控制室设计（通用12篇）
控制室设计 篇1
1 炼油装置及其自控发展
近些年来炼油装置一直朝着大型化方向发展, 无论是工艺还是设备本身的技术发展, 都充分体现出大型化在包括单位投资和操作费用方面的综合优势。大型化是炼油装置提高其劳动生产率和经济效益, 降低能耗和物耗的一项重要措施。进入21世纪以来, 世界各国都在调整炼油装置布局, 关闭竞争乏力的中小型炼油厂, 同时进行老厂的改造或扩建, 以提高其劳动生产率和经济效益、降低能耗和物耗。我国也在产业结构调整指导目录 (2011年本) 中规定新建1000万吨/年以下常减压列为限制类投资项目, 引导炼油行业向大型化方向发展。
集散型控制系统 (简称DCS) 有着管理集中、风险分散的特点, 在炼油装置大规模使用近30年来, 无可争议地成为了控制系统首选。尽管现场总线技术发展也很迅速, 却由于技术和使用习惯等方面的原因, 新一代现场总线控制系统目前还停留在对控制可靠性要求不是很高或者非爆炸危险场所, 由炼油厂生产过程的危险性特征, 现场总线控制系统在炼油厂的使用相当少, 有限的应用也仅限于储运罐区等监控要求不是很高的场合。
2 控制系统及控制室设置现状
集散型控制系统 (简称DCS) 信号传输以单回路模拟信号为主, 模拟信号远距离传输的信号衰减性, 又极大地限制了控制的集中。以往做法是每套装置设置一个控制室或者相邻几套装置设置一个区域控制室, 把全厂按区域划分成多个部分来控制。以至于形成一些比较有特点的名称:一联合控制室、二联合控制室、储运控制室、公用工程控制室, 等等。这样做虽然有利于信号传输的可靠性并节约电缆材料和电缆施工费用, 但是由于各个控制室自成体系, 互相独立, 形成信息孤岛, 不便于整体统筹。即使有些炼油厂用通讯方式将各控制室信息相连, 也因为没有有效的指挥管理机制而发挥不了多大作用, 流于形式。在实际生产中为协调上下游装置、单元间的物料的供需矛盾, 只能放大生产和储运过程中的保险余量, 全厂生产效率较低。此种布置虽已逐步淘汰, 但还在不少炼油厂尤其是山东地炼使用。
3 新建炼油厂控制系统设计
近几年来, 随着计算机技术的发展, 自控系统的水平均已能实现工艺装置和配套系统 (单元) 控制、管理、经营一体化。各工艺装置、储运系统、以及公用工程设施基本上也都采用统一的集散型控制系统 (简称DCS) 进行过程控制、检测和操作管理。由以前的岗位或装置操作变为系统操作, 实现集中监视、控制和管理。将工艺过程相关的装置甚至全厂所有装置或单元的控制系统集中起来, 形成流程化操作, 使项目范围内各装置或单元的监视、控制、操作和管理融为一体, 区域之间的生产、管理信息流集中共享。改变以前各装置之间形成信息孤岛, 使之连成一个统一的有机整体, 区域之间的生产、管理信息流集中共享, 从而为实现新体制及现代化的企业管理打下坚实的物质基础。
4 控制室设计
与自控发展水平性适应, 目前新建炼油厂控制室设计的通用做法是全厂设置一个中心控制室, 同时又分区域设置现场机柜间, 控制器和I/O卡件等放置在现场机柜间完成基本过程控制分散风险, 操作站放置在中心控制室内, 实现集中控制。现场机柜间与中心控制室之间用冗余光纤通过一天一地不同路径敷设连接, 以充分发挥DCS系统控制集中、风险分散的优点。具体遵照执行的相关标准规范有HG/T20508《控制室设计规定》 (与SH3006-1999内容基本相同, SH3006规范现已有更新版本, 目前正在报批阶段) , SH/T3160-2009《炼油控制室抗爆设计规范》, SH/T3082-2003《炼油仪表供电设计规范》, GB50160-2008《炼油企业设计防火规范》, SH T3004-2011《炼油采暖通风与空气调节设计规范》等。
(上接第311页) 笔者曾参与某炼油厂全厂自控设计, 在进行控制室设计时, 首先要参考吸取其他相关工厂或公司已有的中心控制室方案设计的优点, 并可结合项目具体情况加以优化, 使设计方案在技术及功能上同主流技术相比不落后, 设计思路上又能充分结合企业实际情况。
全厂设一座面积为54m×24m (长×宽) (下同) 的中心控制室, 中心控制室位于生产管理区, 面向工艺装置一侧设抗爆墙并无门窗及其他洞口。中心控制室房间布置如下:机柜室 (18m×15m) 预留供二期加氢裂化装置、连续重整装置用;设操作室 (30m×15m) 可放置75台操作台供全厂所有装置单元正常操作使用;设UPS室 (9m×6m) , 房间内放置两台互为冗余的容量为80k VA的UPS给中心控制室及现场仪表供电) ;工程师站/打印机室 (6m×5m) , 其他为辅助性房间, 辅助性房间包括:会议室、资料室、备品备件室、更衣室、厕所、交接班室、工艺值班室、消防监控室、生产调度室等。厂区内设区域现场机柜间三个, 由于机柜间分布比较均匀, 功能相同。且所包含的工艺装置测量监视和控制点数量相差不大, 为简化设计工作量及施工工作量, 统一按一套图中设计机柜间设计大小为24m×18m, 主要房间为:机柜间 (18m×9m) , 外操室 (9.6m×9m) , UPS室 (6m×4.5m) , 工程师站室 (6m×4.5m) , 辅助性房间有交接班室 (6m×4.5m) 及男女更衣室、厕所、工具间等。工程师站室可兼做备品备件室。机柜间一内放置催化裂化装置、MTBE装置、产品精制装置、气体分馏装置及常减压装置;机柜间二放置酸性水汽提装置、溶剂再生装置及硫酸联合装置, 并兼顾部分储运罐区和公用工程单元;机柜间三放置汽柴油加氢精制装置、汽油加氢脱硫装置、制氢装置及部分储运单元、公用工程设施;另设一装置机柜间, 放置在焦化装置界区内。机柜间信号统一用光缆传输至中心控制室, 光缆采用冗余配置, 一条经电缆槽盒铺设, 另一路埋地铺设, 以确保通讯安全。本设计方案得到业主的充分肯定。S
摘要：本文针对目前炼油装置尤其是全程统一规划的控制室设计提出一般性设计原则, 并以相关标准规范和业主要求为依据, 通过实际实例分析规划控制室的布局及功能房间布置, 对控制室设计提出一些想法和思路。
关键词：炼油,自控,控制室,控制系统
控制室设计 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.
控制室设计 篇3
【关键词】模糊控制 PID 单片机 直流电机
【中图分类号】TP273.4;TM33 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）17-0230-02
引言
在直流电机的控制过程中往往具有不确定性和非线性，难以建立精确的数学模型，采用常规PID控制算法难以达到理想的控制效果。系统设计结合模糊控制算法，按模糊控制理论建立模糊控制规则并求出模糊控制表，根据提取到的直流电机采样信息查询模糊控制表来对电机进行速度与转向的控制。
1、直流电机控制系统
系统选用STC12C5A60S2作为主控芯片，用以完成对系统执行机构的控制、信息处理和直流电机的控制。在窗帘机的应用上面，直流减速电机可精确控制，又能弥补步进电机无电状态下不能转动的缺陷。采用L298N驱动直流电机，利用PWM调制与使能变换的方式可进行电机调速与变向。控制窗帘开合的过程中同时检测光电开关的状态，以确定当前窗帘/窗户的状态。通过对电机角速度的采样分析，利用单片机进行信息处理并优化控制。
2、PID控制
按偏差信号的比例、积分和微分进行控制的控制器称为PID控制器，其控制规律成为PID控制算法。如图1所示，给定值与输出值的偏差e（t）的比例、积分和微分线性组合，形成控制量u（t）的输出。
式中：u（t）-控制器的输出 Kp -控制器的比例系数。
Ti-控制器的积分时间常数。 Td-控制器的微分时间常数。
e（t）-控制器输入，给定值和被控对象输出值的差，称偏差信号。
PID控制器中的比例环节、积分环节、微分环节的参数都必须选取适当，否则也会使系统不稳定。（1）比例环节能迅速反映偏差从而减小偏差，控制作用强弱取决于Kp。Kp越大，则过渡过程越短，稳态误差也越小;但Kp越大，超调量也越大，越容易产生振荡，导致动态性能变坏，甚至会使闭环系统不稳定。（2）积分环节：只要存在偏差，积分的控制作用就会不断积累，输出控制量以消除偏差。但积分作用太强会使系统超调加大，控制的动态性能变差，甚至会使闭环系统不稳定。（3）微分环节：微分控制有助于减小超调量，克服振荡，提高系统的稳定性，但会使系统抑制干扰的能力降低。微分部分的作用强弱由微分时间Td决定。Td越大，抑制e（t）变化的作用越强;Td越小，反抗e（t）变化的作用越弱。
PID控制系统的连续时间信号经过采样和整量化后，变成的数字量无论是积分还是微分都只能用数值计算去逼近。因此PID控制规律的实现，也必须用数值逼近的方法。当采样周期相当短时，用求和代替积分、差商代替微商，使 PID 算法离散化，将描述连续时间 PID算法的微分方程，变为描述离散时间 PID 算法的差分方程，即为数字PID 位置型控制算式。
其中Kp、Ki、Kd分别为比例、积分、微分系数。
PID控制在稳定性、响应速度、超调量和稳定精度方面都体现很好，其适应性强，适应各种控制对象。但参数的整定是PID控制的一个关键问题，动态特性不太理想;PID控制不具有自适应控制能力，对于时变、非线性系统控制效果不佳。当系统参数变化时，控制性能会产生较大的变化，控制特性可能变坏，严重时可能导致系统的不稳定。
3、模糊控制
模糊控制是以模擬集合论、模拟语言变量和模拟推理为基础的一种智能控制方法。它模拟人的思维推理过程，构造一种非线性控制，以满足复杂的、不确定的过程控制需要。
模糊控制器的控制规律由程序实现。首先根据采样值得到模糊控制器的输入量并进行量化处理;量化后的变量进行模糊化处理，得到模糊量;根据输入模糊控制量及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量（输出的模糊量）;对模糊输出量进行模糊化处理，得到控制量的精确量，并进行输出量化处理，得到实际控制量。
3.1模糊控制器的设计
模糊控制器的设计包括四个层面：模糊控制器输入输出量的确定、输入输出变量模糊集合和隶属函数的确定、模糊控制规则表、反模糊化处理求取输出控制量。
在模糊控制器中，模糊控制规则表是系统控制自整定最重要的环节。变量包括系统偏差e和偏差变化率ec、输出控制量u。根据系统输出的偏差及偏差变化率趋势来消除偏差，得到模糊控制规则。
通过模糊控制规则表的查询，反模糊化处理可求取精确的输出控制量。
3.2自适应模糊控制算法
模糊控制与PID控制结合构成模糊PID控制。PID控制的关键是参数的确定，自适应模糊控制算法是用模糊控制来确定PID参数的，也就是根据系统偏差e和偏差变化率ec，用模糊控制规则在线对PID参数进行修改。先找出PID各个参数与e和ec之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e和ec，再根据模糊控制原理来对各个参数进行在线修改，以满足在不同e和ec时对控制参数的不同要求，使控制对象具有良好的动、静态性能，且计算量小，易于在单片机上实现。
根据参数Kp、Ki和Kd对系统输出特性的影响，可归纳出在不同的e和ec时，被控参数Kp、Ki和Kd的自整定要求，从而可得模糊控制规则的语言描述为：
不同的偏差e和偏差变化率ec，对PID控制器参数Kp，Ki，Kd的整定要求不同。
4、结论
海外大型油田中央控制室设计分析 篇4
在任何工程项目中, 中央控制室 (简称中控室) 都是生产管理的核心, 其设计直接关系到装置生产管理的便捷性和安全性。
近些年, 我国石油企业在海外油田地面工程项目越来越复杂, 对中控室设计要求也越来越高。既有不同国家遵循不同设计规范的多样性, 也存在同一国家不同项目设计要求的差异性。面临诸多机遇和挑战, 本篇重点讲述国际通用的油田中控室设计原则和理念, 比对国内外规范的差异, 使读者对海外油田中控室设计有一个更清晰认识。
2 设计应遵循的原则
2.1 设计前考虑因素
设计前, 需根据项目的特点预先规划以下几个方面:
中控室功能要求, 生产管理便捷性要求, 主要设备安装布局要求, 建筑抗爆性要求, 洪水预防要求, 建筑安全防火要求, 室内环境要求, 电缆安装方式要求等。
2.2 中控室选址
中控室与工艺装置的距离要符合相关国际或国家标准, 通常距离20m以上。中控室需设置在电气非防爆区内, 同时布置在本地区常年最小频率风向的下风侧, 避免危险介质扩散到室内。中控室应位于场区较高位置, 同时中控室的电缆入口位于地下水位以上。中控室周围不要有造成室内地面振幅大于0.1m m的振动源和有频率大于25Hz的机械性连续振动源。
2.3 建筑结构设计
中控室建筑物通常考虑抗爆要求, 是为在发生爆炸时, 即使中控室遭到局部破坏, 建筑结构仍然能够维持室内控制系统正常工作, 避免因控制系统损坏, 导致大批生产装置停运, 造成更大的经济损失。
大型中控室安全出口数不少于2个。门的大小根据安装于室内的最大设备尺寸确定。中控室采用弹簧门, 并向外开。中控室的门窗均应开向无爆炸无火灾危险的方向。采用空调或正压通风的中控室, 宜装密闭的固定窗或双层玻璃窗。窗台高度以800~1000mm为宜。
中控室的色彩处理上, 仪表盘、墙裙、侧壁、门、窗、天花板的色彩, 在明度的选择上应该依次加高, 在纯度的选择上应依次减淡。如侧壁多用象牙白或乳白色, 墙裙颜色要深一些, 可以增加光的反射。
2.4 室内布置设计
中控室布局是根据工艺设施危险要求、设备类型和数量、室内操作人员数量、未来扩容规模等因素决定。中控室主要由控制室、机柜间等构成。
室内设备间距要求, 应保证操作站前面离墙的净距3.5m~5m, 操作站后面离墙的净距不小于1.5m;成排机柜之间的净距为1.5m~2m, 机柜侧面距墙净距1.5m~2m。操作台和仪表盘之间距离不小于2m。
2.5 室内环境控制及火灾防护
2.5.1 室内环境控制采用空调及采暖通
风 (HVAC) 系统, 设计中控室的HVAC系统需要考虑以下因素:
保证室内温度维持在22℃±2℃, 保持50%~60%相对湿度, 温度变化率应低于0.25分/秒, 湿度变化率应小于6%/小时;中控室换气次数不低于5次/小时;如果中控室外部发生火灾或有危险性物质溢出时, 空调系统应及时维持内部空气循环, 不可再吸入外部空气。
2.5.2 位于危险区域的中控室应设置正压通风系统, 此系统应能够保持室内至少5m m水柱的正压力。
在中控室风管入口处, 应设置气体探测器并在中控室内设置相关报警, 及时检测进入中控室的可燃或有毒气体。
设计H V A C及正压通风系统时, 还应考虑中控室的尺寸和建筑结构, 室内常驻人员数量, 室内的热负荷, 通过门、窗和墙壁泄露的空气数量等设计因素。
2.5.3 中控室应设气体和火灾检测系
统, 按相关规范在室内外设置火灾、可燃气体、有毒气体、浓烟或热感等类型探测器, 用来及时检测并预警室内外危险状况, 并联锁重要装置紧急停车, 同时操作人员采取及时动作, 使损失降至最低。
另外, 在中控室及其他辅助用房, 应备有足够数量的便携式CO2灭火器。
2.6 室内照明
石油装置是昼夜不停连续生产的, 因此中控室应以人工照明为主。照明好坏直接关系到人的工作效率, 因此, 需要严格遵照相关国家规范设计, 使灯具在空间安排设计中, 安装在一个最不刺眼的位置。在操作台的背板上照明强度等级由所安装仪表类型以及维修时最适宜的光照强度决定。必要时采用紧急照明系统, 以满足突然断电等紧急情况下的正常照明。
室内地面标高0.8m处的照度值为:带有显示屏的区域300~500xl, 室内操作区强度应维持在200x l以上, 在需要写字的区域应维持在500xl, 机柜室600~900xl。
2.7 地板与吊顶
在设置电子设备元器件的控制室和机柜间设置防静电地板。这种地板既防止静电, 又便于下面敷设各类进入室内的电缆。
为了设计合适工作的空间, 吊顶距地板高度应不小于3m。吊顶的材料一般选用声学瓷砖或者易拆卸网格式隔板。
2.8 电缆布线
中控室采用抗爆结构设计时, 宜采用地沟进线。电缆沟室内沟底标高应高于室外沟底标高300m m以上, 入口处和墙口洞必须进行密封处理。中控室内电缆管缆应在电缆沟或防静电地板下的基础地面上敷设, 地板下部采用电缆槽盒, 电缆应从底部进入机柜, 机柜的密封和固定可采用格兰或螺丝钳夹紧。
3 国内外设计标准的异同
各国在中控室设计要求上有不小的区别, 以下就API (美国石油协会) 和HG (化工行业标准) 的要求做出对比:
防静电地板高度:API:0.5~0.6m;HG:0.3m~0.5m。
中控室抗爆要求:API:根据要求, 建筑物可能采用抗爆结构设计;HG:联合装置的中控室采用抗爆结构设计。
中控室照明:API:有时采用紧急照明系统;HG:必须设置紧急照明系统。
中控室与装置区间距:API:非电气防爆区;HG:≥30m。
正压通风系统保持室内压力:API:正压通风设计;HG:≥25Pa。
中控室内噪音:API:只提到控制噪声, 未提大小;HG:无人时室内噪声≤55d B (A) 。
机柜距离:API:无;HG:机柜之间距离1.5m~2m;侧面与墙距离1.5m~2m。
4 结论
随着中国石油企业海外业务的不断扩张, 与世界各大石油输出国的合作日益密切, 遵循国际先进中控室设计标准十分重要。同时在国际工程中积累经验, 逐渐形成我国海外油田项目的中控室自主设计理念, 参与国际中控室标准制定, 提升中国石油企业竞争力。
参考文献
[1]API RP554Process Control System, First Edition, American Petroleum Institution, Octorber2008[1]API RP554Process Control System, First Edition, American Petroleum Institution, Octorber2008
[2]HG/T20508-2000《控制室设计规定》[2]HG/T20508-2000《控制室设计规定》
[3]SH3006-1999石油化工控制室和自动分析器室设计规范[3]SH3006-1999石油化工控制室和自动分析器室设计规范
控制室设计 篇5
一、概述
（1）PLC简介„„„„„„„„„„„„„„„„„第3页（2）可编程控制器的发展„„„„„„„„„„„„第3页（3）可编程序控制器的基本结构及工作原理„„„„第4页（4）设计课题简介„„„„„„„„„„„„„„„第4页
二、设计任务和要求„„„„„„„„„„„„„„„第5页
三、设计方案说明„„„„„„„„„„„„„„„„第7页
四、电气控制系统的主电路设计„„„„„„„„„„第8页
五、PLC控制器的选择及编程元件的地址分配„„„„第10页
六、PLC控制程序设计
（1）I/O接线图设计„„„„„„„„„„„„„„第12页
（2）功能图表„„„„„„„„„„„„„„„„„第12页
（3）梯形图设计„„„„„„„„„„„„„„„„第13页
（4）指令表„„„„„„„„„„„„„„„„„„第16页
七、程序调试方式及过程说明„„„„„„„„„„„第20页
八、设计中的心得体会„„„„„„„„„„„„„„第21页
九、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第22页
1、PLC简介
可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
2、可编程控制器的发展
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。
3、可编程序控制器的基本结构及工作原理
PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程序控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电
PLC的结构框图如图1.1所示。
4、课题研究意义
而随着社会的进步和发展，医疗水平的不断提高，现代医院护理需要简易及时地获知并处理病人的突发病况，实现患者在住院的任意时间可请求医生或护士进行诊断或护理。基于PLC设计的医院病床呼叫系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼叫的工具,能及时、准确、可靠地实现病房呼叫管理，避免了人工呼叫的不便与效果差等缺点，它是现代医院提高医院和病室护理水平必不可少的设备。
有了病床呼叫控制系统，医院的护理工作变得更加方便全面，不用再为值班医生和护士未能及时发现突发病况而烦恼。基于可编程控制器PLC设计的病床呼叫系统可以及时、准确、可靠地实现病房呼叫管理,具有良好的应用前景。
5、课程设计的性质和意义
本次课程设计教学的主要任务是在学生学完《PLC原理与实践》理论课程后，进行的实践教学。通过课程设计一方面可验证所学的基本理论知识，同时培养同学们的基本操作技能与与设计能力，是的课堂上所学的理论知识在实践中灵活运用。
二、设计任务和要求
1、总体要求：
学生要按课程设计任务书内容要求执行，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行病床呼叫系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。）设计原则
① 最大限度的满足机械电气设备或生产过程的控制要求； ② 在满足控制要求的情况下，力求使控制系统简单、经济； ③ 保证控制系统的安全可靠；
④ 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应当留有余地。2）设计内容
① 拟定控制系统设计的技术要求；
② 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行元件；
③ 选定PLC型号；
④ 编制PLC的输入/输出端子接线图；
⑤ 根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后在用相应的编程语言进行程序设计；
⑥ 设计操作台、电气柜及非标准电器元件；
⑦ 编写设计说明书和使用说明书。3）设计步骤
① 深入了解和分析被控制对象的工艺条件及控制要求；
② 选择适合的的PLC类型；
③ 分配I/O点；
④ 设计控制系统梯形图；
⑤ 输入并调试程序。
2、具体任务要求： 1）设计课题 病床呼叫系统 2）控制要求
① 共有3个病房，每间病房2个床位。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫；
② 设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处 理完毕的重置按钮；
③ 每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未
在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，④ 在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示 哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力；
⑤ 一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方灯被重置。
三、设计方案说明
通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计任务和控制要求进行分析，可以初步得出设计方案：该病床呼叫系统由从机、主机等两部分组成。从机(呼叫源)即病床按钮，主机包括PLC 及指示灯报警系统。呼叫源每张病床配备一个，呼叫源一般放在病床床头。患者有呼叫请求时，按下手持式按钮向护士站呼叫。主机中PLC 工作方式为循环扫描方式，在系统程序控制下，PLC 顺序读入输入端口各呼叫源的状态, 并且不断地循环扫描。一旦有呼叫按钮按下且未在5秒内按下重置按钮，PLC 立即响应, 通过设置的程序实现对系统的控制：点亮床头指示灯和护士站报警指示灯，并通过报警指示灯指出病房号；同时，病房门口报警指示灯也被点亮。并通过互锁实现优先级别判断的能力（即只有在护士处理完首先呼叫的病床后进行按钮置位后，其他病床方可继续呼叫，以实现优先级）。主机监控系统响应后，将出现相应的光报警指示，以便提示医护人员尽快赶到现场。此外，系统采用主从结构形式后，主机中的PLC 还可以通过网线与计算机相接，将多个护士站联网构成病房监护管理中心。
因此初步选定如下装置：启动/复位开关9个（病床6个、护士站3个）、停止开关1个、指示灯12个（病床6个、病房门口3个、护士站3个），并带有计时功能；设计要求PLC控制器为10入/12出，可以选用SIMATIC-S7-200系列的CPU224和一个EM222扩展模块。通过互锁实现优先级别判断的能力。
四、电气控制系统的主电路设计
1、开关、继电器、计数器分配 停止按钮(I0.0)1号房1号床开关——I0.1 1号房2号床开关——I0.2 2号房1号床开关——I0.3 2号房2号床开关——I0.4 3号房1号床开关——I0.5 3号房2号床开关——I0.6 1号房开关——I0.7 护士站对应2号房开关——I1.0 护士站对应3号房开关——I1.1 1号房门口指示灯继电器——Q0.0 1号房1号床指示灯继电器——Q0.1 1号房2号床指示灯继电器——Q0.2 2号房门口指示灯继电器——Q0.3 2号房1号床指示灯继电器——Q0.4 2号房2号床指示灯继电器——Q0.5 3号房门口指示灯继电器——Q0.6 3号房1号床指示灯继电器——Q0.7 3号房2号床指示灯继电器——Q1.0 护士站对应1号房指示灯继电器——Q1.1 护士站对应2号房指示灯继电器——Q1.2 护士站对应3号房指示灯继电器——Q1.3 1号房1号床计时器——T101 1号房1号床计时器——T102 1号房1号床计时器——T103 1号房1号床计时器——T104 1号房1号床计时器——T105 1号房1号床计时器——T106
2、电路设计图如下
五、PLC控制器的选择及编程元件的地址分配
1、PLC控制器的选择
SIMATIC S7-200系列是西门子公司的可编程控制器，这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200 PLC可以满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的是适用性。
1台S7-200 PLC包括一个单独的S7-200 CPU，或者带有各种各样的可选扩展模块。S7-200 CPU模块包括一个中央处理单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制；输入和输出是系统的控制点：输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备；电源向CPU 及其所连接的任何设备提供电力；通讯端口允许将S7-200 CPU同编程器或其他一些设备连起来；状态信号灯显示了CPU 的工作模式（运行或停止），本机I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误；通过扩展模块可提供其通讯性能；通过扩展模块可增加CPU的I/O点数（CPU 221不扩展）；一些CPU有内置的实时时钟，或添加实时时钟卡；EEPROM卡可以存储CPU程序，也可以将一个CPU中的程序送到另一个CPU中；通过可选的插入式电池盒可延长RAM中的数据存储时间；最大I/O配置。
通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计任务和控制要求进行分析，确定的设计方 PLC控制器为10入/12出，考虑到要留有一些可扩展的单元，故可以选用SIMATIC-S7-200系列的CPU224和一个EM222扩展模块。
2、编程元件的地址分配 ① 输入信号
停止按钮开关SB0——I0.0 1号房1号床开关SB1——I0.1 1号房2号床开关SB2——I0.2 2号房1号床开关SB3——I0.3 2号房2号床开关SB4——I0.4 3号房1号床开关SB5——I0.5 3号房2号床开关SB6——I0.6 护士站对应1号房开关SB7——I0.7 护士站对应2号房开关SB8——I1.0 护士站对应3号房开关SB9——I0.1 ② 输出信号
1号房门口指示灯继电器KM0——Q0.0 1号房1号床指示灯继电器KM1——Q0.1 1号房2号床指示灯继电器KM2——Q0.2 2号房门口指示灯继电器KM3——Q0.3 2号房1号床指示灯继电器KM4——Q0.4 2号房2号床指示灯继电器KM5——Q0.5 3号房门口指示灯继电器KM6——Q0.6 3号房1号床指示灯继电器KM7——Q0.7 3号房2号床指示灯继电器KM8——Q1.0 护士站对应1号房指示灯继电器KM9——Q1.1 护士站对应2号房指示灯继电器 KM10——Q1.2 护士站对应3号房指示灯继电器KM11——Q1.3 ③ 内存变量
1号房1号床计时器——T101 1号房1号床计时器——T102 1号房1号床计时器——T103 1号房1号床计时器——T104 1号房1号床计时器——T105 1号房1号床计时器——T106
PLC控制程序设计
1、I/O接线图设计
2、功能表图
、梯形图设计
4、指令表
NETWORK 1（网络1）LD I0.1 AN I0.0 TON T101, +50 NETWORK 2（网络2）LD T101 LPS AN Q0.3 AN Q0.6 = Q0.0 LPP AN Q0.2 = Q0.1 NETWORK 3（网络3）
AN I0.0 TON T102, +50 NETWORK 4（网络4）LD T102 LPS AN Q0.3 AN Q0.6 = Q0.0 LPP AN Q0.1 = Q0.2 NETWORK 5（网络5）LD T101 O T102 AN I1.0 AN I1.1 = Q1.1 NETWORK 6（网络6）LD I0.3 AN I1.1 TON T103, +50 NETWORK 7（网络7）LD T103 LPS AN Q0.0 AN Q0.6 = Q0.3 LPP AN Q0.5 NETWORK 8（网络8）LD I0.4 AN I0.0 TON T104, +50 NETWORK 9（网络9）LD T104 LPS AN Q0.0 AN Q0.6 = Q0.3 LPP AN Q0.4 = Q0.5 NETWORK 10（网络10）LD T103 O T104 AN I0.7 AN I1.1 = Q1.2 NETWORK 11（网络11）LD I0.5 AN I0.0 TON T105, +50 NETWORK 12（网络12）LD T105 LPS AN Q0.0 AN Q0.3 = Q0.6 AN Q1.0 = Q0.7 NETWORK 13（网络13）LD I0.6 AN I0.0 TON T106, +50 NETWORK 14（网络14）LD T106 LPS AN Q0.0 AN Q0.3 = Q0.6 LPP AN Q0.7 = Q1.0 NETWORK 15（网络15）LD T105 O T106 AN Q1.1 AN Q1.2 = Q1.3
七、程序调试方式及过程说明
运用STEP 7-MicroWIN V3.1(西门子S7-200编程软件)编写的梯形图程序，并注意选择对应的PLC型号（CPU224）。编译无错误后使用引出命令将梯形图程序存成后缀为.awl格式的可执行程序文件并保存在你设定的文件夹中（如bchjxt.awl）。
打开西门子s7-200仿真程序汉化版，输入密码，设定PLC的CPU型号为CPU224，打开“程序”使用“装载程序”命令将bchjxt.awl程序文件载入仿真程序软件中，点击命令“切换到运行状态”，打开“查看“使用”内存监视“命令输入你所要观察
通过对仿真程序中指示灯的运行状态的观察来检验程序是否准确，并对错误部分进行修改，完成程序。
在程序运行过程中可以配合秒表，手表等器材大概的估计时间的准确性，并实时的对错误的程序段进行标记，以方便后面的修正工作。最好有两个人分工协作对程序校验，以免一个人分心做不同的事而造成不必要的错误。
八、设计心得体会
在郭老师的指导和自己花了一个多星期时间的努力下，终于把这次的课程设计顺利完成了。这次病床呼叫系统的设计是在我们学完《PLC原理与实践》理论课程后，进行的一项可编程控制器相关知识综合应用的实践训练。
课程设计的过程中，我加深了对PLC理论知识、梯形图、指令表、外部接线图的理解；学会了西门子编程软件及PLC控制仿真软件的使用，在不断的调试各自的程序中，发现了很多存在的问题并进行研究解决。在课程设计之初，刚拿到课题和任务书的我感到无从下手，后来经过自己对课程理论知识的进一步复习及查阅相关资料，同时得到了郭老师的细心指导和同学们的热情帮助，才较顺利的完成了此次的课程设计。
总的来说，这次关于病床呼叫系统的课程设计整个过程自己收获较大。通过本次课程设计，首先我不仅复习、巩固和验证了自己所学的PLC相关理论知识，而且也初步培养了自己在PLC相关课程设计的基本操作技能与设计能力以及将课堂上所学的理论知识运用于实践中；其次设计过程中所遇到的问题，让自己清楚认识到前期自己所学的知识没理解、掌握的还不是非常牢固，警示了自己今后要加强理论知识的学习；再者让我学会了如何更好的和老师、同学交流、探讨问题，共同学习，相互帮助；最后也是最重要的，这次课程设计让我学会了较基本的设计思路及设计理念，更好的培养了自己认真思考问题、分析问题、思索问题全面性等能力以及对待事情认真、耐心、细致的学习态度。
九、参考文献
智能空调控制电路设计 篇6
[关键字]单片机 串行通信 温度传感器 自动复位
随着科学技术的发展，微电脑智能控制技术的日趋成熟，其在家电产品中的应用也越来越广泛。为了使家电产品趋向高效、节能和智能化方向发展，淘汰老式空调的单调功能的控制电路，引入了智能化控制芯片，本电路（智能空调控制电路）的研制就能达到智能化控制的目的。本电路在执行机构（空调机）和被控参数（温度、时间等）之间建立一闭环控制。硬件电路上提供基于两种参数（时钟、温度）的控制方式。适当编制不同的软件，可灵活扩展空调机的工作方式。智能空调控制电路原理及分析：
智能空调控制电路（以下简称控制电路）为一89S51单片机的最小系统。其功能模块框图如下。下面将逐一介绍各功能模块电路。
1.主板电路。
（1）温度采样电路。这部分电路的重点组成部分是A/D转换器MC14433芯片。它把前级电路来的温度模拟信号转化成单片机能够识别的数字信号，供给单片机处理后，发出控制信号。传感器部分使用铂电阻温度传感器PT100。通过电桥电路将变化的电阻信号转换成供后级运放使用的差模输入信号。放大电路部分采用OP-07精密放大器组成的一个普通放大电路。具有失调小、漂移小的特点。传感器部分电路主要任务就是使MC14433的Vin与温度t成线性关系，提高控制精度。
（2）外部时钟电路。这部分电路核心是具有后备电池供电的MC146818低功耗高速CMOS集成芯片。MC146818有完备的时钟、闹钟及百年日历功能。可提供准确的当前时间供控制使用。其双向数据/地址总线直接接到89S51的P0口的8个引脚上。外接频率为32768Hz晶振。并配有独立的供电电路。在控制仪工作期间为电池充电，以确保断电时电池有足够的能量供时钟运行和使MC146818内部的数据不丢失。
（3）输出电路及报警电路。输出电路使用89S51的P1口作为I/O口。运用不同的算法，可实现开关量控制和脉宽调制输出，脉宽调制输出的控制信号可用来控制可连续改变的参量，开关量通过继电器输出。报警电路使用了一个音乐芯片。当89S51检测到一个非正常情况时，如传感器故障，使温度超限时，它会给P1.1脚一个高电平使喇叭发声，来提示用户处理。
2.面板部分。
（1）显示部分。显示电路部分接在89S51的串行口上。它的主要部分是CMOS型4096,由此决定它是静态显示。根据需要，显示元件可采用的是8段数码管和发光二极管，或者采用定制的码段液晶片、OLED显示等器件，来显示温度等必要的数据及运行状态信息。
（2）键盘输入及遥控输入。由于控制电路只采用了七个功能键，所以用一片74LS244将它与总线隔离开后，便可通过并口查询，方便地读取键盘值，然后作相应处理。加入遥控输入，通过软件解码来达到相应的控制功能。
3.硬件调试。自动复位电路：在89S51的实际应用中，当电源电压波动时，引起电压检测硬件电路上的INT0中断，从而使单片机处于节电工作状态下。但在电源恢复正常情况后，89C51不能借助外部定时中断恢复正常工作，进入“死机状态”。加入自动复位电路后，就可克服这种节电工作方式下的“假死机”情况。
经过多次的试验及调整，控制电路的软件调试成功，样机也能正常工作。
参考文献：
[1]MC146818数据手册[Z].
[2]MC14433数据手册[Z].
控制室设计 篇7
关键词：设计阶段,造价控制,风险控制
工程造价管理是对建设资金进行有效控制和管理的方法, 对工程的经济效益有着重要影响。因此, 必须加大对工程造价和分析的管理和控制力度, 保证工程的建设质量, 减低工程施工成本, 促进工程顺利、平稳的实施。
1 概述
工程设计环节是经济和技术分析的关键环节, 对工程的建设造价有着十分深刻的影响。因此, 为了能够降低工程项目的建设费用, 避免不必要的资金和资源的耗费, 我们必须结合工程的具体施工情况, 增加对设计环节的监督和控制。工程的整体设计工作要在项目规划完毕之后才可以进行, 在工程设计阶段就已经确定了项目的施工建设费用。而开展工程设计计算工作的关键目的就是减少预算资金和实际资金之间的差距, 从而避免无故浪费和预算超支现象的发生。有关资料数据表明, 在不改变施工条件和其他因素的前提下, 工程设计方案的妥当合理, 能够在很大程度上降低工程成本, 提高资金的有效利用率, 增加项目的投资收益。因此我们必须加大对设计环节的管理和控制力度, 合理使用工程建设资金, 从而促进工程项目的顺利进行。
2 影响设计阶段造价控制和风险控制的因素
第一, 在工程建设过程中重视建筑物所处的施工位置。从工程的具体施工情况来说, 建筑物所处位置的好坏对工程项目投入使用的效果有着直接影响, 同时也能够决定工程项目建设费用的高低。从项目现场布置来说, 我们可以根据使用者的使用需求和生活习惯, 合理区分办公区域、生产和生活区域并分别建设, 从而更好地满足人们的使用要求, 同时也降低工程建设的投资成本。另外, 还要合理的设计各类管网的分布线路, 减少不良反应的产生, 进而提高建筑施工场地内交通的合理性和安全性, 呼应建设环保理念, 达到安全建设的要求。
第二, 建筑规模分析。比较建筑使用功能的主要目的就是提高建筑的使用效率, 降低由于规模不匹配出现的一些投资浪费问题, 进而降低设计环节的资金投入。
第三, 合理规划建筑施工的先后顺序。独立的建筑物建设成本是不太容易改变的, 但是在计算工程总体建造成本的时候, 并不是把所有独立的建筑施工费用加在一起, 而是要根据不同工程施工的建设周期, 确保每个建筑物能够在相同时间段一齐投入使用, 有效发挥建筑的使用功能。为了使建筑的使用功能充分发挥出来, 必须对建筑的先后施工顺序进行合理排列。另外, 还可以根据工程的难易程度来决定, 所需施工技术水平比较高的工程项目放在后面, 反之放在前面;建筑完工之后对其他的建筑施工不会有影响的优先考虑建设, 相反的则放在最后建设;如果是两个相邻的建筑, 优先建设楼层比较高的工程项目, 然后再进行楼层低的项目建设。
第四, 充分了解建筑的大体结构、设备配置和装饰等情况。
第五, 设计人员可以结合以往的工程建设案例和自身设计经验开展具体的工程设计工作。有许多设计工作者不能对设计方案的合理性进行有效判断, 对有缺陷的方案没有进行合理的改进和完善, 随意改变安全数据, 从而导致工程建设投入过高, 极大提高了工程的施工成本。
第六, 在设计环节出现了差错。在工程设计过程中, 设计人员如果没有根据工程的具体施工情况进行设计, 或者没有仔细考虑工程的复杂程度, 就很容易产生设计脱离现实问题, 提高工程的建设难度, 甚至还可能会发生施工返工的现象, 不仅使工程施工质量得不到保障, 而且还造成了工程建设资源的大量浪费。
第七, 一味满足业主要求, 设计不够合理。由于设计人员一味地满足业主的要求, 造成设计方案产生了结算超支、超概算等问题, 使工程的投资环节不能顺利进行。
3 设计阶段造价控制和分析控制方法
第一, 使用限额设计和审查设计支出的方法。把这种方法合理的运用在设计环节, 根据工程项目的任务书和审批后的任务书, 全面审核设计方案, 在投资评估工作结束之后从中选出最恰当的设计方案, 然后进行下一步设计;根据审核之后的设计预算开展图纸设计工作, 在不改变建筑功能的前提下使用限额设计, 针对在设计环节中产生的变化进行妥善处理, 确保项目投入资金不超过限制额度。
第二, 把招标制度合理运用到工程建设中。为了能够减少这种情况对工程建设的影响, 应该把设计招标制度合理运用到设计环节, 对设计招标的现状进行合理控制和管理, 提高建筑的设计质量, 降低工程施工成本的浪费。
第三, 制定合同约束条款。结合以往项目设计经验, 改变设计条款, 保证工程的顺利开展。
第四, 加大对设计环节的监督和管理力度。招聘专业素质较高的设计人员和工程造价控制人员, 对建筑设计情况进行全面分析, 找出设计中的不足之处, 并合理比较设计优化方案, 选出最佳设计方案。另外, 在进行方案比较时, 还可以在不改变工程整体结构和功能前提下, 根据资金的限制额度, 使用价值工程方法减少工程的投入成本。
4 结语
文章详细介绍了造价控制及其风险控制的优势, 然后对影响建筑工程设计环节的因素进行了分析, 最后根据具体的施工情况, 制定了合理的设计方案, 从而不仅能够有效降低工程的施工费用, 促进工程的顺利进行, 而且还能够为有关施工人员在开展工作中提供有价值的参考依据。
参考文献
[1]吴志坤, 郑际汪.浅谈设计阶段造价控制及其风险控制研究[J].山西建筑, 2010, (3) :267-268.
控制室设计 篇8
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
[1]路英帅:企业内部会计控制的任务和关键控制点的强化[J].财会研究, 2010 (9) .
[2]王秀果:企业内部控制的关键控制点[J].经济师, 2012 (4) .
基于锅炉控制的过程控制方案设计 篇9
1.1 被控对象工艺流程
待加热物料A经由上料泵P1101泵出,温度为常温20℃,流量为F1101,分两路,其中一路进入换热器E1101与热物料换热后,与另外一路混合,进入加热炉F1101的对流段。进入换热器E1101的待加热物料A走管程,一方面对最终产品(热物料A)的温度起到微调(减温)的作用,另一方面也能对待加热物料A起到一定的预热作用。加热炉对流段由多段盘管组成,炉膛产生的高温烟气自上而下通过管间,与管内的物料A换热,回收烟气中的余热并使物料A进一步预热。对流段流出的物料A全部进入F1101辐射段炉管,接受燃烧器火焰的辐射热量,达到所要求的高温后出加热炉,进入换热器E1101,进行温度的微调并为冷物料预热,最后以工艺所要求的物料温度输送给下一生产单元。本设计系统中,维持流量稳定和温度稳定是整个控制系统的最终目的。
1.2 控制要求
1.2.1 物料出口温度要求
保证物料A进料流量一定的情况下,使加热后的物料A达到要求的温度并且维持在允许范围里面。
1.2.2 节能减排控制要求
节能要求是在满足工艺控制要求的前提下,达到最小燃料使用量。其中,一方面要求加热炉在正常工况时燃料的使用量最少,同时在从冷态开车到加热炉达到正常工况所需的燃料用量也要达到最少。减排要求是二氧化碳的排放量少,且兼顾由于燃烧不充分产生有毒一氧化碳的排放量。
1.2.3 安全控制要求
针对炉管爆裂(A物料为可燃物质)、炉膛灭火、进料中断这三种加热炉事故进行故障识别并设计相应的安全控制系统。
1.2.4 过程特性simulink仿真
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,是一种基于MATLAB的框图设计环境,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包,被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。本系统中,我们可以很方便地在simulink中建立过程控制模型。通过对加热炉系统的simulink仿真测试,基本了解控制对象的特性,为得到良好的控制品质做好了充分的准备。
通过对系统综合仿真测试,可以得到:
1)加热炉系统是一个大惯性、大滞后的控制系统,燃料流量控制温度需要较长的调节时间,因此在控制时需要设计出合理的控制方法,保证控制速度,同时减少超调和调节时间。
2)加热炉输出温度的变化会影响换热器的冷物料初始温度,当对换热器进行控制时,导致冷物料初始温度发生大幅波动,造成加热炉控制系统和换热器控制系统的耦合控制,在实际控制系统设计过程中,要注意解耦控制,或者部分解耦。
3)换热器的开度控制并不能够静态改变输出温度,只能够动态调整温度的瞬态变化。
2 控制方案设计
2.1 开车方案流程图
2.2 燃烧控制系统
本系统中,耦合主要由于部分燃料两次经过换热器引起。因此,为简化模型,减弱或消除耦合的影响,采用部分解耦的方法,实现换热器阀门开度对加热炉耦合的解耦。经过matlab仿真可知,系统很快进入稳态,加热炉与换热器协同工作,保证出口温度为给定值。
2.3 进风量控制系统
为使加热炉适应负荷的变化,必须同时改变燃料量和空气量,当空气流量太大时,多余的空气会带走很多热量,造成燃烧能量的浪费;但当空气太少时,就会造成不完全燃烧,产生大量黑烟及一氧化碳。因此,为了达到最佳的经济燃烧,燃烧过程中应有最佳空燃比K。
然而定比值控制方案只能克服流量干扰对比值的影响,当系统中存在着除流量干扰以外的其他干扰,比如温度、压力、成分等其他干扰时,为了保证产品质量,必须适当修正两物料的比值,即采用变比值的控制系统。
本系统中,燃烧时需要有一定的过剩空气量,当过剩空气量增多时,一方面使炉膛温度降低,另一方面使烟气损失增加。因此,对不同的燃料,过剩空气量都有一个最优值,即最经济燃烧。因此,选用烟气含氧量作为变比值控制系统的第三参数,控制空气与燃料的比值,以此来获得最高的加热炉效率,同时防止产生一氧化碳。
2.4 炉膛压力控制方案
在实际系统中,除了要求控制系统在生产处于正常运行状态情况下能够客服外界的干扰,维持生产的稳定运行,同时当生产操作达到安全极限时,控制系统也有相应的保护措施,促使生产操作离开安全极限,返回到正常的状况,或者是生产暂时停止下来,以防止事故的发生或者进一步扩大。
本设计系统中,炉膛压力直接决定了生产的安全运行,因此要求当压力达到极限值时,系统采取相应的措施。系统中,当炉膛压力控制在一个安全范围内时,利用TT1105的温度测量变送控制器去控制挡板的开度。而当炉膛压力在这个范围之外,用压力控制器去控制挡板的开度。这样既保证了加热炉的安全性,同时又实现了节能减排。
2.5 分流阀阀位控制系统
在改变V1103的同时改变V1102的开度,从而保持整个线路上物料A流量的稳定。采用把V1103选用气开阀,而V1102选用气关阀,并且这个阀用同一个控制信号的控制方法。
控制阀气开气关的选择,首先要从安全角度出发,即当气源供应中断,货控制器出故障而无输出,或者控制阀膜片破裂、漏气等而使控制阀无法正常工作,以致阀芯回复到无能源的初始状态时,应能确保生产工艺设备的安全,不致发生事故。另外,需要保证当控制阀出于无能源状态而回复到初始位置时,不应该降低产品的质量。
本控制系统中,控制阀V1103出于安全性的考虑,当系统出故障时,关闭分流阀,使通路关闭,所以选用气开形式;燃料进料控制阀V1104出于安全性考虑,当控制信号中断时,保证进料通路关闭,因而也选择气开形式。对于长期工作在小开度、或者负荷变化比较大的工况时,阀门宜选用对数特性的阀门,因此工作在小开度的V1103、负荷变化较大的V1104,均采用对数特性的阀门。
从主控变量的回路可以看出,控制阀V1103为气开正特性,控制对象W1103为反作用,测量变送为正作用,所以分流阀流量控制器选为正作用。再看辅助控制变量回路,控制阀V1104为气开,正特性,控制对象V1104为正作用,分流阀流量控制器为正作用,所以燃料流量控制器选为反作用。
2.6 安全控制系统
2.6.1 防止回火的控制系统
当燃料压力过低,炉膛内压力大于燃料压力时,会发生回火事故。为此设置如图3所示的防止回火的联锁控制系统。在燃烧嘴背压过低时,压力开关PSA带动联锁装置,把燃料控制阀的上游阀切断,以免回火现象发生。
2.6.2 防止脱火的选择性控制系统
当燃料压力过高时,由于燃料流速过快,易发生脱火事故。从而,对于正常及异常情况下的工况,应选用不同的控制系统。为此,设置燃料压力和物料温度的选择性控制系统。正常时,燃料控制阀根据生产负荷的大小调节;当燃料压力过高,燃料压力控制器取代物料温度控制器,防止出现脱火事故。
2.6.3 炉膛灭火的应急控制方案
炉膛一旦灭火,炉膛内部温度会快速下降,通过对炉膛的温度检测,很容易就可以发现问题。一旦检测到炉膛灭火,首先切断燃料的输入,减弱引风量,同时中断物料A对下一级工艺的供给。
2.6.4 进料中断的应急控制方案
FT1101检测到管线内流量突然减少时,即可判断进料中断,此时必须采取紧急停车的方案。方案步骤如下:
1)所有控制器停止输出,切换到手动控制;
2)关闭阀门V1104,停止燃料的输入;
3)保持空气的鼓入;
4)待重新恢复到正常后再开车运行。
3 结束语
在分析了锅炉控制系统中被控对象的工艺流程及控制要求的基础上,本文提出了一套实际可行的锅炉控制方案。方案中以单回路控制系统、变比值控制系统以及选择控制方案为基本方案,同时设计了针对各种安全问题的应急控制方案,这样既可以保证系统按要求稳定运行,也能保证在发生事故时减少损失。
参考文献
[1]孙洪程,等.过程控制工程[M].北京:高等教育出版社.
[2]孙优贤,等.工业过程控制技术[M].北京:化学工业出版社.
控制室设计 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
控制室设计 篇11
关键词 规划设计 住宅组团 造价管理
中图分类号：G64文献标识码：A文章编号：1002-7661（2011）09-0116-02
一、规划设计及现状分析
1. 规划设计的定义
规划设计是在项目定位的基础上，对其进行较具体的规划及总体上的设计，使其功能、风格符合其定位。包含对城市化问题的技术性解决、城市各功能系统的合理调整、城市形态与景观环境的塑造、人居环境可持续发展等方面内容。包含城镇发展战略规划、城镇体系规划、总体规划、分区规划、村镇规划、城市设计、居住区规划、修建性详细规划、控制性详细规划、历史文化名城保护规划、风景名胜及旅游规划等。
一个居住小区建成投入使用后，便形成了一个“小社会”。它不仅仅是一个物质环境，同时还是一个社会环境。所以，在规划设计居住小区时必须考虑居住小区的环境效益和社会效益。居住小区作为一种物质的表现，是一个可以看到的东西。因为视觉是精神的通道，人们所看到的东西应尽可能地做到是美的。居住小区必须有恰当的功能和合理的经济性，但也同时必须使人们感到愉快即环境优美和舒适。为此在居住小区规划设计时在运用现代科学技术解决功能问题的同时应将环境美融合在一起考虑。
2.现状分析
改革开放以来，住宅建设在某种程度上取得了很大的成就，基本上家家有新居、户户有住房，但这都停留在解决多少人的居住问题上，还没有从简单的需要走出来，大都只是满足于斗室之中便可，而忽略了环境效益的综合设计。这在一定程度上反映了我国经济、文化程度的落后。今后，随着我国国民经济的不断发展，特别是近几年，住宅建设逐步走向商品化的轨道，人们对居住环境的要求也会越来越高，这也对给规划设计提出了更高的要求。
目前，住宅小区规划的主要通病是单一的同一方向的行列式排列，即典型的“兵营式”住宅，这种住宅在单体设计上多采用了一梯两户的梯间单元式住宅。此类型住宅可以给住户创造一个安静、互不干扰的室内居住环境。由于这种居住小区在规划设计时只采用一种类型的建筑，使得小区景色一模一样，从而造成一种单调的居住环境，虽说建筑具有高度的秩序，并且不同住宅组团之间有非常不同的构图，仍会感觉缺乏变化。近年来，随着社会的迅猛发展，人们生活水平和生活内容的不断丰富，一些发达国家提出了“人—建筑—环境”的学说，使建筑学、心理学、环境学和生态学互相渗透，从而强调人与环境的有机结合。人们已不满足于这类居住环境，人们的活动已不只局限于斗室之中过安静的日子，居住在这类环境里的人们常常埋怨：“活动的地方都没有”。从这句话里来分析，以前建造的“兵营式”居住小区已不能满足人们休憩、生活和学习的居住要求。
为了丰富居住小区空间的外部轮廊，力求人与自然的和谐统一，不宜将同一单体住宅重复布置，应将高、中、低层不同建筑形式的住宅搭配布置精心营造。不要只局限于单一层数和型式的住宅。从布置手法上，为丰富居住小区的外部轮廊线，高层住宅布置在小区的中央部位，低层住宅布置在周围。这样就可以避免形成封闭的空间或形成与外部空间隔绝的局面，能够和周围形成统一的整体。充分利用原有的地形、地物和地貌。比如为适应高低起伏的地形，在布置时应尽量保留原来的自然地形，从远处看，轮廊参差错落，高低起伏具有韵味。在规划中密切结合绿化布置，住宅组团绿地根据配置的花草树木相互区别，各具特色，使居民从室内及外部都能看到绿地，提高居住环境质量。
为了充分地利用空间，把居民的居住环境从室内引伸到室外，扩大居住空间，方便居民的活动，创造一个整体的住宅组团是适合人们日益增长的生活需要的，以往单一的条形住宅行列式布置的住宅组团是对空间的化整为零，那么整体住宅组团的规划布局就是对空间的化零为整之典范。我国许多大小型城市在居住小区的建设中大量采用了整体式住宅组团的规划布局方式，这种规划布置的特点是对空间给予了充分的重视，体现了以人为本的设计原则，它缩短了公共建筑与住宅的距离，方便了居民；居住空间得到了更充分的利用，土地可以重复利用，群体景观比较完整，给住户有安静、安全、方便之感；住宅组团内外用绿化来联系，既又小范围的外部空间，又有区域性的大范围的公共空间。居民围绕公共空间活动或是游憩、打牌下棋、玩球和谈家论政，都有一个可供人们合适的位置。此规划布局形式与我国古园林的设计手法普具相似之处，是适合人们的心理和身体需要的。
居住小区的道路布置，改变以往“横平竖直”的规划模式，大胆采用以典代直的规划方法，创造出“虽由人做，宛自天开”的自然环境来。如我国安徽省某地，占地3公顷，整个居住小区内的道路均采用曲线布置，住宅间的小道也曲线连接，塑造成田园风景式的居住环境。居住其间使人如置身于大自然而心情舒畅。
二、建筑经济分析及造价管理的问题及措施
优秀的建筑设计方案，之所以能在众多方案中脱颖而出，应该集中了众家之长，不仅在设计中有独特的构思，而且在经济分析上也占有优势。然而在目前的方案设计过程中更多的是考虑了建筑的新颖，外形的美观，功能的完善等等，而对于经济分析这一块即便有所考虑，也是花费的功夫甚少。设计阶段的造价控制一环套一环，始终围绕着方案设计进行。初步设计概算不能超过方案设计阶段的投资估算，施工图预算不能超过初步设计概算。所以，方案设计阶段的投资估算是重中之重，方案设计阶段的经济分析显得尤为重要。
1.方案设计阶段建筑经济分析存在的问题
目前在方案设计阶段对建筑经济分析缺乏的原因主要有以下几个方面：
建筑设计工作的特点造成的影响。建筑方案设计是一个创造性的过程，集工程性、艺术性和经济性于一体，只有技术上先进可靠，经济上合理可行的建筑产品才能被社会所接受。但由于建筑设计工作的特点，更多的设计者主要从事的是建筑设计工作中创造性劳动部分，同时受计划经济时代的影响，经济意识薄弱，缺乏将经济意识贯穿于设计过程中。
缺乏全过程造价管理的思想。有关项目全过程造价管理的思想是由我国造价管理界人士于20世纪80年代提出的，但到现在为止，该思想还只是一种工程项目造价管理所追求的境界，一种管理方针和指导思想，缺乏真正的全过程造价管理的技术方法。因此项目管理各部门偏重于施工阶段的造价管理，缺乏对设计阶段造价管理的理念，对方案阶段造价管理更是缺乏足够的认识。
缺乏方案阶段经济性分析的依据。传统的设计阶段分析以定额为依据，根据概算定额、概算指标确定概算造价，或根据综合预算定额确定预算造价。随着市场经济的进一步发展，随着我国造价管理改革的深入，定额的属性将转变。建设部已于2003年上半年推出《建筑工程量清单计价规范》示范文本，这一方法将在全国逐步推广执行。所有这些都是工程项目造价管理的方法。设计方案阶段尚缺乏经济分析的依据。
设计过程与施工过程脱节。目前我国设计单位的设计人员大多是专职从事设计工作，较少具备施工方面的经验和知识，对新技术、新工艺、新材料还了解的不够，造成设计和施工脱节，施工过程中修改设计、变更的情况时有发生。
2.加强造价管理措施
概算人员要加强理论学习，提高自身素质。全球市场一体化，国内市场面临“接轨”的选择，专业注册师制度正在逐步完善。要求造价管理人员不仅要有丰富的工作经验，还要有扎实的理论基础。如果整天埋头于具体的工作，不及时掌握来自国内外市场的信息，就很难把工作做好，就不能对未来的市场发展走势作出正确的判断。概算部门要变被动为主动，当好设计人员的参谋。主动参与到设计工作中，给设计人员提供多种设计方案的造价指标，如各种不同基础的造价指数，以及不同的装饰材料对造价的影响指数，让设计人员做到胸中有数，以达到设计方案最优化。
设计单位应建立各种建筑类型的造价数据库。近几年建筑市场的发展，给各大设计院带来了无限的商机，产值一年高于一年，各种类型的建筑层出不穷，繁荣了建筑市场，也给城市增添了一道道亮丽的景色。然而由于各种原因，设计单位的经济工作并没有跟上飞速发展的市场，没有合上建筑设计的节拍。为了完善设计方案以达到从源头上控制工程造价，有实力的设计院应该建立一套完整的各种建筑类型的造价数据库，包括收集外部资料和整理已有的资料，不仅方便了设计人员查询、选择，而且也规范了建筑设计市场，使造价控制工作落到实处。
总之，规划设计既要赋予环境景观亲切宜人的艺术感召力，通过美化生活环境体现社区文化，保持良好生态环境做到可持续发展；又要通过设计优化设计，采用系统科学的方法，做好方案设计阶段的经济分析，达到性价比的相对平衡。注重节能、节材，在设计阶段有效控制造价。
参考文献：
[1]王仲谷,李锡然.居住区详细规划[M].北京：中国建筑工业出版社,1984.
[2]徐蓉.工程造价管理[M].上海：同济大学出版社,2005.
[3]陆惠民.工程项目管理[M]. 南京：东南大学出版社,2002.
控制室设计 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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