城市设计控制论文

城市设计控制论文（通用12篇）

城市设计控制论文 篇1

1 引言

控制性详细规划在整个规划体系中起着承上启下的作用, 实践中控规涉及城市设计的内容较多。由于当前控规编制缺乏城市设计研究, 造成了控制指标制定不尽科学、控制手段执行不力等问题, 在实施过程中面临着失控的危机。这种状况不仅阻碍了控规的顺利实施, 同时对城市空间环境也造成了诸多不良影响。因此, 研究体现城市设计内容的引导性控规指标, 具有很大的实践意义。

2 控制性详细规划与城市设计关系

2.1 控规中的城市设计因素。

控规中的几乎所有控制指标都与城市设计有关, 所以控规与城市设计两者具有一种天然的联系性, 深入的城市设计研究, 能对控制指标做出有效指导和起到完善作用。

2.2 城市设计中的控制性因素。

城市设计成果不仅包括城市空间形态设计内容, 同时更加强调制订城市设计准则、指导纲要等管理控制性要求。控制引导越来越成为城市设计实施过程中策略制定、信息反馈、控制调整的重要手段。

2.3 控规与城市设计在内容上的密切联系。

控规所采用的规定性指标与城市空间环境密切联系;控规中形成建筑外观特征的引导性指标与建筑体型环境紧密联系。城市设计研究内容与控规内容具有很大程度的同一性, 控规内容的科学性建立在城市设计研究的基础之上, 城市设计研究是控规工作中十分重要的组成部分, 它对促进控规的完善和深化有着重要的作用。

3 控制性详细规划中城市设计指标控制

3.1 城市环境容量控制指标

3.1.1 容积率控制。

在城市设计指导下进行容积率分区控制。控规应以成熟的城市设计方案或设想为根据, 确定容积率指标。不同区域根据不同的城市设计构思, 就会有不同的容积率分区。在城市滨水或靠山等环境景观要求较高的区域, 需要将容积率控制在一个较低的水平;在城市传统保护区或有保留价值的城市旧城区域, 由于考虑保护规划区城市肌理和整体空间格局的需要, 也需要将其设定为一个容积率较低的区域;对于城市中心区域, 由于大型商业服务设施、文化娱乐设施用地较为集中, 可以将其设定为容积率较高的区域。

3.1.2 绿地率控制。

深化地块绿地率控制, 规定地块绿地率控制标准和要求, 提供绿地一般的植被配置参考, 根据不同用地性质地块公共空间和景观的需要, 提出特定的绿地布置要求及绿化建设的时序原则。如城市滨水地区地块强调通过绿地建设将自然水景引入规划区域;城市中心区地块则应考虑绿地布置结合城市开敞空间、道路系统的建设, 提高使用的舒适性。

3.2 城市实体空间控制指标

3.2.1 建筑空间密度控制。

在常规的操作下, 一直是以二维平面建筑密度的限定来控制城市三维实体空间, 忽视建筑空间密度的存在, 且常以这样的一条规律作为建筑密度界定的依据之一, 即在容积率确定的情况下, 建筑层数越高, 建筑密度越小;建筑层数越低, 建筑密度越大。但关键是, 当建筑物垂直投影总面积确定下来时, 建筑密度就己经成为定值, 不会因为建筑层数的改变而变化。这样的规律只有在建筑的各层平面不发生面积变化的情况下才适用。我们所要控制的建筑空间密度与建筑的平均楼板面积有关, 即建筑空间密度=平均楼板面积/用地面积。

3.2.2 建筑空间密度与建筑密度综合控制。

建筑密度和建筑空间密度控制内容没有必要在整个规划区域内强求统一, 用地性质不同, 控规的控制重点和两者的控制力度应该允许有所区别。商业金融应该严格控制建筑空间密度, 适当放宽对建筑密度的限定。文化娱乐用地面积上相对充裕, 只控制建筑密度就可以满足城市空间的要求。

因此, 城市实体空间控制应该针对用地性质的不同区别对待, 以建筑对城市实体空间的影响程度为判断的依据, 抓住主要矛盾确定控制手段。

3.3 建筑形态控制指标

3.3.1 建筑高度控制

1) 从街道空间角度控制建筑高度。在街道空间D/H值控制研究中, 日本建筑师芦原义信认为1≤D/H≤2是空间的最佳比例, 这是个值得借鉴的经验数值。在高层建筑投影面积控制研究中, 上海市的作法值得借鉴:

A≤L× (W+S)

其中, A-建筑以1:1.5的高度角在地面上投影的总面积;

L-建筑基地沿道路规划红线的长度;

W-道路规划红线宽度;

S-建筑后退距离。

2) 街道空间宽高比与建筑最佳高度协同控制。街道空间宽高比与建筑最佳高度协同控制的方法是:先通过城市设计整体研究, 对规划区进行分地块建筑高度控制, 提出各个地块建议的建筑最佳高度。然后, 将地块建筑最佳高度值与沿街建筑高度控制值进行比较, 修正沿街建筑高度控制数值。

3.3.2 建筑体量控制方法。

对于低层、多层建筑的体量进行控制, 首先需要明确与建筑体量相关的控制要素。控规可通过建筑最大外墙面宽分类控制的方法实施小尺度空间格局地块的建筑体量控制。

对于高层建筑体量主要在以下三方面进行控制:第一, 高层建筑塔楼外墙控制线;第二, 高层建筑塔楼平均楼板面积和建筑高宽比;第三, 高层建筑裙房的位置及高度。

3.3.3 建筑形式和色彩控制指标

1) 选定参照建筑。参照建筑的选择, 有以下几个原则:艺术性原则, 要丰富城市空间环境;代表性原则, 它应是某一时期特定风格的代表作;历史性原则, 它应在城市建设发展史上具有一定的历史地位或与重大人物、事件相联系;延续性原则, 它的存在应使周围环境具有一种历史沿革上的延续感。具有以上特征的这类建筑是城市特色的载体, 可对其周围一定范围内建筑的形态设计产生影响。

2) 分级确定控制区域。控规对建筑形式和色彩的控制要求, 不能一概而论, 应在规划范围内根据不同的用地性质和所处的不同位置有区别的对待。根据控制对象的重要性差异, 可进行如下分区:重点控制区, 它要求控规对建筑形式和色彩做出较详细要求, 并严格执行;一般控制区, 在整体统一协调的前提下, 由下一层次规划或建筑设计自由决定;自由选择区, 控规对这类区域在建筑形式和色彩方面无具体控制要求, 设计可自由发挥。

3.4 交通引导性指标

3.4.1 机动交通组织。

在城市总体交通规划的指导下, 控规中合理组织规划区域的交通线路, 包括货物装卸线、公交线、市政交通线, 保证人们集散方便、货物顺畅运输, 并能满足消防、防震等抗灾应急的需要。此外, 城市面临自行车、自备车、外来车、公交车的停车问题, 控规中需要保证数量充足的停车泊位, 同时注意停车场库设施使用的方便性和视线掩蔽。

3.4.2 步行交通组织。

在控规的相关图纸中需清晰表达重要步道系统的具体位置和宽度设置。步行交通组织还需重视交通转换点的设置, 包括自行车与行人、公交车与行人、地铁与行人的交通转换以及不同高度层面上的步行交通的衔接。

3.4.3 道路交通设施控制。

在控规中加强交通设施无障碍设计控制, 突出以人为本的观念, 交通设施与人行活动相关的部分应具有人性化的尺度。加强交通设施绿化建设, 在交通设施上设计一定的绿化空间, 对改善城市环境和交通设施形象大有益处。

结语

我国控规经过近二十年的发展, 逐步走向成熟, 同时也暴露出许多的问题, 很多都与城市设计研究内容相关。将控规中的控制内容与城市设计方法研究普遍联系的基础之上, 完善控规内容、提高控规控制能力, 构筑控规中城市设计方法的研究框架, 在规划编制过程中使用城市设计方法是控规的发展趋势和必然需求。

摘要：本文揭示了控规规定性和引导性指标与城市设计的联系, 从环境容量、空间实体、建筑形态和交通引导四个层面指标进行阐述城市设计思想融入控制性详细规划编制中的控制手段。

关键词：城市设计引导,控制性详细规划,指标控制

参考文献

[1]夏南凯, 田宝江.控制性详细规划[M].上海:同济大学出版社, 2005

[2]张志斌.提高控制性详细规划实效性的规划编制方法探索[J].现代城市研究.2007.10

[3]运迎霞.控制性详细规划中城市设计层面的指标体系更新思考[J].华中建筑.2007.7

城市设计控制论文 篇2

关键词：主电路 控制电路 电动机 接触器 保护环节

一、前言

在生产中，机械设备的使用效能与电气自动化的程度有密切关系，尤其是机电一体化已成为现代机械工业发展的总趋势，所以要搞好几点工作就应当掌握生产工艺电气控制线路的设计。

首先要了解生产工艺对电器控制提出的要求，其次要了解生产机械的结构、工作环境和操作人员的要求等。

在进行具体线路的设计时，一般应先设计主电路，然后设计控制电路，信号电路及局部照明电路等，初步设计完成后，应仔细检查，看线路是否符合设计要求，并尽可能使之完善和简化，最后选择电气型号和规格。

二 、设计讨论

1.控制线路的设计要求

不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同。

一般应满足以下几点要求：

1.1应能满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作;

1.2线路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路;

1.3操作、调整和检修方便;

1.4具有各种必要的保护装置和连锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故。

2.控制线路的设计方法

电气控制线路设计方法有两种，一种是经过效验设计法，它是根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节线路直接进行设计。

这两种方法比较简单，但对比较复杂的线路，设计人员必须具有丰富的工作经验，需绘制大量的线路图并经过多次修改后才能得到符合要求的控制线路;另一种为逻辑设计法，在此不做讨论。

对于各种控制线路，都有一个共同的规律，拖动生产机械的电动机的启动与停止均由接触器主触头控制，而主触头的动作则由控制回路中 接触器线圈的通电与断电决定，线圈的通电与断电则由线圈所在的控制回路中一些常开常闭触点组成的“与”、“或”、“非”等条件来控制。

下面我们以经验设计法设计控制线路。

某机床有左右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机拖动，另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动，加工工艺是在开始工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给，进给到指定位置自动停止，再由操作者发出指令滑台快速返回到原位置自动停车。

要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后启动，而在滑台电动机正向停车时也停车。

2.1电路设计

3.尽可能减少电器数量、采用标准件和相同型号的电器。

当控制额支路较多，而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。

4.多个点起的依次动作问题

在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路。

5.可逆线路连锁

在繁琐的操作可逆线路中，正反向接触器之间不仅要有电器连锁，而且要有机械连锁。

6.要有完善的保护措施

在电气线路控制中，为保证操作人员、电气设备及生产机械的安全，一定要有完善的保护措施、常用的保护环节有漏电、短路、过载、过流、过压、失压、低电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。

四、结论

电气控制线路设计灵活性强，要经常性的读解、分析书本中典型的控制电路。

在设计完电路后 ，务必反复校核，然后再模拟板上进行实操接线，观察是否能安全、可靠、稳定的运行，合理化试车成功的控制电路在机械加工和化工生产中节约了人力、物力资源，给一个企业创造了良好的生产工作环境。

参考文献

[1]《电气控制技术》 化学工业出版社.

设计交底与造价控制 篇3

【关键词】设计交底；造价控制

【Abstract】Design Details is the process of recording and design units and construction projects parties involved in the exchange， but also a continuation of the project design process， the author tests， design the different stages of cost control staff on how to play its due role， how to design the tests， construction project cost control analysis and make recommendations.

【Key words】Design Details；Cost Control

1. 前言

（1）作为建设项目成本控制的参与者，我们常常会谈及全过程造价控制，而在全过程造价控制的各个阶段中，尤其值得关注的是设计阶段的造价控制。但事实上，造价控制人员却很难参与到设计环节中，况且设计人员往往要依据各项指标、业主要求、设计成果的安全性及其它方方面面的因素综合考量而定，经济性的兼顾度难以周全。故而笔者认为，设计交底是造价控制的良好切入点之一。

（2）设计交底是工程建设项目实施过程中，由设计人员及其他相关人员参与的一项技术活动，通常泛指开工前建设项目各个参与方针对施工图会审后，形成的技术交底资料。实际上根据项目建设中不同的阶段及不同的参与人员大致可分为三种技术交底的类型（见附表）；针对每种设计交底类型所对应的特点，我们项目管理（造价控制）人员应因地制宜，积极参与其中，尽最大努力优化成本，并同时满足其他各项要求（见表1）。

2. 项目方案设计阶段

（1）项目方案设计是设计方提供给建设方概念性、方向性的设计成果，建设方与设计方交流设计理念、设计思想的过程即为该该阶段的技术交底过程。在这个过程中，作为项目造价全过程控制人员，提供各可行方案的经济性比选尤为重要，例如：在容积率、绿化率指标符合规定前提下，住宅项目高层与小高层的经济指标比较；在满足使用功能及业主要求的前提下，单层厂房的跨度设置，多层厂房的层高、檐高设定等，都直接会影响到项目经济性。笔者曾在结算审计过程中，碰到这样的实例，一个厂区多幢轻工业多层厂房因檐高为18.1m刚好达到二类工程标准，使工程类别上升一类，而业主对该厂房的层高、檐高并无特定要求，檐高降低0.2m对使用功能毫无影响，但却可以降低建安造价1.2%。可见方案比选比较的不仅仅是项目方案的可行性、建筑效果以及实用性等，还要兼顾到其经济性。

（2）方案的优劣也直接影响到项目的整体效果。许多城市的地标性建筑不仅是外观上面有很高的“颜值”要求，更是一座城市的名片。设计者往往要根据建筑自身定位、业主要求及资金状况、以及当地的地域区域文化、人文历史等综合考量。例如笔者所在城市的地铁站台就以江南水乡文化融入设计，以古运河、水弄堂为基调，既有文化底蕴和内涵，又兼顾项目经济性。每个站台的方案设计建设方与设计方都多次交底，并在网上公示，征求社会意见，与广大市民“交底”，形成良性互动交流。

3. 图纸设计阶段的交底

无论是扩初设计，还是施工图设计，都是项目成本控制的关键阶段。扩初设计形成的造价成果是扩初概算，施工图设计形成的造价成果是施工图预算，建设方往往会根据扩初概算对施工图设计进行修正。这个阶段设计交底，我们造价控制人员应积极参与，由于这个阶段尚未确定施工单位，所以不会有施工单位提出增加造价的设计建议，我们应对设计的各项指标、参数进行分析、评判，对各种施工方案进行比选建议（见附表）。交底之交即为交流，设计人员交流设计理念思想；建设方交流项目建设要求；造价人员交流如何兼顾项目经济性。例如，蠡湖之畔的无锡大剧院演奏大厅的内墙装饰材料对吸音有较高的要求，国内音乐厅装饰的吸音材料有许多，在扩初设计交底中，设计方与项目管理方沟通，主观演厅在墙、地面大量采用有江南特色的竹子，“以竹代木”既低碳环保、防腐防蛀，又有很好的吸声、反声功能。无锡宜兴盛产竹子，建设成本明显降低，无锡又地处江南，吴地遗韵的丝竹之情在设计元素中得以展现，可谓一举两得（见表2）。

4. 施工（开工）阶段的设计交底

（1）这个阶段的交底参与人员发生了变化，施工方在认真参研了施工图后，会针对设计图纸在施工过程中有可能出现的问题、建筑图与结构图设计节点的矛盾以及设计细节不明确之处与设计单位、建设单位、监理单位、跟踪审计单位交底、洽商，并形成相应的设计交底记录。图纸设计交底记录是设计文件的一部分，是对设计细节可行性的解释，更是以后工程结算的重要依据，故此在此环节对设计交底细节的把握会直接影响到工程造价。对于施工单位提出的只利于施工方便而大幅度提高造价的设计修改，跟踪审计人员要以专业视角予以建议。例如，有些施工方会提出二次结构采用植筋工艺，原设计施工图及钢筋施工规范并无强制要求，若设计交底同意此方案会大大提高施工成本，二次结构加固筋是预埋还是植筋完全是施工单位自行定夺的施工措施，不应业主买单。又例如，有些项目今后会有精装修或二次装修的计划，就可在设计交底中提出建筑做法中涉及装修部分土建施工单位暂时不做，等二次装修再由装饰施工单位根据装饰要求施工，可避免重复投资。

（2）目前，大多数公开招标的建设项目采用的是固定单价模式，在施工图设计交底前，造价控制人员应先充分研究招标文件、投标文件、合同条款等，对于不平衡报价的子目在交底中予以关注，避免交底时增加这些子目的工程量。例如，钢筋电渣压力焊接头，根据计价表（定额）投标报价一般比实际发生成本高，施工单位为施工便利及增加利润，交底时会建议？12以上纵向钢筋均采用电渣压力焊，而图纸或钢筋规范一般无此要求，电渣压力焊接头数量的增加直接导致最终结算造价增加，这就要求参与交底的各方对交底中施工要求变更及解释加以商榷，严格控制项目成本。

综上所述，建设过程中不同阶段的设计交底对工程造价均有一定影响，如何兼顾好交底对项目实施效果以及成本控制这把双刃剑，是放在我们造价控制人员面前的课题。项目建设具有一定的过程性，我们应当从小处入手，找准造价控制的切入点，为项目的顺利实施尽心尽责，力求设计完美、施工严谨、管理科学、控制合理。

分散控制系统过程控制的设计研究 篇4

关键词：分散控制系统,过程控制,信息通信,控制变量

在完成集中监控的过程中, 计算机控制可以实现信息通信和高级控制等功能, 其较高的控制精度大幅提高了生产过程的综合质量控制效率。然而, 在大型工厂中, 计算机控制过度集中, 事故发生的概率也相对集中, 如果控制系统发生故障, 则操作、控制、监视等都无法进行。分散控制系统集中了计算机控制系统和常规模拟仪表的优势, 可进一步提高控制系统的可靠性和安全性, 因此, 加强有关分散控制系统过程控制的设计研究, 对于改善分散控制系统应用质量具有重要的理论和现实意义。

1 分散控制系统应用的关键技术

1.1 分散型集中控制技术

1.1.1 分级分布式设计结构

该系统采用过程控制、优化控制、自适应控制和工厂管理4级分布式策略, 选用分级梯阶结构, 依据工业生产装置的不同布局, 将其划分成多个单元, 并且各单元可独立实现本区域内的对象过程控制。系统通常包含操作站、过程接口单元、管理计算机、过程单元和高速通讯网络5个部分。

1.1.2 集中控制

系统内不同级和不同层间实施数据通信构成了一个完善统一的整体。不同模块之间是利用通讯总线连接实现通讯的, 而各单元利用过程控制网络实现数据传输, 操作站则对过程实行集中显示、操作和报警。

1.2 工业自动化控制技术

对于连续的模拟量控制系统, 依据反馈控制原理, 采用PID控制规律, 对获取的输出量与设定量间的误差-时间函数实行比例、微分、积分处理, 并将处理结果作为控制量, 完成电路放大、转换工作后, 其又可作为控制信号对执行器的动作实行控制, 持续修正控制量与被控量间的偏差, 进而实现对被控量的调控。

1.3 图形化组态

图形化编程语言是以C语言为基础进行二次开发, 进而形成语言。在采用这种语言编程时, 通常不用编写程序代码, 而是采用流程图, 尽量采用技术人员经常使用的概念、图标和术语, 利用“图标”替换“文本指令”。这样做, 可以大幅度地改善工作效率。在设计可视化程序时, 技术人员仅需调用“图标”, 然后使用“连线”表示数据的流向, 这样编程工作就更加简便、直观。

1.4 系统组态

依据设计要求, 在系统软件和硬件的支持下, 整体采用系统组态软件提供的计算、填表和绘图等功能, 事先组织好各类硬件设备和软件功能, 以保证系统按照预定状态运行。也就是说, 利用集散控制系统支持的功能模块、编程语言、组态编辑软件构成标准的操作界面和系统结构, 由此完成过程集中控制、数据集中显示和数据通信。

2 分散控制系统过程控制的设计

过程控制设计的主要目的是从整体角度出发, 对不同操作单元的整个过程构建提供操作策略和建议, 其涉及的研究内容包含异常状态处理策略、控制系统内不同变量关系协调、控制变量选择等多种确保工艺稳定操作的措施和方案。在此, 以化工控制过程为例, 结合相关过程控制分析设计工具, 具体介绍了系统过程控制的设计过程。

2.1 目标函数和操作限制条件的确定

在指定标准控制结构前, 应先确定过程控制的操作目标和各类与产品质量、安全因素等相关的限制条件。通常情况下, 可将目标函数定义为标量成本函数J, 并且在一定时期内持续稳定, 当然, 如果商品价格和市场环境出现变化, 则J的表现形式也可随之改变。限制条件是确保产品质量和生产安全的基本控制目标, 其主要受设计强度、大小尺寸等操作物理条件和工艺条件的影响。

2.2 分析自由度

在分析自由度的过程中, 要先统计全部过程中可自由操作的、独立操纵变量的个数, 然后提出稳态效应较差的操纵变量。比如, 缓冲罐液位稳态效应较低, 但是, 需要对其调控, 所以, 其将消耗稳态自由度。另外, 在此过程中, 还需要优化步骤1, 测定条件中的积极约束和简化梯度各自的维度, 以方便随后选择被控变量。

2.3 选择被控变量

被控变量是指分层梯阶控制结构中的一级被控变量y1, 也就是综合考量需保持在设定点的变量。在运用该控制变量时, 可将其分成用于自主优化的被控变量和积极约束相关的变量两部分。在此, 可以采用一般框架, 也就是建立最优性必要条件为被控变量, 对于无法获得最优性必要条件的, 则选用可测变量的函数关系近似方法来确定。

2.4 构建常规控制回路

在确定控制回路和二级控制变量时, 可依赖于工程师的直观测量和工艺过程的特性来确定。常规控制层的主要目的是简化监督控制层的控制任务, 并控制底层扰动, 两层间主要利用串级控制方式完成交互。常规控制回路是一种必须的控制手段, 而对于较小规模的过程, 可将常规控制与监督控制相结合, 共同发挥控制功能。

2.5 变量配对

这一步主要是配对主要控制变量y1及其操纵变量 (也就是常规控制层被控变量的设定点) , 如果控制系统相对简单, 则可以直接实现被控变量同原始操纵变量的配对。在配对过程中, 可以依据VI-EID配对准则, 利用相关分散控制结构设计方法直接获取最佳配对方案。如果能得到过程的扰动模型, 则可以深入分析分散控制系统的扰动抑制特性;如果计算过程较慢或利用不同方法得出的配对方案有矛盾, 则可以经过多目标优化配对算法深入分析后, 确定最终的配对方案。在此过程中需要注意的是, 如果采用MPC控制方式, 则可以不完成这一步骤。

2.6 依据要求构建RTO优化层

如果设计好的控制结构已经同时具备控制和优化的功能, 则可以依据运行要求选择是否采用RTO优化层。通过对相关实验数据分析发现, 即使不存在RTO优化层, 依据某些方法设计的控制结构仍然可以实行自主优化。

3 结束语

过程控制结构的设计质量将直接影响分散控制系统功能的发挥和企业效益的实现。因此, 相关技术和设计人员应加大对有关分散控制系统过程控制的研究力度, 不断总结过程控制设计方法和关键技术措施, 以逐步提升分散控制系统的运行水平。

参考文献

[1]邓红霞.DCS集散控制系统设计组态及应用[D].上海:华东师范大学, 2009.

[2]江安伦.基于DCS的造纸自动化控制系统的设计与实现[D].上海:上海交通大学, 2010.

城市设计控制论文 篇5

摘要：工程建设项目具有资金投入大，建设周期长等特点，这决定了项目在建设周期内的各环节实施造价控制难度的增大。而工程建设项目在设计阶段的造价控制在项目整个建设过程中起着决定性作用。因为工程建设项目在全寿命周期内，设计阶段虽是耗费时间与资金最少的阶段，但却是对项目投资产生影响最大的阶段。以下文章就对设计阶段造价控制展开探讨。

关键词：国内外优化设计与工程造价控制的现状;设计阶段造价控制措施

在工程造价控制中，往往会忽视了设计阶段工程造价控制的重要性，设计阶段是造价控制的关键阶段，是能动控制工程造价的最佳切入点，必须将造价控制的重点转移到设计阶段。最佳造价控制效果需要综合运用各种方法，文章首先分析了国内外优化设计与工程造价控制的现状，然后提出了设计阶段造价控制的有效措施，供大家参考借鉴。

1建设工程优化设计与工程造价控制的现状

1.1国内的工程优化设计与工程造价的现状分析。我国在工程优化设计方面开展的工作在起步阶段，实施的阶段重点在审图公司提出意见后和现场出现问题后才展开图纸优化设计，往往是做事后修补的工作。优化图纸的层面只在施工图阶段优化较多。还有情况下是当施工图出来后进行造价预算，当发现造价成本超出预算后展开图纸优化，这时面临即将开工的现状，安排图纸优化设计往往时间仓促，来不及全面的优化图纸，造成工程造价和工程质量的效果方面未能很好的把握平衡。

1.2国外的工程优化设计与工程造价的现状分析。国外的工程优化设计方面开展得比较成熟，对工程优化设计能安排专业的顾问公司对项目的工程设计进行全程优化监控和设计。另一方面，工程的管理体制比较成熟。例如美国的有完善的建筑师学会，采用注册建筑师的管理体制，对工程设计的负责人不仅对设计的效果做把控，更需要对工程造价的控制做考核，注册建筑师对工程项目不停留在设计阶段，更需全面负责工程各个实施阶段，对工程设计中出现浪费成本的问题能及时并较早的发现，这样的体制下培养出来建筑师的综合素质高，成本意识强，深受建设单位的信赖。

2设计阶段造价控制要点

设计阶段，做好技术与经济的统一是合理确定和控制工程造价的首要环节。必须要采取必要的措施，充分调动设计人员和工程经济人员的积极性，使他们密切配合，严格按照设计任务书规定的投资估算，利用技术经济比较，在降低和控制工程造价上下功夫。工程经济人员在设计过程中应及时地对工程造价进行分析比较，反馈信息，能动地影响设计，控制设计阶段的造价主要从以下几个方面考虑：

2.1建设单位需对设计成果设立明确的经济效益目标。建设单位对设计成果要有明确的设计任务书，在设计任务书中不仅要求常规的设计规范和设计时间，更重要是把经济指标明确提出，包括选择的设计标准，设备的选型参数，建设面饰材料的选择等参数要有详细的要求，保证设计成果体现建设单位的设计需求，减少了设计变更的可能性，大大的提高建设单位的管理效益。

2.2增强设计标准和标准设计意识。设计是技术和经济上对拟建工程的实施进行的全面安排，也是对建设项目进行规划的过程。利用优秀的设计标准规范进行设计有利干降低投资、缩短工期。

2.3优化设计方案，有效控制工程造价。在设计阶段设计质量、深度是否达到国家标准，功能是否满足使用要求，不仅关系到建设项目一次性投资的多少，而且影响建成交付使用后经济效益的良好发挥，如产品成本、经营费、日常维修费、使用年限内大修费部分更新费用的`高低，还关系到国家有限资源的合理利用和国家财产以及人民群众生产财产安全等重大问题。据统计，设计费只占工程全寿命费用1%不到，正确的决策的条件下，它对工程造价的影响程度可达75%以上。由此可见，设计是有效控制工程造价的关键。以往重施工、轻设计的观念应改革，控制工程费用应从设计抓起。

设计方案通过建设单位认可后，并不能代表设计方案就是完善的，需设计人员在不改变方案的效果的前提下，积极主动的对方案的细部进行逐项优化，选择经济的结构方案，效能高的设备选型，美观经济的饰面材料。可以看出，优化设计方案是控制工程造价的关键，保证优化后的图纸在满足业主的使用功能的前提下，更保证了工程造价的经济性。在方案的整体方向符合公司的要求条件下，在以下方面是优化的重点：方案的平面布置，结构柱网和基础布置，设备的选型，营销的需求方面都需要展开全面的评审过程和优化工作，保证在方案能得到各职能部门的参与。

2.4大力推行限额设计，严格控制投资规模。限额设计的目的是设计的全过程中需要设计人员在每个设计环节需符合成本目标要求，特别是发现高于要求后要主动积极的把成本控制在目标之内。限额设计是以项目立项批复所确定的建设规模，内容，标准为依据，在投资概算限额范围内进行工程设计，以提高投资的经济效益。从业主的角度讲，业主的资金是有限的，其目的是通过项目建设实现经济效益。设计的任务就是利用业主的有限资金，合理确定工程标准，规模，确保项目的实施完成，保护业主的经济效益。设计过程中要积极推行限额设计，按照设计程序分阶段层层控制总投资，使其贯穿与可行性研究，初步设计，技术设计直到施工图设计各个阶段，形成纵向控制。各专业设计阶段，按各专业进行投资分解，分块限额，具体分配到单元和专业，形成横向控制。提倡限额设计并不是单纯的追求降低造价，应该坚持科学，采用优化设计使技术和经济紧密结合，通过技术比较，经济分析和效果评价，力求以最少的投入，创造最大的效益。由于现行是设计收费是以工程造价按比例收取的，由于缺乏利益驱动机制，设计单位和设计人员不会主动控制和降低工程造价的鉴于此，对于技术比较成熟的项目还比较适合EPC承办方式，将技术风险转移给设计承包商，让其主动实行限额设计，控制工程造价。

2.5严格控制设计变更，有效控制工程投资。由于初步设计毕竟受到外部条件的限制，如工程地质、设备材料的供应、物资采购、供应价格的变化，以及人们主观认识的局限性，往往会造成施工图设计阶段甚至施工过程中的局部变更，由此会引起对己确认造价的改变，但这种正常的变化在一定范围内是允许的。至于涉及到建设规模、产品方案、工艺流程或设计方案的重大变更时，就应进行严格控制和审核。因此，要加强设计变更的管理和建立相应的制度，防止不合理的设计变更造成工程造价的提高，在施工图设计过程中，要克服技术与经济脱节现象，加强图纸会审、审核、校对，尽可能把问题暴露在施工之前。对影响工程造价的重大设计变更，要用先算帐，后变更的办法解决，以使工程造价得到有效控制。

3结语

要实现对工程造价进行有效控制，就必须从设计阶段入手，立足于合理、切实的设计方案，对后期施工、竣工验收以及使用起到良好的导向作用。如何在设计阶段有效控制工程造价，只有把技术与经济有机结合、大力推行限额设计、严格控制设计变更、加强设计监理等方面进行不断地探索和研究。只有设计人员懂经济，概预算人员懂技术，双方紧密联系，相互配合，正确处理技术先进与经济合理两者之间的对立统一，就能使工程造价控制达到良性循环，使有限的资金得到充分合理的使用。

参考文献

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[2]戚安邦.工程项目全面造价管理[M].天津：南开大学出版社，.

智能风扇控制系统设计 篇6

关键词：单片机；DS18B20；PWM；电动机；恒温；PID

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 02-0000-02

Smart Fan Control System Design

Dou Hao

(South-Central University for Nationalities,Wuhan430074,China)

Abstract:Based on the detection technology,the MCU control technology and ultrasonic technology,grasp the "low carbon" living concept,design an optical and electrical integration,multi-purpose insect repellent,a cooling fan device.The system micro-controller core, the design of ultrasonic frequency sweep circuit according to the principle of ultrasonic repellent to gnats;temperature detection, keyboard input and LCD integrated into the system to achieve a constant temperature of the system. The system is stable,low cost, energy-saving effect. Tested the device to achieve the desired functionality, provides a good basis for subsequent development.

Keywords:MCU;DS18B20;PWM;Motor;Thermostat;PID

近年来，随着“低碳”生活理念的提出以及人们生活质量的提高，风扇的设计已经向节能化、智能化及多功能化方向发展。在夏季，蚊虫叮咬是备受人们关注的问题；同时，功率大、高转速的风扇存在着电能浪费问题，因此很多场合都希望风扇的转速具有智能性，能够随着温度的变化自动控制。

现阶段，人们普遍所采取的驱蚊方法是使用点火蚊香或电蚊香等，这些方法威胁着人们的健康并且对环境造成污染，因此，迫切需要一种无公害无污染且健康的驱蚊方式出现；同时出现一种比较经济、高效和节能的温度控制系统已经成为了一种必然。在我们的生活中，自动检测技术与人们的生产、生活密切相关，这已经成为自动化领域的重要组成部分，尤其是在自动控制[1]中，如果对控制参数不能有效、准确地检测，控制就将成为无源之水、无本之从而对智能风扇设计的提出就成为了一种迫切的需求。

本文提出了一种基于单片机控制器的光机电一体化智能风扇--由计算机控制，通过编排程序具有可以变更的多功能的自动化机械[3]。拟达到的目标是始终保持被控对象温度恒定，并且能够驱蚊，同时实现键值液晶显示和对电机转速的控制，诸如基准温度和DS18B20测得的即时温度显示，运用PID控制方式产生PWM波控制电机的转速。通过矩阵键盘调节，实现在液晶显示器对基准温度的显示。为实现上述目标，需采用的模块主要有单片机、测温模块、电机调速模块、显示模块、超声波发送模块等。

实现驱蚊功能和温度控制功能两部分功能的方法如下：驱蚊功能主要由超声波发射模块来实现。微控制器输出一个信号到超声波功率驱动模块，驱动超声波发射头发射超声波；转速的调节是温度控制的外在表现，根据温差的大小来控制风扇的转速，温差不大时转速慢，温差大时转速快，以使温度保持在用户的设定值。通过PID算法对电机转速进行控制，由温度传感器DS18B20检测环境温度，输入到控制器中，控制器根据温差和温度变化率，采用PID算法计算出电机的输入信号，运用功率驱动模块，最终实现对电机的控制即实现对温度的控制。

整个控制系统包括微控制器，电机驱动模块，温度检测模块，显示模块和输入模块，另外加上驱蚊的超声波发射模块。其中微控制器实现PID控制算法，接收输入信号等功能；电机驱动模块实现电机的功率驱动；温度检测模块检测环境温度；输入模块接收基准温度的设定。

本设计中采用的驱动电机是直流电机。这是因为直流电机具有速度控制容易，启动、制动性能良调速范围宽等优点。直流电动机的调速性能以电压调速方式较为理想[5]，具有较大的转矩，用以克服转动装置的摩擦阻力和负载转矩；调速范围宽，而且运行速度平稳；具有快速响应能力，可以适应复杂的速度变化；直流电机的负载特性硬，有较大的过载能力，可以确保运行速度不受负载冲击的影响[6]。本文研究的是等面积法控制PWM法对直流电机进行调速。等面积法是用同样数量的等幅但不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，因此所得的的波形也很接近正弦波。

本设计的控制算法的理论基础即所谓PID控制是比例一积分一微分(PID)控制是将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量，对被控过程进行控制。PID控制自18世纪引入控制领域以来，一直保持着它在工业过程控制中的主导地位，被誉为控制领域的常青树，据统计工业控制的控制器中PID类制器占90％以上．PID控制是最早出现的控制类型，因为其结构简单，各个控制器参数有着明显的物理意义。调整方便，所以这类控制器深受工程技术人员喜爱。PID的发展过程，很大程度上是它的参数整定方法和参数自适应方法的研究过程。最早的PID参数工程整定方法是在1942年由Ziegler和Nichols提出的简称为Z-N的整定公式[12]，尽管时间已经过去半个世纪了，但至今还在工业控制中普遍应用。1953年Cohen和Coon继承和发展了Z-N公式，同时也提出了一种考虑被控过程时滞大小的Cohen．Coon整定公式[13]。尽管自1940年以来，许多先进控制方法不断推出，但PID控制器以其结构简单，对模型误差具有鲁棒性及易于操作等优点，迄今仍被广泛应用于工业过程控制。

驱蚊功能的实现来自于对蚊虫的2个生理特点的研究：只有雌蚊吸食人或动物的血液，且雌蚊在怀卵期间讨厌雄蚊，雄蚊发出的21~23 kHz超声波，会使雌蚊避开；当蚊子感受到天敌蝙蝠、蜻蜓等发出超声波，就会逃避。蚊虫驱赶电路就是基于以上蚊虫的2个生理特点并结合变频技术惊醒设计的，在单片機的某一个I/0端口产生的一个固定频宽的扫频方波信号输入到NPN三极管驱动超声波发射头，发出扫频方波进行驱蚊。扫频范围可以通过程序调节到任意设定的频率数值，利用单片机即可较为容易地实现扫频输出信号。由于人耳听觉频率范围(20 Hz~20 kHz)以内，因此本设计利用的是蚊虫的第二个生理特点进行驱蚊，即模拟蚊虫的天敌发出的超声波信号，发出频率范围在24kHz以上的超声波。

参考文献：

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城市设计控制论文 篇7

关键词：内部会计控制,关键控制点,设计

随着经济全球化和市场经济的快速发展, 引入现代企业管理理念, 建立完善的内部会计控制制度, 提高资金使用效益已成为我国现代化企业管理的重要问题。而企业内部会计控制作为现代企业管理的重要手段之一, 其主要是通过会计工作和利用会计信息对企业生产经营活动进行指挥、调节、约束和控制等, 以实现企业效益最大化的目标, 而内部会计控制的重点是强化对关键控制点的控制。因此, 我国现代企业应结合自身的业务特单, 全面分析企业生产经营活动中可能遇到的各种风险, 找出关键控制点, 制定控制措施, 形成控制制度, 为全面实行内部控制做好准备。

一、加强企业内控会计控制的意义

所谓内部会计控制是运用会计以及相关的方法, 提高会计信息质量, 保护资产的安全、完整, 确保有关法律法规和规章制度的贯彻执行等而制定和实施的, 包括资产保护、保证账目和财务报告真实性和完整性的一系列控制措施和程序。加强企业内部会计控制对提高会计信息质量、加强会计监督、提高企业管理效率具有重要的作用。我国现代企业加强内部会计控制的意义主要表现在以下两点:一是保护企业资产的安全性和完整性。健全的内部会计控制体系能够对企业各环节和各流程进行监管, 有效防范企业的各种舞弊、违法违规行为, 一定程度上保证企业资产的安全性和完整性, 有利于从源头上减少甚至杜绝腐败行为的发生;二是促进会计信息质量的提高, 提升企业经营管理水平。加强企业内部会计控制有利于保证企业会计资料的真实性, 保障企业生产经营决策的科学性和有效性, 同时能够规范企业经营管理行为、防范经营风险, 有利于处理好企业内部各部门及人员之间的分工责任和经济利益关系, 促进管理效率的提高。总的来说, 现代企业加强内部会计控制的目标是:通过内部会计控制保护企业资产, 杜绝舞弊、腐败行为, 通过相关财会信息识别企业的财务风险和项目风险, 提高企业管理效率和项目效益, 最终促进企业实现战略性的发展。

二、企业内部会计控制存在的主要问题

1、内部会计控制环境不完善

目前我国大多数企业内部会计控制环境建设仍不够完善, 给企业内部会计控制制度的实施造成了较大的障碍, 其主要表现在:一是内部会计控制意识淡薄, 部分企业对内部会计控制的重要性认识不足, 认为内部会计控制仅是用于应付相关部门的检查和审计, 相关规定也只是停留于文件形式, 使得内部会计控制没有实质性作用;二是内部会计控制组织结构不合理, 大部分企业的内部控制组织结构都存在一定的问题, 部分企业考虑到行政管理上的方便, 仍沿用传统的组织模式, 导致内部控制组织结构无法适应现代企业发展的需要, 呈现出机构臃肿、管理层次多、多重领导和无人领导等问题, 导致内部会计控制各项工作无法顺利开展, 影响内部会计控制的实施效果;三是岗位权责不明, 企业部门、岗位之间的职责界定模糊, 存在不相容部门或职能合并问题, 如财务和审计等设置在同一部门, 财务部门往往执行财务和会计两种职能, 使得内部会计控制失去部门间相互制约和监督的作用, 影响会计信息的公允性, 且容易产生个人舞弊行为。

2、内部会计控制活动不规范

现代企业内部会计控制活动问题主要体现在以下几方面:在预算控制方面, 内部财务控制制度流于形式, 失去应有的刚性和严肃性, “预算宽余”问题严重, 人为降低业务收入和利润预算, 放大成本费用预算现象普遍存在, 预算执行不力, 预算执行过程缺乏有效的事前、事中控制手段, 预算常会出现一些不确定性费用, 导致预算不能准确制定、严格执行, 加上缺乏相应的奖惩机制, 造成企业预算管理失效, 预算失去严肃性;在资金控制方面, 存在部门不按照资金计划执行, 资金当作一种稀缺资源进行哄抢, 资金支出的合理性难以把握, 造成财务管理与会计核算分离, 失去实地实时监督的优势, 致使资金支出存在风险, 同时没有明确规定资金情况报告制度, 对企业各业务环节资金流入流出不能及时出具资金情况报告, 资金监控乏力, 资金缺口现象时有发生。

3、内部会计控制信息与沟通不顺畅

企业内部信息交流与沟通问题一直是限制现代企业内部会计控制有效实施的一个重要因素。当前, 我国部分企业各部门之间缺少一个横向沟通的平台和纵向的沟通体系, 导致部门之间对彼此的内部会计控制重点认识不清, 管理层和执行层之间纵向信息沟通不及时, 企业管理者无法及时掌握内部会计控制的执行情况和效果, 同时企业与外部信息和沟通无法顺畅开展, 阻碍了企业内部会计控制体系的完善和发展。另外, 当前电算化会计发展日益完善, 一些企业对电算化会计系统的内部控制仍有待进一步加强, 虽然大部分企业都开始强调和重视各业务环节的内部会计控制, 但在一些硬件的信息系统支撑上仍没有到位, 导致内部会计控制效率低下, 效果欠佳。

4、内部审计部门功能定位不全, 缺乏完善的内部控制效果评价体系

目前部分企业对内部审计功能的认识不足, 内审工作难以融入企业经营管理中, 或是将内部审计看成一个中介机构, 导致内部审计工作难以正常开展, 内审机构作用难以发挥, 企业的合法权益不能得到保障。一些企业由于业务的特殊性, 存在审计范围广、耗时长、成本高等特点, 企业为节约人力、物力和财力, 更多的是将对财务报表的监督作为审计的重点, 不重视内部控制的测试和维护, 致使内部审计部门无法发挥真正的作用。另一方面, 内部会计控制监督没有形成完整体系, 缺乏健全的内部会计控制效果评价体系, 内部审计独立性和权威性不强, 监督效果不理想, 没形成内部审计、群众监督和外部审计三位一体的监督评价体系, 使得内部控制失去应有的刚性和严肃性, 对内部会计控制的执行、检查、考核等缺少激励机制和约束机制, 将不利于内部会计控制作用的发挥。

三、内部会计控制关键控制点设计的建议

内部会计关键控制点是指对企业生产经营活动有着至关重要作用的关键环节, 其对企业的业务发展、经济效益、资产安全等都具有重大影响, 对这些关键点的控制不力将可能造成舞弊行为, 企业资产安全和完整性得不到保证, 财会信息失真等问题。针对上述内部会计控制存在的问题, 本文给出以下几点内部会计控制关键点设计的建议。

1、明确关键控制点的设计原则和控制方法

在内部会计控制关键控制点设计原则上:一是重要性原则, 即企业内部会计控制虽然应涉及企业生产经营管理活动的各个环节, 将企业所有活动都纳入到控制的范围内, 但关键控制点的设计应在内部会计全面控制的基础上, 关注重要业务和关键环节, 并对其实施更细化、更严格的控制;二是制衡性原则, 即内部会计控制关键点设计应充分解决企业治理结构、内部机构、职责范围、业务过程控制等方面的制衡问题, 并对关键环节实施有效控制;三是效益型原则, 企业关键控制点设计应充分考虑成本与效益的关系, 不能为达到目标而忽视成本的无限增加, 应针对关键环节进行最小成本化的控制;四是权责利对等原则, 唯有满足此原则才能最大的调动企业全体员工的积极性, 实现有效控制。而在控制方法方面, 目前主要包括组织规划控制、授权批准控制、全面预算控制、文件记录控制、实物保护控制、内部报告控制、内部审计和管理信息系统控制等。

2、企业内控会计控制关键控制点的确认

依据内部会计控制理论和关键控制点设计原则, 以业务类别来划分, 我国企业内部会计控制的主要关键控制点包括资金业务, 关键控制点包括资金支付、银行票据与印鉴、总账与明细账核对、银行存款核对以及现金盘点等;固定资产业务, 关键控制点包括申购论证、购置处置审批、资产招投标、资产验收付款、资产盘点等;采购付款业务, 关键控制点包括申购审批、招标采购、合同签署、验收付款等;工程项目, 关键控制点包括科学决策、工程概算预算编制、招投标、合同签署、支付工程款、工程决算和资产移交等;收款业务, 关键控制点包括收益分配制度、催缴与核对款项等;预算管理业务, 关键控制点包括预算管理制度、预算编制与变更、预算执行过程、预算执行与监督等;内部审计业务, 关键控制点包括内部审计制度、内部审计的质量控制、内部人员职业道德建设等。

3、对资金业务关键点的控制措施

货币资产是企业流动性最高的资产, 对资金的管理是内部会计控制的重要内容。当前企业资金管理的关键环节应包括以下几方面:一是职责分工与岗位设置, 资金管理的基本要求是账款分离, 授权支付, 因此要求企业明确企业不同部门和岗位的分工, 确保不形容职责相分离, 各资金业务环节之间相互制约和监督, 建立完善的资金管理责任制;二是票据与印鉴管理, 主要内容包括:领购支票必须经过资金主管的批准, 出纳建立票据登记簿, 业务往来原则上使用转账支票, 确需现金支票的需要会计科长审批, 票据支付必须有经办的签章;三是现金控制流程, 要求出纳外的任何个人不得擅自接触现金, 明确现金支付的范围, 现金日记账必须日清月结, 必须定期盘点;四是银行存款控制, 主要应包括银行账户的开设、银行资金的支付、银行存款的核对等业务的控制。

4、对预算管理业务关键点的控制措施

预算管理是企业财会活动的基础, 通过强化预算管理工作可以有效配置企业资源, 提高企业整体效益而后竞争力。一是完善企业预算授权审批制度, 严格规范审批流程;二是健全预算编制管理制度, 预算委员会应制定预算编制的流程、方法和措施, 并下达指标, 拟定预算草案, 向各个部门解读预算草案的各种情况;三是建立预算执行检查制度, 按季度、年度对预算的执行情况进行检查, 纠正在预算执行过程中的不当行为;四是完善预算考评审计制度, 对预算执行结果进行考评, 对考评好的部门给予表彰和奖励, 并加大预算资金安排的支持力度, 对于发现重大问题的应依法追究相关责任。

总之, 内部会计控制作为现代企业内部控制的重要组成部分, 是企业强化内部控制制度的重要手段。而对关键控制点的设计是内部会计控制的主要内容, 因此我国企业应不断加强内部管理, 完善内部会计控制制度, 明确关键控制点的设计, 提高内部会计控制的有效性, 保障企业在激烈的市场竞争中稳定、健康地发展。

参考文献

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[2]王秀果:企业内部控制的关键控制点[J].经济师, 2012 (4) .

基于模糊控制的恒温控制系统设计 篇8

在日常工业生产当中,恒温控制应用非常广泛。模糊控制技术是通过模仿人的思维方法,运用不确定的模糊信息进行决策以实现最佳的控制效果[1]。模糊控制所关心的是目标而不是精确的数学模型,即研究的是控制器的本身而不是被控对象[2]。因此可以利用特殊的控制媒介,研究控制器本身[3]。本系统以此作为出发点,以单片机为核心控制器,研究模糊控制算法,实现了精确的恒温控制。并设计了单片机与上位机的通信软件,实现了远程温度控制和温度曲线可视化的功能。

1 系统功能和硬件设计

本系统以水温作为测量媒介,以AT89C51单片机作为核心控制器,以AD590温度传感器作为采集器,实现温度的采集、控制、传输、显示的功能。系统采用模糊算法对电热丝的加热时间进行控制,从而达到对水温的控制。同时通过上位机软件可以进行实时控制和显示温度曲线图等,系统框图如图1所示。

1.1 温度采集模块

温度采集模块实现温度信号采集、信号调理、模/数转换的功能。主要以集成温度传感器AD590M为采集主体,经过电压跟随器、差分式减法器、电压放大器、反相器等电路作为信号调理,后输入10位A/D转换器TLC1549进行模/数转换。电路图如图2所示。

AD590是电流型集成温度传感器,具有抗干扰能力强的特点,其输出电流和温度值成正比,且是以绝对温度零度(-273 ℃)为基准,其线性电流输出为[4]1 μA/K,利用10 kΩ的电阻可将电流信号转换为电压信号。本系统的测量范围为0～100 ℃,因此输出电压范围为2.73～3.73 V。为了增大后端电路的阻抗,减小对电流信号的分流,利用电压跟随器作为信号隔离。后输入差分减法器减去2.73 V,并经过5倍电压放大后,对应的输出电压范围为0～5 V。电压信号输入10位逐次比较型模数转换器TLC1549。其参考电压为5 V,则输入电压的分辨率(单位:mV)为:

从而本系统温度采样的理论分辨率为:

由于传感器信号微弱,极易受到外界电磁环境影响,须使用双绞线传输传感器信号。

1.2 人机交互和远程管理模块

系统开发了丰富的人机交互接口,分为本地管理和远程管理,最大程度上简化了操作的复杂度和方便度。在本地端,设有三个功能按键,分别为:设定温度加0.1 ℃、设定温度减0.1 ℃、温度控制开关。两个三位七段数码管,分别显示:设定温度和实时采集温度。

系统通过串口转换芯片MAX232,实现上位机和单片机的通信。上位机作为远程管理端,实现了显示温度变化曲线、显示当前温度、显示设定温度、显示最大正负误差,放大或缩小曲线、保存曲线等功能。

1.3 温度控制和超界报警模块

系统利用单片机控制电热丝在一个加热周期内的加热时间来实现对水温的控制。单片机端口信号经过光耦隔离后,利用三级管驱动电磁继电器的闭合与断开,从而控制加热时间。当温度超过100 ℃或者实时温度变化超过10 ℃时,单片机将驱动蜂鸣器进行长时间报警提示,当设置温度变化超过10 ℃时,蜂鸣器进行短时间报警提示。

2 软件系统设计

系统的控制思路为:根据模糊控制模型和实际应用情况推理出模糊查询表,模糊查询表表示对于不同状态的加温周期时间。单片机根据实时采样温度的变化查取模糊查询表,对加温周期做出调整,从而达到对温度控制的目的。

2.1 主程序

主程序一直处于等待接收串口信号状态,同时判断是否需要发送数据。定时中断每秒对采样温度进行平均值滤波后,置串口发送标志,在主程序中发送。单片机接收到PC信号的第一个字节时,调用接收数据子程序,将剩余数据接收到缓冲区内,并判断接收数据的类型,执行相应操作。

为避免串口干扰信号,系统采用应答模式和单向传输混用的串口通信,以提高通信的稳定性和系统的实时性。上位机下发命令采用应答模式,单片机实时温度信息上传采用单向通信模式。通信协议由包头、命令、数据长度、数据包、校验位组成[5,6]。

2.2 1 ms定时中断程序

1 ms定时中断作为系统的总时钟。每1 ms刷新一位数码管,每10 ms扫描一次按键,每1 s的最后100 ms中,每隔10 ms采样一次温度值,将10次采样值冒泡排序,去掉最大值和最小值后的平均值,作为本次实时采样的最终值送入显示缓冲区。若恒温控制开关打开,则每1 s还要调用恒温控制程序。若报警开关打开,则每1 s取反一次扬声器输出。定时中断返回前将重置看门狗。

2.3 模糊控制模型建立

系统利用了双输入单输出的模糊控制模式。2个输入语言变量E,EC分别表示温度误差和温度误差的变化率,输出语言变量U表示继电器的闭合时间。语言变量E赋8个值,即正小(PS)、正零(PO)、负零(NO),负小(NS),负中(NM),负大(NL),负加大(NXL),负超大(NXXL),考虑到系统中并未设置降温措施,E的赋值并不对称。EC赋7个值,即正大(PL)、正中(PM)、正小(PS)、零(PO)、负小(NS)、负中(NM)、负大(NL)。U赋4个值:零(O)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PL)。为补偿温度控制无超调量,E的量化值为-10～2[7],EC,U的量化值分别为-6～6,0～6。每个值采用三角形隶属函数模型[8],如图3～图5所示。

依靠经验来建立控制规则,但是得到的控制量并是一个模糊量,不能直接用来作为控制输出,采用C语言进行解模糊处理[9],得到模糊查询表,并在测试中反复调整,最终得到模糊查询表如表1所示。

2.4 模糊控制程序

在单片机的程序中,设置了变量TOUT表示恒温控制周期,TSET表示一个恒温控制周期中的加热输出时间,即表中的U。每隔TOUT的时间,将调用模糊推理程序,求出误差E和误差变化率EC。其中:

E=实时采样温度值-设定温度值

EC=当前误差-上次误差

当误差较大时,不必进行模糊控制,只需判断是全速加热或是停止加热。当误差进入预设的控制范围时,量化E,EC,并由量化值查询模糊查询表,得出该周期应该输出的加热时间TSET。

在测试中发现,采用单一的E,EC论域的效果并不让人满意,系统灵敏度较低。考虑加热惯性和高温散热较快的影响,采用了两级控制的方式。在第一级控制中,E和EC的论域范围较大,可快速加热到恒温设定温度附近;此后进入第二级控制,缩小E和EC的论域范围,提高控制的灵敏度。经测试,采用此方式可在各温度层次控制过程中将恒温误差稳定在±0.3 ℃以内。

3 系统实验和误差分析

3.1 传感器零点校准

系统采用电流型温度传感器AD590,同时使用单点调节电路[10]。在理想情况下,在冰水混合物(0 ℃)中并联10 kΩ电阻,输出电压为2.73 V,即为传感器零点。同时为保证系统的精确性,使用单点调节电路进行进一步调节。

3.2 系统实验

利用本系统对自来水进行重复性测试。由于本地气压和水中杂质的影响,当水到达沸点时仍无法到达100 ℃,因此系统的测试范围设定为40～90 ℃。当系统达到温度恒定且停止加温后,随机进行一次静态数据测量;在此后100 min内,每隔5 min进行一次恒温控制数据测量。静态数据如表2所示,恒温控制数据如表3所示,50 ℃恒温控制上位机曲线如图6所示。

由表3可知,系统的静态误差为±0.2 ℃。对表3中每组数据的后10个数据进行标准差计算,结果如表4所示,可知其平均误差小于±0.3 ℃。

4 结 语

该系统以模糊控制算法和单片机设计了一种恒温控制系统。利用单片机作为核心控制器,开发了丰富的友好的人机交互环境:温度变化曲线可视性、远程可控性非常适合工业远程管理要求。其成本低,可扩展性好, 非常容易扩展为多路采集系统;同时采用模糊查询表的方式,提高了系统的移植性。实验表明:本系统能够将水温恒定的控制在40～90 ℃范围内,控制误差小于0.5 ℃,静态误差小于0.2 ℃,可广泛的推广和移植到工业当中。

摘要：为了克服热惯性和高温散热较快的影响,基于模糊控制算法,以单片机为基础设计了一套恒温控制系统,并介绍了硬件组成结构和软件控制方案。实验表明,该系统实现了温度的精确测量和控制,其中静态误差小于0.2℃,恒温控制的标准差小于0.3℃。同时系统还具有响应速度快、性价比高、可移植性强等优点。

关键词：恒温控制,模糊控制,单片机,AD590

参考文献

[1]陈素霞,孙秋萍.应用模糊PID的恒温控制系统的设计[J].现代制造工程,2008(6):83-85.

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新型城市雨水泵站控制系统设计 篇9

该截流泵站担负着城市排水防涝的重要要任务, 泵站设计流量Q=7.0m3/s。泵站采取正正向进水、反向出水的布局方式, 地下采用两层层式结构, 负二层为泵站进水闸井、格栅井、集集水池、潜水泵井, 负一层为泵站压力出水池、、电缆夹层;地面一层为泵站低压变配电室、值值班室, 地面二层为高压配电室。

2 泵站工艺设备

主要工艺设备安装:泵站将4台250KWW潜水泵安装在集水池中, 进水闸井内安装2台台1800×2400及1台DN1200镶铜铸铁闸门, 格格栅除污机井安装2台格栅除污机及1台螺旋输输送压榨机, 出水闸井井内安装2台DN1800镶镶铜铸铁闸门。

3 系统概述及系统配置

该泵自动控制系统控制格栅机、螺旋输输送机、四台水泵等自动控制、根据超声波液位位计的数据采集信息判断水泵启停情况等功能。。硬件部分主要包括控制柜 (西门S7-300PLC、、西门子触摸屏、鼎实485-Profi bus转换器、断断路器、继电器、MOXA交换机等) 、操作台 (包包括监控电脑) 以及四个超声波仪表。软件部分分主要包括软件开发平台Siemens Step7 v5.5、、Wincc 7、Wincc fl exible 2008 SP4。

3.1 系统硬件

PLC控制柜PLC采用西门子S7-300控制制器, 通过数子量和模拟量模块连接现场的标准准信号, 采集现场的各模拟量液位, 及泵、闸门、螺旋输送机、格栅机的各种状态, 通过Siemens Step7 v5.5软件编程, 并在监控电脑和触摸屏上有所显示控制。

3.2 技术指标

(1) 控制柜环境温度:0~60℃;

(2) 控制柜相对湿度:5~95%, 无凝结;

(3) PLC工作电压:DC 24V;

(4) PLC工作存储器:265KB;

(5) PLC装载存储器:可插拔, 最大8MB;

(6) 传输距离:屏蔽电缆1000米;非屏蔽电缆600米

3.3 系统架构

如图1。

4 自动控制控制系统设计

具有对现场工艺、电气数据的采集和对设备的监控等功能, 形成一整套独立的完整的闭环自动化控制系统。利用通讯系统完成各类信号的采集、管理任务, 将各类信号监控并能远距离传送。

4.1 闸门

(1) 控制要求:分为手动/自动控制。

(2) 监控要求:每做闸门具有“手/自动转换”、“开信号“、”关信号“、”全开信号”、“全关信号”、“过扭矩顾障”开关量输入信号, “开命令”、“关命令”开关输入信号。

4.2 格栅机

控制要求:手动/自动控制。自动控制有多种方式:

(1) 水位差自动控制:根据超声波流量计在不同点位测量值, 分析出流量情况, 并根据实际情况启动格栅机

(2) 基于运行时间控制:累积每台格栅机的运行时间, 和运行次数, 在上位系统中可以选择是从格栅运行时间最少的开始启动, 或是从运行次数最少开始启动。

(3) 整体联动控制:格栅除污机应先于水泵运行, 并在水泵电机运行结束后停止。控制系统将根据软件程序自动控制螺旋输送压榨机与格栅除污机的顺序格启动、运行、停车以及安全联锁保护。

(4) 监控要求:格栅除污机具有“手/自动转换”、“运行信号”、“故障”开关量输入信号, “开命令”开关量输出信号。

4.3 螺旋输送压榨机

(1) 控制要求:螺旋输送机与格栅机配合控制。当格栅机运行时, 螺旋输送机运行, 直至格栅机停止运行后, 螺旋输送机滞后一定时间停止运行。并且时间可以设定。

(2) 监控要求:螺旋输送机具有“手/自动转换”“运行信号”“故障”开关量输入信号, “开命令”开关量输出信号。

4.4 水泵电机的启动及控制

(1) 控制要求:水泵电机均采用软启动方式。水泵电机具有手动及PLC自动控制两种方式。通过超声波液位计测得的实时水量情况, 根据程序设定启动相应的水泵台数。当水位升降至某一设定的水位值后, 控制系统将按上位机设定参数自动减少水泵运行台数。

同时, 该程序设计根据每台水泵的接触器导通时间计算其运行时间, 运行次数, 并且可以在上位上选取是基于运行时间模式, 次数模式。时间模式或次数模式是每次都启动在上一次运行时使用频率较少的那一台水泵, 避免总是用1#, 2#水泵情况发生, 保证总体运行时间基本相等, 提高每台水泵使用寿命, 减少维修成本。并且根据超声波液位计提供的水位, 进行水泵全自动开停控制。

(2) 监控要求: (1) 水泵具有“手/自动转换:、“运行信号”、“泵机故障”、“软起故障”开关量输入信号, “开命令”开关量输出信号。 (2) 程序中设计低水位运行保护模式, 当液位计测量出水位过低时, 自动停止水泵运行, 并对给上位机发出信号, 及保护设备又便于工作人员现场确认。

4.5 电量参数

监视要求:泵站内高压系统中的“手车工作位置”、“三相电压”、“三相电流”、“断路器合闸”、“断路器分闸”等信号, 低压系统中的“三相电流”、“三相电压”、“有功功率”、“无功功率”、“功率因素”等智能仪表数据分别通过MODBUS-RTU通讯协议传送到PLC控制柜中, 并将MODBUS-RTU信号通过转换模块转换成Profi bus-DP现场总线, 该总线为标准的西门子现场总线, 西门子S7-300PLC可以方便的读取数据信息。

5 泵站运行监控计算机控制系统

泵站运行计算机通过现场交换机与PLC控制柜进行以太网通讯, 实现闸门、格栅机、螺旋输送机、水泵等各类信号以及液位信号个电量参数信号的显示和处理, 并通过泵站运行监控计算机系统对电气数据监视和对现场工艺设备开、停操作。2, 3图为泵站上位机主画面1, 2。

6 结语

该系统利用S7-300PLC实现雨水泵完全自动化, 并满足设计控制要求, 保障设备运行稳定性, 并且采用时间轮值和设备轮值两种不同的控制模式, 更加合理的使用设备方案, 为日后的维修维护做出了改善。通过上位机的WINCC组态软件, 将水位信息, 电力数据, 电力运行情况等现场数据实时采集, 并以图形显示、归档, 使其具有更加实用性, 和信息追溯性。该系统现已正式运行, 达到良好的控制效果。

参考文献

[1]SIMATIC Win CC组态手册.

[2]SIMATIC S7-300软硬件手册.

[3]何平, 王纪坤.基于PLC的雨水泵站控制系统设计[J].舰船电子工程, 2010 (08) .

城市设计控制论文 篇10

本课题研究的内容是智能水位控制系统。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛, 比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而以往水位的检测是由人工完成的, 值班人员全天候地对水位的变化进行监测, 用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水。很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费, 同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位, 并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统。

本文设计采用了西门子——S7-300CPU315PLC作为控制核心, 辅以水位传感器做水位监测, 可实现水塔水位的自动控制, 经过检测效果非常好, 软件设计简单, 硬件接口简易可行, 可靠性高。

1 水塔水位的方案选择

在对水塔水位设计的控制方面, 可采用方案有:基本电器的控制, 单片机微机控制的以及PLC控制。综合考虑, 选择PLC的控制, 其原因在于: (1) 实时性 (2) 高可靠性 (3) 系统配置简单灵活 (4) 丰富的I/O卡件 (5) 控制系统采用模块化结构 (6) 价格优势 (7) 安装简单, 维修方便。

2 系统电路设计

2.1 水塔水位控制图

本系统外部设备分3个部分:蓄水池、水泵机组、水箱。

蓄水池:由两液位开关 (S3、S4) 和一个电磁阀 (YV2) 组成, 当蓄水池液位低于低液位开关S3时, 电磁阀通电YV2打开;当蓄水池液位高于高液位开关S4时, 电磁阀YV2断电关闭。

水泵机组:由两台水泵 (A、B) 组成, 当需要快速抽水时, 两台水泵同时运行;当需要慢速抽水时, 两台水泵交替运行;当不需要抽水时, 两台水泵关闭。

水箱:由三个液位开关和一个电磁阀YV1组成, 三个液位开关又分为水箱低液位开关S1、水箱高液位开关S2、报警液位开关S3。由水箱低液位开关S1和水箱高液位开关S2两个液位开关将水箱分位3个液位 (低、中、高) , 当液位处于低液位时, 两台水泵同时运行;当液位处于中部液位时, 两台水泵交替运行;当液位处于高液位时, 两台水泵停止工作。如果液位到达高液位后水泵还在运行, 当液位到达报警液位时, 报警灯报警铃开启, 系统处于急停状态, 电磁阀YV2断电关闭。

2.2 输入/输出设备及I/O点分配

本次系统需要用到12个数字量输入, 10个数字量输出, 输入输出设备列表和I/O点分配如表2-2所示。

2.3 系统工作流程

控制目的为始终保持水箱水位在S3与S4之间

(1) 当水箱中水位低于S1时, 水泵A, B同时运作;

(2) 当水箱中水位在S1与S2之间时, 水泵A, B交替运作, 每2个小时交替一次;

(3) 当水箱中水位高于S2时, 水泵A, B同时关闭;

报警控制

(1) 当水箱中水位高于S5时, 发出报警 (报警灯、报警铃) , 水泵A, B同时关闭, 水箱进水阀关闭;

(2) 当水泵该运作时没有运作, 产生报警。

3 STEP7软件中硬件组态和程序编辑

3.1 STEP7软件中的硬件组态

硬件组态的任务就是在STEP7中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统, 组态的模块和实际的模块的插槽位置、型号、订货号和固件版本号完全相同。硬件组态包括生成网络、生成网络中各个站点和它们的模块, 以及设置各硬件组成部分的参数, 即给参数赋值。

所有模块的参数都是用编程软件来设置的, 基本上取消了过去用来设置参数的硬件DIP开关和电位器。硬件组态确定了PLC输入/输出变量的地址, 为设计用户程序打下了基础。

硬件组态包括下列内容:

(1) 系统组态:从硬件目录中选择机架, 将模块分配给机架中的插槽。用接口模块连接多机架系统的各个机架。对于网络控制系统, 需要生成网络和网络上的站点。

(2) CPU的参数设置:设置CPU模块的多种属性, 例如启动特性、扫描监视时间等, 设置的数据储存在CPU的系统数据中。如果没有特殊要求, 可以使用默认的参数。

(3) 模块的参数设置:定义模块所有的可调整参数。组态的参数下载后, CPU之外的其他模块的参数一般保存在CPU中。在PLC启动时, CPU自动地向其他模块传送设置的参数, 因此在更换CPU之外的模块后不需要重新对它们组态和下载组态信息。

对于已经安装好硬件的系统, 用STEP7建立网络中的各个站对象后, 可以通过通信从CPU上载实际的组态和参数。

3.2 STEP7软件中的程序编译

3.2.1 程序中用到的组织块

OB1:主程序循环

OB35:循环中断组织块;循环中断组织块用于按精确的时间间隔循环执行中断程序, 例如周期性地执行闭环控制系统的PID控制程序, 间隔时间从STOP切换到RUN模式开始计算。大多数S7-300 CPU只能使用OB35, 其余的CPU可以使用的循环中断OB的个数与CPU的型号有关。时间间隔不能小于5ms。如果时间间隔过短, 还没有执行完循环中断程序又开始调用它

3.2.2 程序中用到的FB功能块

(1) FB1功能块

该功能块的作用为:将系统中的S1、S2、S3、S4四个液位开关延时开关, 目的是为了防止水箱或水池中液面晃动导致液位开关一会儿开一会儿关;该功能块由急停按钮和手自动切换按钮常闭串联作为前置条件, 如果这两个按钮有一个断开那么这个功能块中断。

该功能块中重要的程序:

该程序中“IN_SX_LOW”、“OUT_SX_LOW”…这些点位都是在变量声明表中设定的输入 (IN) 输出 (OUT) 参数, “KAI1”为静态变量 (STAT) 调用的是系统功能块SFB4作用为延时两秒。

(2) FB4功能块

该功能块的作用为:将急停、液位高报、手自切换、灯亮测试按键转换成继电器来表示, 其中液位高报也加入了延时程序。

3.2.3 程序中用到的FC功能

(1) FC1功能

该功能的作用为:当水泵A、B和两个电磁阀工作时, 它对应的灯也跟着一起亮, 当报警时, 报警灯和报警铃也会同时工作。

(2) FC2功能

该功能的作用为:当急停或报警开启时, 两台水泵和水箱电磁阀同时关闭。

(3) FC3功能

该功能的作用为:水箱水位在低、高两个液位时水泵的工作状态, 该功能块由急停按钮和手自动切换按钮常闭串联作为前置条件, 如果这两个按钮有一个断开那么这个功能块中断。

当水箱液位在低液位时, 两台水泵的线圈置位。

当水箱液位在高液位时, 两台水泵的线圈复位。

(4) FC4功能

该功能的作用为:当水箱液位在中液位时, 水泵交替运行, 时间间隔为2个小时。该功能块由急停按钮和手自动切换按钮常闭串联作为前置条件, 如果这两个按钮有一个断开那么这个功能块中断。

(5) FC5功能

该功能的作用为:当蓄水池液位在低液位的时, 电磁阀YV2通电打开;当蓄水池液位在高液位时, 电磁阀YV2失电关闭。该功能块由急停按钮和手自动切换按钮常闭串联作为前置条件, 如果这两个按钮有一个断开那么这个功能块中断。

(6) FC6功能

该功能的作用为:当手自动按钮切换时, 系统由自动模式换到手动模式, 通过几个按键来控制水泵和电磁阀的打开和关闭。

4 程序的仿真实验

(1) 系统启动 (如图4-1)

当系统通电时, 直接进入自动模式, 假设这时候水箱蓄水池中的水都还没有, 都处于低液位的状态, 这时候两台水泵两个电磁阀同时工作, 所以代表这四个设备的点位前面都出现了一个小勾, 于此对应的灯也都打开。

(2) 水箱中液位, 水池高液位 (如图4-2)

当水箱液位到达中液位时, 两台水泵交替运行, 所以有一台水泵关闭, 如果蓄水池水位也到达了高液位, 那么蓄水池进水电磁阀也就关闭了。

(3) 水箱高液位, 水池低液位 (如图4-3)

当水箱水位达到高液位后, 两台水泵关闭, 如果水池液位又掉落到低液位后, 电磁阀YV2再次打开。

(4) 水箱高液位报警 (如图4-4)

当水箱水位达到高报液位时, 电磁阀YV1关闭, 报警灯和报警铃工作。

(5) 急停 (如图4-5)

当水泵正在运行, 按下急停按钮, 这时两台水泵和电磁阀YV1同时关闭。

(6) 手动模式 (如图4-6)

当按下手自动切换按钮后, 系统中水泵和电磁阀就可以通过对应的按钮来控制。

(7) 灯亮测试 (如图4-7)

在任何条件下, 只要按下灯亮测试按钮, 所有的灯和铃都会强制开启, 这个功能用来检测工作指示灯是否有损坏, 便于故障的排查。

5 结论

浅析电气控制的线路设计 篇11

【关键词】电气控制；线路设计；制定依据；注意问题

在现代工业生产中，电气自动化程度的高低直接关系着机械设备的安全性及使用效率，且随着科学技术的迅速发展，机电一体化已成为现代机械工业发展的整体趋势。从电气行业的实际发展状况来看，在保证电气相关工作质量的过程中，其基本前提在于掌握电气控制设备的路线设计，以此来保证电气设备安全、高效的运行。在这一问题上，本文从电气控制方案的制定依据、电器控制的线路设计要求及电气控制线路设计中需要注意的问题等三个方面对电气控制的线路设计进行分析。

1.电气控制方案的制定依据

受电气设备种类及使用方式的影响，电气设备有着多种控制方案，设计人员在进行电气线路设计时，需本着简便、可靠、经济、实用的设计原则进行设计，以此来发挥出电气设备的操作优势。一般来讲，电气控制方案的制定，需要遵循以下几个原则：

1.1控制方式需满足设备的拖动需要

在判断电气设备控制方式科学与否的过程中，其主要评判标准在于电气设备创造的经济效益。简单的电气控制逻辑与稳定的生产设备工序，多适用于继电-接触控制方式，这也是较为合理的；相反，若加工程序多变，设计人员则需要考虑采用编程序控制器。

1.2控制方式需满足电气设备的通用化程度

在电气设备的实际运行中，所谓的通用化是指生产机械加工中面对不同对象时的通用化程度。如某些加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，这种设备可以保持较高的自动化程度，因此，这类机床一般适用于固定的控制电路；但如果是用于单件小批量零件加工的通用机床，则需要结合着加工对象来选择与之相符的加工程序，如数字程序或者编程控制器，以此来体现电气设备运行中的灵活性与通用性。

1.3科学稳定的电路电源

在选择电路电源的过程中，若电气设备控制电路整体比较简单，则可以使用电网电源，若电气设备中的元件比较多且设备内部电路比较复杂，则需要设计人员对电网电压进行隔离降压，以此来减少设备故障的可能性。另一方面，针对自动化程度高的生产设备，设计人员需要考虑直流电源，在节能安装空间的同时，还能便于操作、维修。

2.电气控制的线路设计要求

设计人员在进行电气电路设计时，其设计顺序一般按照主电路、控制电路、设计电路、信号电路及局部照明电路等几个方面进行。且在初步设计完成后，需要设计人员结合着电气设备的使用功能，对其进行检查，确保线路设计符合要求，并在条件允许的范围内对其进行完善与简化。

2.1控制线路的设计要求

在电气控制线路的设计方案上，主要取决于电气设备的实际操作，换而言之，不同功能的电气设备，其电气控制线路的设计要求不同。但从整体设计规律上看，其电路设计仍需满足以下几点基本要求：第一，设计方案的制定，必须满足生产机械的工艺要求，确保电气设备能够按照工艺顺序准确、可靠地运行；第二，在电气线路设计上，应确保整个线路简洁有效，且尽量选择常用的、经过实际考研的设计线路；第三，线路设计应满足操作调整与检修方便的原则；第四，确保所设计的线路具备必要的保护装置及连锁环节，确保出现错误操作时，设备能自动断电，避免重大安全事故的发生；第五，设备线路的设计，必须安全可靠，以此来保证电气设备的稳定运行。

2.2控制线路的设计方法

电气控制线路的设计方法主要由经验设计法语逻辑设计法两种。首先，经验设计法。所谓的经验设计法是指结合着生产工艺的实际需求，依据电动机的控制方法，选择典型环节路线直接进行设计。这种路线的设计需要设计人员结合着电气设备的实际要求，将各个独立控制的电路设计出来，然后结合着设备的实际运行状况，对各个分部的电路联系进行确定。这种设计方案的优势在于简单有效，缺点在于线路设计需要经验丰富的设计人员来设计，且需要绘制大量的分部线路图，设计时间上比较长。其次，逻辑设计法。所谓的逻辑设计法是指采用逻辑代数的方式进行电气线路设计，这种设计方法的优势在于线路结构合理，可节省所用元件的数量。在逻辑设计法中，需要设计人员明确控制对象的运行信号，尤其在整体逻辑变量系统设计上，对整个运行元件的使用性能进行分析，进而明确控制对象每个动作的启动、停止信号。

3.电气控制线路设计中需要注意的问题

结合当前社会经济的实际发展趋势不难看出，线路设计是进行电气设备设计、生产和调控的关键所在，同时也是电气设备正常、可靠、安全运行的保证。由此可见，保证电气控制中线路设计的准确性与科学性，对电气控制线路的安全运行有着直接作用。

3.1尽量减少线路连接导线的数量

设计人员在电气控制线路设计中，应从电气设备各个元件的实际占地位置出发，在符合线路设计原则的基础上，尽可能的减少配线时的连接导线，避免导线引起不必要的故障。

3.2正确连接电器线圈

在电气控制线路设计上，电压线圈受自身阻抗性能的不同，无法进行串联使用，避免造成两个线圈电压分配不等的现象发生，即使是两个同型号的线圈，在面对额定电压的前提下也应避免这种连接。这是因为电器动作的发生有着一定的先后顺序，当一个接触器运行时，其线圈阻抗会增大，且线圈上的电压将增大，导致另一个接触器无法吸合，情况严重时还会出现线圈烧毁的状况。与此同时，电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不能并联连接。

3.3避免寄生电路的出现

顾名思义，所谓的寄生电路是指线路运行中意外接通的电路，这种电路在运行中，除了降低设备元件的运行效率外，还会加大机器的磨损程度，增加设备的运行成本。此外，在线路设计上，设计人员还应最大限度的减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器尽量减少不必要的触点以简化线路，提高线路可靠性。

4.总结

综上所述，随着社会经济的迅速发展，电气设备已成为工业发展中必不可少的一部分，对人们的日常生活及社会经济的发展有着直接推动作用。做为电气控制系统的重要环节之一，电气路线设计对整个电气设备的整体运行有着直接影响作用。这就要求电气线路设计人员能够深入电路设计研究，结合着电气设备的实际功能及自身的工作经验，采用科学合理的设计方法，确保电气线路设计的准确性与有效性。 [科]

【参考文献】

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[4]孙丽英.电气设备故障维修与检查的技术对策[J].黑龙江科技信息，2011（09）.

城市设计控制论文 篇12

关键词：PLC,变频器,电梯

0 引言

随着城市建设的不断发展, 高层建筑的不断增多, 电梯作为高层建筑中的交通工具已与人们的日常生活密不可分。采用变频调速的电梯, 结构紧凑, 噪声低, 提高了运行效率, 维修简单, 故障率低。变频调速为无极调速, 调速范围宽, 因此提高了乘坐的舒适感。目前电梯的控制普遍采用了两种方式:以计算机作为信号控制单元;用PLC取代计算机实现信号控制。从控制方式和性能上来说, 这两种方法并没有太大的区别, 但以PLC为基础的位移控制技术更具可靠性, 程序设计方便灵活。根据电梯控制系统的控制要求, 介绍基于PLC和变频器的电梯控制系统设计方案。

1 系统结构

采用变频调速控制系统来控制电梯, 系统结构如图1所示。系统由操控盘、呼梯按钮盒、轿厢和门控信号、井道信号、PLC、OP、PG、门电机、变频器、制动电阻、拽引电机及减速机等设备组成。系统可实现电流、转速、位移的三重闭环控制。

2 硬件设计

2.1 PLC及OP的选择

PLC选择西门子S7-200系列。根据系统控制要求, 可以确定电梯控制系统信号的输入、输出数量。根据信号数量并留出余量, 从而确定CPU、数字量扩展模块及模拟量扩展模块的型号。根据控制系统的输入输出要求, 可以确定输入输出点的地址分配表。

OP选择SIEMENS的TP177 MICRO面板, 其具有更好的人机交互效果。

2.2 变频器的选择

为降低电梯成本, 节约用电, 并且保证电梯按理想的给定速度曲线运行以改善电梯运行的舒适感, 采用SIEMENS公司的MICROMASTER 440变频器。该变频器具有高级的矢量控制、线性V/F控制、多点设定的V/F控制及FCC (磁通电流控制) 功能, 可实现电流及转速闭环控制。

3 系统软件设计

3.1 软件选择

由于采用的是西门子S7-200系列CPU, PLC编程软件选择与之对应的STEP 7 Micro WIN V4.0 SP6, OP的编程软件为SIMATIC Win CC flexible 2008。

3.2 软件设计

系统PLC控制程序按功能分为8部分, 分别为厅外召唤和轿厢请求、轿门开关、定向、选层、快速换速、平层停车、楼层显示和脉冲信号故障检测。PLC控制功能流程图如图2所示。

3.3 控制策略

系统设计采用电流、转速、位移三重闭环控制策略。电流和转速的闭环控制功能由变频器和PG完成, 位移的闭环控制功能则由PLC和PG共同完成。

3.3.1 位移控制策略

位移控制采用变频调速双环控制可基本满足要求, 但和国外高性能电梯相比还需进一步改进。为此, 利用变频器与PG构成速度环的同时, 通过PG输出电梯位移成比例的脉冲数, 将其引入PLC的高速计数输入端口, 通过累计脉冲数计算出脉冲当量, 由此确定电梯位置。楼层参数是一定值, 因此电梯所在楼层位置、快速换速点、门区信号和平层位置等都可以换算成对应的脉冲数, 将累计脉冲数与各参考点对应脉冲数比较, 从而实现位移控制。

电梯位移:

式中, N为累计脉冲数;S为脉冲当量。S计算公式:

式中, L为减速机的减速比;D为拽引轮直径;p为旋转编码器每转对应脉冲数;r为PG的分频比。

3.3.2 转速控制策略

电梯作为一种载人工具, 在不同负载状态下, 除要求安全可靠外, 还要求运行平稳, 乘坐舒适, 这些就需要理想的加减速曲线。

事先将数字化的理想速度曲线存入PLC寄存器, 程序运行时, 通过查表方式写入D/A, 由D/A转换成模拟量后将理想曲线输出给变频器实现调速。

这种控制策略对查表的实时性要求高, 而PLC运行采用周期扫描机制, 在一个周期内, CPU对整个用户程序只执行一遍, 这个周期时间由用户程序的大小决定, 是不可控的。因此查表只能放在中断中执行, 其中加速过程的查表采用定周期中断, 减速过程的查表采用高速计数内部中断。运行条件的判断、运行模式的选择、查表等与运行曲线产生有关的程序放在中断服务程序中。

3.4 PLC程序设计

利用PG将脉冲信号引入PLC的高速计数输入端, 构成位置反馈。高速计数器累加的脉冲数反映电梯的位置。系统将高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较, 以判断电梯的运行距离、换速点、平层点和加减速点等, 由此实现位移闭环。电梯在运行过程中, 通过位置信号检测, 软件实时计算电梯所在楼层位置、快速换速点、中速换速点、门区信号和平层位置等。

3.4.1 厅外召唤和轿厢请求

在正常运行的情况下, 当有轿厢请求或厅外召唤时, 电梯以此为目标在楼层间运行, 运行的过程中判断是否有其他楼层的按钮被按下, 自动记忆各种呼叫信号, 在电梯到达某层停车时, 自动消除顺向呼叫信号, 保存反向呼叫信号。

3.4.2 轿门开关

由PLC对门电机的控制来实现轿门的开关。电梯运行过程中即使按下开门按钮, 电梯门也不会打开, 如果电梯门没有完全关闭, 电梯不进行上下运行, 以保证乘客的安全。

开门的情况:

(1) 本层呼电梯开门:人在轿厢所在层, 用呼梯按钮盒进行呼梯。

(2) 到层开门:轿厢到达乘客指定的楼层, 门会自动打开。

(3) 轿厢开门按钮开门:电梯在非运行状态下, 通过轿厢内的操控盘开门按钮开门, 门自动打开。

(4) 上电复位开门:在电梯刚刚上电时, 门自动打开。

关门的情况:

(1) 通过轿厢内的操控盘关门按钮关门。

(2) 5s后没人使用, 则自动关门。

3.4.3 定向

当电梯处于底层或者顶层时, 运行只有一个方向:上升或者下降。电梯的上升和下降是通过电机的正反转来控制的。如果停留在中间层, PLC计算出电梯当前位置, 并与目标楼层位置脉冲数进行比较, 自动选择电梯的运动方向。

3.4.4 选层

电梯在运行时, 通过电梯运行控制调度策略来控制电梯, 当电梯接到多个轿内或厅外指令时, 自动选择合理的停靠层站。

3.4.5 快速换速

当高速计数器值与换速点对应的脉冲数相等时, 若电梯处于快速运行且本层有选层信号, 发快速换速信号;若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号, 则不发换速信号。

3.4.6 平层停车

轿厢运行后需要确定在哪一层站停车。平层指停车时轿厢的底与门厅地面应相平齐, 一般都有平层误差规定, 即两个平面相差不能超过5mm。当高速计数器数值等于平层点所对应脉冲数值时, 发平层信号。先是减速, 然后才开始制动, 以减小冲击, 提高平层的准确性以及乘客的舒适感。

3.4.7 楼层显示

设计采用相对计数方式, 运行前通过自学习方式, 测出相应楼层位置脉冲数。楼层计数器为一双向计数器, 当到达各层的楼层计数点时, 根据运行方向进行加或减计数。运行中, 高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较, 相等时发出楼层计数信号, 上行加1, 下行减1, 为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数, 采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。

PLC输出端直接与七段数码管连接, 无需外部硬件译码器, 由PLC软件进行七段译码, 直接驱动数码管显示层楼数。当电梯停在某层上时, 显示当前楼层的数字号;当电梯运行到楼层中间时, 需要借助延时程序;电梯离开某层楼时, 用一个中间继电器来保持它的上一状态, 轿厢显示为保持上一状态的楼层;当轿厢运行到任一其它楼层, 中间继电器失电, 此时轿厢显示为即将到达的最近楼层。

脉冲信号的准确采集和传输尤为重要, 为检测旋转编码器和脉冲传输电路故障, 设计无脉冲信号和错漏脉冲检测电路, 通过实时检测, 确保系统正常运行。为消除脉冲计数累计误差, 在基站设置复位开关, 接入PLC高速计数器的复位端。

3.5 OP程序设计

OP设计可以分为两大部分:参数显示和控制按钮。显示屏主要显示当前轿厢所处楼层位置以及载重、各楼层需要停靠状态、值班人员、当前时间等参数信息。设置用户登录按钮, 用于不同值班人员之间的切换, 进入工作人员使用画面需输入正确密码。手动、自动按钮可以根据实际需要实现系统自动控制和工作人员手动控制、调试电梯运行参数。当发现OP显示电梯的参数与实际有误差时, 可以用参数清零按钮清除参数, 并重新设置。当乘客发现轿厢门不能打开或有其他危险情况, 可以按下报警按钮, 系统则发出语音报警, 危险消除时, 可以按下取消报警按钮来解除报警。

4 结语

系统采用PLC高速计数器采集编码器脉冲, 来确定电梯位置及速度, 并配合楼层限位传感器确保位置信号准确无误, 采用变频器来控制电器运行数据, 可以根据不同的距离智能调节启动加速度以及制动加速度, 从而提高乘坐的舒适度。

参考文献

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