策略分别统计实际流量、通过流量、丢弃流量, 按照多元组灵活进行策略定义, 根据灵活定义的汇聚条件进行即时的组分和流量分析;对GPRS网络中设备 (SGSN、GGSN) 、区域 (地市区县) 、位置 (LAC和小区) 的流量和业务统计分析, 发现业务热点区域和拥塞小区;分析2G/3G手机、上网卡和终端不同用户群体的上网流量、质量和业务喜好;按不同时间段, 对负载分担链路、大小类业务组分、区域流量组分进行对比和趋势分析。

采用DPI检测技术, 通过七层特征检测结合行为特征检测技术保证流量识别的准确性。主要涉及到的检测方式包括:端口检测、应用层特征分析、高速协议解析、关联识别和基于行为特征的检测。

2.4.3 流量清洗

(1) 对于去往被保护的目标系统或区域的数据流量, 采用不同的防御机制准确识别和拦截已知或未知的DDo S攻击, 同时高速转发合法的数据 , 而不影响关键业务的运转。

(2) 流量建模 :某些DDo S攻击发生时往往会造成网络流量突增, 流量曲线远远偏离正常业务流量行为趋势。通过统计学的方法建立网络流量模型, 作为分析网络监控状况的基线。在网络流量变化的过程中, 智能化的动态调整流量模型, 以适应正常业务增长造成的网络流量变化规律。

(3) 反欺骗 :对数据包源地址和端口的正确性进行验证, 同时在统计和分析的基础上对流量提供针对性的反向探测。

(4) 协议栈行为模式 :根据协议包类型判断其是否符合RFC规定, 若发现异常, 则立即启动统计分析机制;针对不同的协议, 采用专有的协议栈行为模式分析算法, 决定是否对数据包进行过滤、限制或放行。

(5) 用户行为模式 : 根据某些特殊 协议类型 , 如DNS、HTTP等启用用户行为分析模式算法机制 , 进一步对不同协议类型的DDo S攻击进行防护。用户行为分析主要对用户的行为进行不同粒度的分析, 同时针对网站访问流量进行统计排名以及进行内容分析, 通过分析统计用户不同协议的流量等技术挖掘用户潜在的兴趣爱好。SIG提供用户行为分析功能, 通过分析网络流量, 统计网络热点, 发掘业务增长空间。通过分析用户行为, 统计用户兴趣, 为个性化运营提供依据。

(6) 带宽控制 :对经过系统净化的流量进行整形输出, 减轻对下游网络系统的压力。

3 结束语

流量分析与控制系统通过深入分析网络中的业务流量, 并对业务流量统计数据进行深入挖掘, 可以为业务区分和业务质量控制提供支撑, 为网络优化改造提供重要的参考依据, 并且可以指导新型增值业务的开展, 是运营商网络向智能管道演进的重要手段之一。

摘要：随着宽带接入业务的迅速发展, 宽带用户的数量及带宽都有很快的增长, 运营商迫切需要对网络进行精细化管理。流量分析与控制系统通过对业务流的分析识别, 感知网络中的各种业务及用户行为习惯, 进而对P2P等业务流量进行管理, 使运营商保持在价值链中的主导地位, 避免被管道化。本文通过对运营商现网问题分析, 结合流控关键技术, 提出了流量分析与控制系统平台的设计与实现方案, 为流控类工程的设计部署提供了借鉴和参考。

关键词：流量分析,DDOS,DPI

参考文献

[1]杨合林.流量分析和控制技术的研究与系统建设.科技传播, 2012年第21期.