2010年1月第17卷增刊控制工程
Contr o l Eng i n eering o f China
Jan.2009Vo l.17,S 0
文章编号:1671-7848(2010)S 0-0131-06
收稿日期:2009-10-06; 收修定稿日期:2009-11-16
基金项目:国家863高技术研究计划基金资助项目(2004AA412030)
作者简介:王晨升(1964-),男,河南南阳人,副研究员,博士,主要从事虚拟现实与工业自动化等方面的教学与科研工作。
基于I EC61131-3的通用工业组态软件系统设计研究
王晨升1
,徐新国2
,朱廷劭
3
(1.北京邮电大学自动化学院,北京100876;
2.华北计算机系统工程研究所,北京100083;
3.中国科学院研究生院,北京100080)
摘 要:工业组态软件主要用于工业现场的数据采集与过程控制,是企业实现信息化与
自动化融合不可缺少的工具。针对当前市场上商业工业组态软件的不足,提出了一种符合IEC61131-3国际标准的通用工业组态软件的系统设计架构。从系统整体设计、编程环境、核心数据管理、开放式设备互联、动态组态及运行支持等方面对基于IEC61131-3的通用工业组态系统进行了深入探讨。介绍的通用工业组态系统设计方案具有符合国际标准、适应性强、开放性好、易于扩展等特点,对工业组态软件的开发提供了有益的借鉴。关 键 词:工业组态;IEC61131-3标准;OPC 标准;系统设计中图分类号:TP 27 文献标识码:A
On Syste m Desi gn ofGeneral I ndustrial Confi gurati on Soft w are Co mp lia nt to I EC 61131-3
WANG Chen-s heng 1
,X U X in-guo 2
,Z H U T i n g-shao
3
(11S chool ofAuto m ation ,B eiji ng Un ivers i ty of Posts and T eleco mm un i cati on s ,Beiji ng 110004,Ch i na ;
21National Co m puter Syste m Eng i neeri ng R esearch I n stitute of Ch i na ,Beijing 100083,Ch i na ;31S chool of In f or m ation S ci en ce and E ng i neeri ng ,Ch i nese Acade my of Sciences ,Beijing 100080,C h i na)
Abstrac t :Industr i a l con figuration so ft w are is m a i nly utili zed f o r on-site da ta co ll ection and process contro,l w hich is one of t he pivot
tools i n the f usion o f enterprise i nfor m ation techno l ogy and auto m ation .A i m ed at t he i nsuffic i ency of comm ercial i ndustrial con figuration soft w are ,g eneral syste m desi gn arch itect ure for industr i a l confi gura ti on so ft w are co m pli ant to IEC 61131-3i s presented .R elevant factors such as syste m desi gn ,prog ramm i ng env iron m ent ,core database m anage m en t ,OPC ,and dynam ic confi gurati on techniques are enu m er -a ted i n deta il based on t he syste m com pli ancy to IEC 61131-3.T he system des i gn sche m e proposed has such features as comp liant to i n -ternationa l standard ,open and robust ,and easy to be expended ,w hich would be a bene fit re ference to i ndustr i a l confi gurati on so ft wa re developers .K ey word s :i ndustria l confi gurati on so ft ware ;IEC61131-3Standard ;OPC standard ;system design
1 引 言
工业组态软件是工业自动化中数据采集与过程控制的专用软件,在企业信息架构中处于自动控制系统中的监控层,其功用是通过灵活的组态方式,将运行状态的监控组态软件与各种异构的控制、检测设备(如PLC 、智能仪表、DCS)等联系起来,共同构成动态响应/控制中心。工业组态软件可以帮助用户快速构建工业自动控制系统中具有监控功能、
通用层次的软件系统[1]
。
从应用角度来看,工业组态软件应具有下述功能[2]
:
实时查看生产现场的运行数据及流程状况;自动生成并打印各种实时/历史生产报表;支持自由
浏览企业各部分实时/历史趋势;及时得到生产现场反馈并按需处理各种过程报警和系统报警;能根据实际需要实时修改生产过程参数和状态,进而改变生产进程;与企业信息系统实现无缝集成,为管理部门提供生产实时数据,支持管控一体化的实现。
I EC61131-3(Interna ti o na lE lectr o -technicalC o m -m issi o n)是第一个为工业自动化控制系统的软件设计提供标准化编程语言的国际标准[3-4]
。该标准将现代软件的概念和现代软件工程的机制与传统的PLC 编程语言成功地结合,同时又对各种工业控制系统的编程语言、软件模型等进行了标准化,适应了当今世界工业软件及工业控制系统的发展方向。I EC61131-3标准分为公共元素和编程语言两大部
分[5]。公共元素部分规范了数据类型、变量的定义,给出了软件模型,并引入配置(Configuration)、资源(Resources)、任务(Tasks)和程序(Pr ogra m)、程序组织单元POU(Prog ra m O r gan ization U nit)和顺序功能图SFC(Sequential Functi o n Chart)等概念。
I E C61131-3标准共规定了4种编程语言,包括两种图形化语言及两种文本化语言。图形化语言有梯形图LD(Ladder D iag ra m)和功能块图FBD(Function B lock D iagra m),文本化语言有指令表I L(Instruction L ist)和结构文本ST(S tructured Text)。
自1993年发布以来,I EC61131-3标准已从最初主要用于可编程序控制器PLC的编程语言发展成为适用于过程控制领域、分散型控制系统、基于控制系统的软逻辑/PC,SCADA(Superv isory Contro l And Data Acquisition)等工业应用的编程语言[6]。
I E C61131-3国际标准正被越来越多的国内外公司、厂商所重视和采用
2工业组态软件技术现状
组态软件作为产品大约在20世纪80年代中期在国外出现,在中国也已有将近20年的历史。早在20世纪80年代未90年代初,有些国外的组态软件如ONSPEC,PARAGON,I NTOUC H等就开始进入中国市场。从1995年年以后,组态软件在国内工业界的应用逐渐得到了普及。
1)国内、外主要组态软件及其功能目前,在中国市场上销售的国外工业组态软件产品及其特点简述如下[7]:
1InTouch美国W onder w are公司的InTouch 堪称组态软件的/鼻祖0。早期的InTouch软件采用DDE方式与驱动程序通信,性能较差,最新的I nTouch710版已经完全基于32位的W indo w s平台,并且提供了OPC支持。
oi F i x Inte llution公司以F i x组态软件起家, F i x61x软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面,并提供完备的驱动程序(需单独购买)。I n tellution 将自己最新的产品系列命名为i F i x,提供了强大的组态功能,并与M icr osoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。I ntell u ti o n公司也是OPC(OLE for Process Contro l)组织的发起成员之一。
?C itech澳大利亚C i T公司的C itech也是较早进入中国市场的产品。C itech具有简洁的操作方式,但从其操作方式看更多的是面向程序员,而不是工控用户。C itech提供了类似C语言的脚本语言进行2次开发,与i F ix不同的是,C itech的脚本语言并不是面向对象的,这无疑为用户进行2次开发增加了难度。
?W inCC S i m ens的W inCC也是一套较完备的组态开发环境,S i m ens提供类C语言的脚本,包括一个调试环境。W inCC内嵌OPC支持,并能对分布式系统进行组态。但W i n CC的结构较复杂,用户一般需要经过S i m ens的培训才能掌握W i n CC 的应用。
此外,其他国外的组态软件还有GE公司的C i m plic ity,Rockw ell的RSV ie w,N I的Lookou,t PC Soft的W izcon等,也都各有特色。
国内的工业组态软件产品主要有组态王、SYNALL、MCGS、天工、Contro X、虎翼、力控等。
组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司。组态王提供了资源管理器式的操作主界面,并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持,同时也提供多种硬件接口驱动程序。
华富计算机公司的Contro X2000是全32位的组态开发平台,为工控用户提供了强大的实时曲线、历史曲线、报警、数据报表及报告功能。作为国内最早加入OPC组织的软件开发商,ControX内建OPC支持,并提供数10种高性能驱动程序。提供面向对象的脚本语言编译器,支持A ctive X组件和插件的即插即用,并支持通过ODBC连接外部数据库。ControX同时提供网络支持和W ebSer ver功能。
大庆三维公司的ForceControl也是国内较早出现的组态软件之一。在很多环节的设计上,力控都能从国内用户的角度出发,既注重实用性,又不失大软件的规范。
由北京昆仑通态自动化软件科技有限公司开发研制的M CGS组态软件具有多任务、多线程功能,采用VC++编程,通过OLE技术向用户提供VB 编程接口及丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件等,用户可随时方便地扩充系统的功能。M CGS通过Acti v e DLL把设备驱动挂接在系统中,配置简单、速度快、可靠性高。提供强大的网络功能,可以把TCP/I P网、RS-485/422/423网、M o-de m网结合在一起构成大型的监控系统和管理系统;提供开放的OLE接口,允许用户使用VB来快速编制各种设备驱动构件、动画构件和各种策略构件,用户也可以方便地定制自己特定的系统。
2)对现有工业组态软件功能的分析在功能上,目前市场上已有的国内外组态软件大都具有较完备的功能。比如,几乎所有运行于32位W i n-do w s平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构,能对工业控制系统中的各种资源(设备、标签量、画面等)进行配置和编辑,提供多种数据驱动程序,支持使用脚本语言进行2次开发,有些还提供图形化的开发模拟工具等等。
在市场方面,无论国外还是已有的国内工业组
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#控制工程第17卷
态软件都已经具有一定的市场基础和用户认可度。但从可靠性方面看,国外的工业组态软件产品商品化程度较高,产品稳定性较好;相比之下国内的工业组态软件在可靠性方面尚存在一定差距。
综合来看,市面上现有工业组态软件存在以下不足之处:
1总体上看,现有工业组态软件对国际标准的遵从度普遍较低,如I E C61131-3等,因此普遍存在系统可再用性较差的问题。
o相对于国产软件来说,国外工业组态软件在服务及时性方面表现较差,本土化方面尚有差距,且大多不提供客户定制服务。
?国内现有的工业组态软件稳定性较差。
?现有工业组态软件的系统可扩充性普遍较弱,如对系统内增加新功能的支持能力等,这种增加的功能可能来自于组态软件开发商、第三方软件提供商或用户自身。增加功能最常用的手段是应用A ctive X 组件,目前只有少数组态软件能提供完备的A ctive X 组件引入功能及实现引入对象在脚本语言中的访问。
?现有组态软件的开放性较差。随着管理信息系统和计算机集成制造系统的普及,生产现场数据的应用已经不仅仅局限于数据采集和监控。在生产制造过程中,需要对现场的大量数据进行流程分析和过程控制,以实现对生产流程的调整和优化。现有的组态软件对于这些需求大部分还只能以报表的形式提供,或者通过ODBC 将数据导出到外部数据库,以供其他的业务系统调用。在绝大多数情况下,仍然需要进行二次开发才能实现。随着生产决策活动对实时信息需求的增加,可以预见,未来管理信息系统或领导决策信息系统的集成必将更加紧密,并很可能以实现数据分析与决策功能的模块形式在组态软件中出现。
?对I nternet 的支持较弱。现代企业的生产已经趋向国际化、分布式的生产方式,I n ter net 是实现分布式生产的基础。组态软件能否从原有的局域网运行方式跨越到支持广域Interne,t 是摆在所有组态软件开发商面前的一个重要课题。限于国内目前的网络基础设施和工业控制应用的程度,在较长时间内,以浏览器方式通过I nternet 对工业现场的监控,将会在大部分应用中停留于监视阶段,而实际控制功能的完成应该通过更稳定的技术,如专用的远程客户端、由专业开发商提供的A ctive X 控件或Java 技术实现。
?系统改写难度大。对现有工业组态软件来说,从原有系统改写成遵从I EC61131-3标准的系统,将耗费大量的人力物力,同时从技术也存在不
可改造的风险。
3 基于I EC61131-3的工业组态系统设计
针对市场上工业组态软件存在的不足,我们设计的通用工业组态软件为模块化任意组合,方便企业用户的量身定制,具有以下主要特点:
1延续性和可扩充性 用通用组态软件开发的应用程序,当现场(包括硬件设备或系统结构)或用户需求发生改变时,不需作很多修改便能方便地完成软件的更新和升级。
o封装性(易学易用) 通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来,对用户而言,不需有编程语言的基础,就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。
?通用性 每个用户根据工程实际情况,利用通用组态软件提供的符合OPC 标准的底层设备(PLC 、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等)的I /O D ri v er 、开放式的数据库和画面制作工具,就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程,不受行业限制。
?符合国际标准 对国际标准的遵从不仅意味着系统有良好的开放性,支持与符合相关标准的其它系统的便利集成,同时也保证了不同厂家系统间数据及相关资源的共享。
1)系统总体架构设计 在系统整体架构设计上结合在分布式铁路电气化远动系统、电力、通信、信号远程监控系统,及车间自动化系统等研发经验,通过再设计系统架构、模块化封装、扩展等手段,实现符合I EC61131-3标准的工业组态软件系统。
软件的逻辑架构,如图1所示。
图1 基于I EC61131-3的通用工业组态软件系统逻辑架构
1项目管理模块 该模块实现工程的新建、管理、连接、修改、删除等功能。
o组态系统开发工具 该模块支持用户针对不同的应用现场,开发构建各种监控应用。通过绘制或直接从图库中取出图形对象组成画面和一系列数据连接的建立,生成最终的目标应用系统,并在虚
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拟机(控制台)上运行。组态系统工具由符合I E C61131-3标准的构件组成,并全面支持I E C61131-3编程环境。
?数据库开发程序模块 数据库开发程序是建立实时数据库的组态工具,可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参数,包括实时数据管理、存储、通讯等,也包括对历史数据库的数据备份策略、实时库与历史数据库互联接口定义等。其中,实时数据库除了与历史数据库进行数据通讯,其管理系统主要通过一些接口协议或标准(OPC ,M odbus 等)从工业现场或利用网络环境实现远程采集数据。数据库模块是组态系统的核心功能模块。
?脚本语言扩充功能模块 支持利用各种开发系统编制完成的动作脚本,并可以在运行系统中执行,通过对变量、函数的操作完成对现场数据的处理和控制,进行图形化监控。该模块的设置主要考虑到我国工业企业在组态监控应用上的具体需求存在较大差异,对于特殊的应用需求,用户可以利用脚本语言扩充功能自行进行个性化定制。
?策略编辑/生成模块 策略编辑/生成组件是以PC 为中心实现低成本监控的核心软件,具有很强的逻辑、算术运算能力和丰富的控制算法。通过I E C61131-3标准为使用者提供标准的编程方式,来弥补脚本语言不是很直观的不足。策略模块应支持软PLC 的功能。
?网络配置模块 通过对节点(运行组态软件的PC)间的通信协议做必要的配置,实现组态软件基于网络运行。
?应用工具模块 支持各种用户应用要求,如报警、报表、事件记录、趋势曲线显示等,且允许用户根据需要自行定义。
à系统安全与审计支持 通过设置不同访问权限及优先级,保护系统的运行安全性。并通过记录所需要的各种操作数据,对系统运行的安全审计提供数据支持。
系统采用I EC61131-3编程环境作为开发的支持平台,用来确保各个功能模块生成的结果符合标准的要求。特别是组态开发工具和策略编辑/生成模块,将使用I EC -1131-3标准编程环境,提供梯形图(LD)、方块图(FBD)、顺序功能图(SFC )、结构化编程语言(ST)、及指令表(I L)等编程方式的支持。
2)符合I EC61131-3标准的组态编程环境 I E C61131-3对下述3个方面进行了描述和定义:块的概念、PLC 的配置和编程系统应具备的基本功
能。其中[3,6]
,块的概念由POU 构成的程序和项目称之为块(B locks),P OU 与传统PLC 世界中的程序
块、组织块、顺序快、功能块相对应。共有3种类
型的P OU,即程序(PROG ),包括指定的I/O 、全局变量和存取路径;功能块(FB )拥有输入/输出变量的块,是最常用的POU 类型;函数(FUN ),即带有函数值的块,作为PLC 基本操作集的扩展。I EC61131-3中引入配置元素的概念,通过声明和定义配置元素将程序块紧密地联系在一起。配置元素有4种,分别是配置(Configuration )、资源(Re -source)、任务(Task )和运行程序(Run -T i m e Pro -g ra m ),它们之间是按层次划分的。直接表示的变量声明将整个配置映射到PLC 的硬件地址,这些声明可以在配置级、资源级或程序级实现,POU 通过外部变量声明存取这些变量。当将为所有的POU 声明的直接表示的变量放在一起时就组成PLC 应用的定位表。再重新布线时只要简单地修改这个表,将符号地址重新指到PLC 的绝对地址即可。编程系统应具备的基本功能,指定了组态软件的基本功能配置,包括语言编辑器、编译器、连接器、系统配置器、测试与授权、通信管理、项目管理器、器件管理器等模块。
组态编程环境通过对系统各个功能模块的支持,保证了组态软件整体对标准的遵从。按照I EC61131-3标准的要求设计的编程环境框图,如图2所示。
图2 符合I EC61131-3标准的组态编程环境系统
4 核心实时数据管理
组态系统的核心数据管理是通过实施数据库管理系统来实现的。数据库系统组态程序是建立实时数据库的组态工具,可以定义实时数据库的结构、数据源、数据连接、数据类型及相关的各种参数;而实时数据库系统运行程序是在系统运行环境下,将目标实时数据库及其应用系统装入内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务,包括历史数据的查询、检索、报警的管理等。
在本系统设计中,着重考虑系统的实时性与通用性等两方面的因素,实时数据库通过管理层来实
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现对任务的调度,并通过I /O Ser ver 实现对现场设备数据采集与发送,保证了系统的实时性;同时,通过OPC 服务器及专用接口(DLL 驱动)来保证系统与不同类型设备的通讯,包括与智能/非智能设备的通讯。其工作流程框图,如图3
所示。
图3 系统核心实时数据管理流程
在数据源的配置方面,采用基于C lient/Server HM I 的C /S 架构来实现自动网络结点寻找,减少人工干预,实现远程节点的所有数据点监视而不用增加任何的Tag ;同时实现在线实时增加、修改、删除远程节点中的数据库,实现真正的远程动态组态。系统通过Internet 和分布式技术的应用对远程修改现场数据库画面及网络上任何节点数据库点的修改提供在线支持,且不需要重新启动系统。
5 开放式设备互联方案设计
工业现场设备的互联能力是工业组态软件适用性的一个重要指标。在本系统设计中重点考虑两方面的因素:一是对遵从OPC 标准的设备的互联;二是对早期的设备的互联,其特点是不支持OPC 协议,但提供设备专业接口。
1)OPC 技术的出现把开发访问设备接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家,以OPC 服务器的形式提供给用户,解决了软、硬件厂商的矛盾,完成了系统的集成,提高了系统的开放性和互操作性。OPC 数据服务器是以M icrosoft 公司的OLE /COM /DC OM 技术为依托,采用客户/服务器模式来实现异构设备的互联互通,是过程控制应用中的/软件总线0。基于OPC 技术的工业软件模块自由的分布在这条软总线上,现场数据对于软件模块完全透明,软件模块可以分布在网络上的不同节点。OPC 技术不仅可以灵活的应用于工控软件体系结构的各个层次,同时,OPC 技术也可以作为任何软件模块间数据通信的标准接口。
OPC 数据服务器定义了2种标准的COM 对象,
即OPC Server ,OPC G r oup 对象。OPC Server 对象
的功能主要表现为[8-9]
:创建和管理OPC G roup 对
象;管理服务器内部的状态信息;将服务器的错误代码翻译成描述性语句;浏览OPC 服务器内部的数据组织结构。
OPC Group 对象的主要功能表现为管理OPC G roup 对象的内部状态信息;创建和管理Ite m s 对象。OPC 服务器内部的实时数据存取服务(同步与异步方式)。
本系统设计在技术上通过OPC Server ,OPC G roup 对象这两种标准的COM 对象及相应接口的开发,来实现OPC 数据服务器。通过OPC 标准的采用实现实时数据采集的灵活性和设备无关性。
2)对于工业现场早期自动化设备,提供通过现场总线或专用设备接口的形式来实现异构设备及其与组态应用系统间的互联互通。
3)网络化支持。分布式数据采集就是把分布在不同区域内的工控设备上的数据采集到需要数据的计算机上。这些工控设备可以是同一个地理区域不同类型智能/非智能设备,也可以是分布在不同地理区域同一类型设备,还可以是分布在不同地理区域的不同类型智能/非智能设备。通过把网络技术应用到系统开发中,实现网络分布式数据管理,进而通过双向OPC 支持,实现网络化互联互通支持。在技术上采用A ctive X,OLE ,同时对不健全的控件所引发的错误进行保护,达到控件的属性操作实现完全控制。
系统方案设计中开放式设备互联互通方案及其网络应用的框图,如图4所示。
图4 开放式设备互联互通及其网络应用方案
6 设计方案的分析与评估
尽管I EC61131-3标准已经推出有些时间了,但由于历史的原因,大多数现有工业组态软件并不具备基于该标准的软件架构。这对组态软件的发展构成了一定的障碍。
由于I E C61131-3标准只是对组态软件的编程语言环境做了约定,当采用这些约定构建工业组态软件系统时,仍然需要一个全局的考虑,以确保基于标准开
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发出的软件系统遵从标准、模块符合要求甚至能方便
的与其他同类系统进行数据交换或集成。
与同类软件设计相比,本系统设计具有以下特点:1完全基于I E C61131-3标准,在软件设计及模块开发方面保证了对标准的全面遵从。
o采用了分布式实时数据核心设计,大大拓展了系统的控制能力。能对网络化应用提供更好的支持。
?采用符合国情的底层接口设计,着眼于满足不同发展阶段的企业自动化控制的要求。
?开放的接口设计,支持用户编写自己专用的控制代码,并以DLL 的形式载入系统,实现特殊控制,进而实现量身定制。
本设计方案适合于工业组态软件新项目的开发,同时也可以作为改造现有组态软件时的参考。
7 结 语
工业组态软件是企业实现工业自动化与信息化融合必不可少的工具,先进的工业组态软件对促进企业实现两化融合有重要的意义。对工业组态软件来说,遵从I E C61131-3标准是其未来的发展方向。本文针对现有工业组态软件存在的不足,提出了一种符合I EC61131-3国际标准的通用工业组态软件的系统设计方案。论文从系统整体架构设计、编程环境、核心数据管理、开放式设备互联等方面介绍设计方案的具体技术细节及相关模块实现框图。论文中系统方案的设计着重考虑了符合国际标准、适应性强、开放性好、易于扩展等方面的因素,力图对从事工业组态软件开发的相关人员提供有益的借鉴。参考文献:
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(上接第92页)
3)系统运行结果 设计系统显示界面分为污水处理、输入变量、输出、打印和设置几个部分。其中,污水处理是整个系统的初始界面,用来显示该仪表的相关信息;输入变量变量显示自动模式下的现场数据和手动模式下的输入接口;输出界面显示实时软测量计算结果;打印界面提供历史数据查询、打印设置和打印输出等功能;设置界面主要提供采样时间、计算精度、时间日期设置等功能。
输入变量及输出显示界面,分别如图5,图6
所示。
图5界面提供自动检测和手动输入2种数据采
集模式,显示的信息分别是软测量模型的2个二次变量。图6界面不仅能实时显示软测量计算结果,还提供用户保存和清零接口。
4 结 语
本文主要从污水生物处理过程的机理入手,在充分了解污水处理工艺及其对污水组成成份的分析基础上,建立BOD 的软测量机理模型和限定记忆最小二乘算法补偿,为BOD 在线测量仪表的实现提供依据。设计的BOD 在线检测仪是以AVR 单片机为基础,具有数据采集、软测量、液晶显示、数据存储、打印等功能,操作方便,测量精度较高。该仪表的成功开发为污水处理过程中的B OD 在线检测成为可能,也为实时在线闭环控制提供了基础。现该仪表已应用于湖南某污水处理厂的现场数据分析,效果良好。参考文献:
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出版社,2004.
#136#控 制 工 程 第17卷
工业控制的人机界面设计 计算机的出现导致了工业控制的一场革命。在此之前，电子单元仪表只能通过接线变化来构建稍微复杂一点的控制系统，气动单元仪表就更麻烦了，简单的计算就需要相当复杂的搭建，所以串级、前馈、比例、分程、选择性控制（请参见《自动控制的故事》）都成了“先进控制”。另一方面，传统电子单元仪表安装在竖立的仪表板上，一个回路一个鸽子笼。一个操作工照看十几个回路，再多就看不过来了，距离太远。随着工厂规模越来越大，控制系统越来越复杂，传统的仪表板已经不适合需要，几十米长的仪表板需要很多操作工照看不说，没有一个操作工可以对全局有一个清晰的概念。于是，在常规的仪表板上方，开始加装一个标示整个工厂流程的象形显示板，用图形表示简化的工艺流程，在关键设备上有警告灯标示，表明设备的运行概况或对关键参数报警。由于所有人都能看见这块显示板，所有人都了解重要设备的状态。 工业装置的规模越来越大，复杂程度越来越高，系统的集成度也越来越高，强烈要求集中控制，可以对复杂过程的控制变量作统筹安排。在某种程度上，更多的操作工反而碍事，操作工与操作工之间的交流费时，容易出错，越来越长的仪表板越来越难以适应现代控制的需要。计算机的出现不仅在控制算法和数学模型计算的实现上提供了空前的灵活性，而且对工业控制的显示也是一场革命。同一个显示屏可以调用不同的控制回路信息，而且可以根据需要，显示传统上为了节约占地而不在仪表板上显示得非常细节的信息。不再需要传统仪表板上的一个萝卜一个坑也解放了仪表板背后的成排的仪表柜，只要现场仪表（变送器/传感器、阀门、马达控制）的线拉进了控制室，增减回路也不再是大动干戈的事情。事实上，相当一部分工业计算机控制系统是作为集中显示装置使用的，在控制技术上只是PID加串级、前馈纸类的所谓“先进过程控制”，并没有充分利用计算机的数学控制计算的能力。一夜之间，仪表板不需要了，由几个显示屏取而代之。 显示屏可以不止一个。过去显示屏的数量受到成本限制，现在21英寸的LCD显示屏才几百刀，对于工厂的建设和运行成本几乎可以忽略不计，所以成本不再是问题，而是由操作台上显示的有效性决定。显示屏不是越多越好。何常规仪表板一样，操作工的视力所及范围和注意力能够有效集中的范围是有限的。经验表明如果水平方向上多余6个一字排开的显示屏，一个操作工很少能用到边上的两个，一般4个是有效显示屏的极限。更多的显示屏只吸引无关人员拥挤到操作台，增加控制室的拥挤和噪杂。在垂直方向上，上下叠起来的“两层楼”可以在操作工的视界内增加更多的有效显示，但上层不能太高，需要后仰才能看清的显示屏只能作为非常情况显示，不能作为日常显示。如此算来，在一个操作工能够有效地顾及的范围内，也就是4-8台显示屏。这就有了新的问题。本来的仪表板上所有仪表都在那里，操作工可以一览无余掌握整个工艺过程的情况。但有限的显示屏一般只能有选择地显示一部分过程和有关的仪表。 对于一个典型的工厂，显示画面一般分为几类： 1、工艺过程概览 2、工艺过程细节 3、水电气、冷却塔、蒸汽等公用设施情况监视（统称utility and battery limit） 4、仪表、控制系统状态监视
住宅小区智能化系统设计案例 一、住宅小区智能化系统设计概述 近年来，智能建筑技术有了新的发展，人们把智能建筑技术扩展到一个区域内多座智能建筑进行综合管理，这样的区域被称为智能小区。智能小区已成为建筑行业中，继智能建筑之后的又一个热点，也是房地产的一个亮点。 所谓智能小区，就是将在一定地域范围内，多个具有相同或不同功能的建筑物（主要指住宅小区）按照统筹方法，利用计算机技术、通信技术、多媒体技术等高科技手段，分别对其功能进行智能化，使资源充分共享，统一管理。在提供安全、舒适、方便、节能、可持续发展的生活环境的同时，便于统一管理和控制，并尽可能地提高性能价格比。 根据建设部有关智能化示范小区的文件规定，按建设单位提出的二星级建设标准三个子系统的具体要求，在方案设计中我们考虑如下的系统组成： 1. 小区家庭防盗报警系统，它包括住宅设置楼宇对讲和居室报 警及紧急呼叫系统； 2. 小区周边边界监控系统 3. 电子巡更系统； 4. 三表自动抄集系统，本工程按甲方要求包括水、电、气、热 水远程抄表系统（每户四表）； 5. 地下室车库管理系统 6. 小区机电设备自动化管理系统 7. 紧急广播和背景音乐系统
8. 卫星接收和有线电视系统 9. CCTV系统（闭路电视监控系统） 10.小区计算机网络和综合信息服务系统 上述1-4项组成以安全防范为主的小区综合集成系统。设计将采用国内成熟的智能小区管理系统产品，要求系统计算机软件采用WIN98界面，图文并茂，窗口及菜单操作一目了然。每个子系统通过管理中心电脑协调工作，完成对小区的各项管理，使小区管理科学、快捷、方便；生活安全、舒适、便利。 系统功能与特点 互联组网 系统采用标准总线结构，不同类型的分机和不同楼栋的主机都可以通过总线互联组网。使系统组合灵活，便于扩充，能满足用户的各种需求。统一编址 系统内所有设备采用统一编址；设备连接容量至少满足：同一小区内可接4台管理机。一台管理机可方便地管理16栋楼，而同一栋楼可并联8台门口机，一台门口机可连32台分机。 密码设置 系统中非可视或可视互通分机可以通过键盘随意设置或修改用户密码，做到一户一个密码。分机用户可用密码实施密码开锁或给自己家各报警防区实施撤防。 可视对讲 系统能实现住户与管理处、住户与住户、以及不同楼栋住户之间互相呼叫与通话。亦可实现楼门口或家门口与住户分机之间的可视对讲功能。管理模式 系统具有方便灵活的白天或夜间管理模式，管理员能够通过管理机对任何一栋楼的门口机进行管理，即对各门口来访者的呼叫进行干预。干预时这栋楼的来访者对楼内用户的呼叫，自动转到管理机。经管理员许可后由管理员转接，才能使来访者与用户通话。这种管理模式确保小区的严格管理，满足不同层次物业管理者的要求。 一卡通 系统中各门口机都可以带有感应式非接触卡阅读器。小区内的居民一人一卡，凡持有已注册的卡片，就能通过刷卡开锁、进入、撤防等。使小区居民所持卡片在小区内一卡通。通过刷卡，管理中心的电脑可以显示
6.1.1 工业电视系统功能要求（并不限于此） 6.1.1.1 远程图像传输及控制功能 监控前端的图像视频信号由主干交换机至图像管理存储服务器，采用光 纤或网线为传输介质。本系统应留有与成都控制中心的接口，接口的类 型设计联络会上确定。控制中心局域网中的授权用户可通过系统软件远 程调用本电站的监控画面，并能根据监控需求灵活切换到任意一个监控 现场。 6.1.1.2 用户权限管理 系统应支持基于角色的用户管理，权限、授权认证管理。 系统应支持用户的创建、修改和删除，能保存用户的基本信息，包括登 录名、密码、权限分组、联系信息、部门所属等。 系统应支持权限设置，用户的权限分为系统权限和设备访问权限，系统 权限限定用户对软件系统的访问、操作权限，设备访问权限规定了用户 对系统设备的访问、操作、控制权限。设备访问权限支持多级分级，权 限等级限定用户对设备争用时的仲裁机制。例如：当同时有几个用户提 出请求要控制某个摄像机的时候，系统将自动根据它们的权限级别进行 仲裁。系统提供管理员用户组权限模板和普通用户组权限模板，供添加 新用户或用户组时复用；支持将一个现有用户或用户组的权限，复用给 新建的用户或用户组，并可对复用过来的用户权限进行修改，简化权限 分配操作。 对每一个用户的注册、登录、退出、所有操作记录（例如对前端设备的 启动、关闭、重启、参数修改、软件升级等操作和控制）进行记录、审 计跟踪。当系统发生安全事件时，用户操作审计功能能为事件原因的 追溯提供帮助。用户的关键行为作为关键数据，不允许修改。 6.1.1.3 用户分组功能 系统应可以将用户根据权限编成不同工作组，每个工作组可对指定的摄 像机具有权限，这些权限包括监看实时视频、回放视频、操作云台、处 理告警等，用户的权限继承用户组的权限，而又不受此完全约束，用户 可以具有组内其他用户所不具备的权限或者限制。 6.1.1.4 画面显示 可实时显示高质量的图像；支持画面小、中、满屏显示；支持单画面、 四画面、九画面、十六画面及大小组合画面显示方式。监控视频窗口可 以显示实时的监看视频，同时可以显示存储的外来图片、外来视频、存
一种通用权限管理方案的设计方案 分析了权限管理的概念和一些与权限管理容易混淆的概念。提出了一种目前可以应用到绝大多数与权限有关的系统设计中的通用权限管理方案。该方案以角色对用户进行分组，通过用户数据库、角色数据库、权限数据库、用户－权限数据库以及角色-权限数据库来实现权限的分层管理。该设计方案能够由管理员方便的对权限进行设置。通过对角色的权限设置可以达到快速设置权限。通过对用户的权限设置可以达到权限的精确控制。文章最后以某项目为基础对该权限设计方案进行了实现。通过测试，该方案能够很好的对用户权限进行控制，从而提高整个系统的安全性。 标签：权限系统角色数据库 1 权限管理的概念 权限管理是软件系统中最常见的功能之一。所谓权限管理，一般指根据系统设置的安全规则或者安全策略，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源，不多不少。权限管理几乎出现在任何系统里面，只要有用户和密码的系统。尤其是在B/S机构的系统中，由于没有专门的客户端软件系统，所以权限管理就显的尤为重要。如果一个B/S系统的权限管理设计的不好，那么一个“非法用户”就可以轻而易举的获取整个系统的所有本能，包括超级管理员的功能。那么这样的系统还有谁敢使用。 很多人，常将“用户身份认证”、“密码加密”、“系统管理”等概念与权限管理概念混淆。用户身份认证，根本就不属于权限管理范畴。用户身份认证，是要解决这样的问题：用户告诉系统“我是谁”，系统就问用户凭什么证明你就是“谁”呢？对于采用用户名、密码验证的系统，那么就是出示密码。当用户名和密码匹配，则证明当前用户是谁；对于采用指纹等系统，则出示指纹；对于硬件Key 等刷卡系统，则需要刷卡。密码加密，是隶属用户身份认证领域，不属于权限管理范畴。 2 权限管理的设计 2.1 权限管理的对象在一般的系统设计中，权限管理的参于对象包括用户对象、角色（或分组）对象、功能模块对象。角色是为了完成各种工作而创造，用户则依据它的责任和资格来被指派相应的角色。功能模块则对不同的系统来说各不相同，一般在系统设计中最终将其以图形界元素的形式表现出来（比如软件界面上的各个功能按钮）。 2.2 权限管理举例下面我们举例说明2.1中提到的用户、角色、功能三个对象在权限管理中具体应用。表1中列出了某文档管理项目中权限管理的一部分设计表。从中我们可以清晰的区别出这三个对象以及它们的各自作用。
第七章有线电视系统设计 7.1有线电视系统概述 任何一个有线电视系统，无论多么复杂，均可认为是由前端、干线传输、用户分配三个部分组成。 前端由信号源设备包括接收天线、天线放大器、自办节目设备、变换器、滤波器、混合器等构成。 传输系统由同轴电缆或光线、线路放大器、均衡器等设备构成。 用户分配网络由传输线路、放大器、分配器、分支器、用户输出端等设备构成。 对于新建有线电视系统双向传输时选用750MHz邻频系统。 7.2有线电视设计原则和一般规定 7.2.1设计原则和要求 ⑴干线部分设计 干线传输部分是把前端接收的电视信号传输给用户分配系统的一系列传输设备。 为了向各地点传输符合要求的信号，传输网络的结构可以是星形、树形或是星-树形，在某些场合也可以采用网形或环形结构。 自前端至各建筑物的传输部分为干线传输部分，干线传输电缆采用SYWV-75-9/12或SYWV-75-9/12同轴电缆。若干线距离较长，为了保证末端信号有足够高的电平，需要加入干线放大器以补偿电缆的衰减。电缆对信号的衰减基本上与信号频率的平方根成正比，故有时需要加入均衡器以补偿干线部分的频谱特性，保证干线末端的各频道信号电平基本相同。 ⑵室外线缆管道设计 管道可采用钢管、混凝土预制管或硬质PVC管，孔径应不小于80mm。钢管壁厚应大于4mm，PVC管壁厚应大于4.5mm，钢管应进行防腐处理，埋深应不小于0.8m （冻土层以下）。由于建筑物可能下沉，进出建筑物的管道应选用钢管。与热力管道交叉的地方，不宜采用硬质PVC管，车行道以外的地方可以使用硬质PVC管。
人（手）孔一般在下列情况下设置： ①电缆汇集和分支点处。 ②拐弯和引入建筑物处。 ③引上、引下的地方。 ④管道超过允许长度的地方。 ⑤穿越道路的道路两侧。 室外延长线上的设备必须安装在地面以上或建筑物内，严禁将设备安装在人工手井或地沟内；另一种方法是安装在地上的设备落地箱内，但应考虑其造价、占地及安全等问题。 墙壁电缆、贴墙敷设电缆与有关障碍物交越距离应符合下表的要求： 表7-1墙壁电缆、贴墙敷设电缆与有关障碍物交越距离 ⑶电缆分配网络设计 有线电视前端信号经放大器进入分配网络，前端信号进入一层的分配器，再由分支干线（SYWV-75-7视频线）引至各楼层的分支器，再通过用户线（SYV-75-5视频线）到各个终端的有线电视插座。 ①进线口的设置 多层式住宅楼及板式高层住宅楼，可根据线路设计要求按一处以上进线组织暗管系统。楼外应设手孔，由手孔引至住宅建筑内放大箱的管道，孔径应不小于40mm，数量应不少于2条。 ②电缆分配网络的结构 分配器-分配器分支器-分支器
目录 前言.................... 错误！未定义书签。 第一章绪论 .......... 错误！未定义书签。 第二章设计说明 .. 错误！未定义书签。 第三章施工组织与服务错误！未定义书签。第四章施工计划（工程施工进度表）错误！第五章工艺流程（施工工艺流程图）错误！第六章技术培训及服务错误！未定义书签。 前言 电力行业为我们国家重点扶持的行业，华能集团是在1988年经国务院批准成立的，是一家“以电 为主，综合发展”的特大型国有独资发电集团。 高碑店热电厂位于北京市东郊高碑店，是由北京国际电力开发投资公司与华能国际电力开发公司 共同出资建设。高碑店热电厂拥有两台16.5万千瓦和两台22万千瓦燃煤供热发电机组，77万千瓦的 装机总容量使其工业供汽能力达到600吨/小时，采暖供热面积达1250万平方米。
由于电厂的高压电器、设备较多，强电电缆纵横交错，电磁干扰非常复杂，发电机组内温度较高，现场环境极为恶劣，对工业及安全监控系统本身的实用性、先进性和可靠性要求极高。 今天，我们有幸为保卫这圣地的安全贡献自己一份力量的时候，我们深深的感到，这项光荣的任务不仅昭示着一种荣耀，更提醒着一种艰辛和责任。愿通过我们的努力让高碑店电厂的工作人员在值班室更能快捷、方便的观察到发电机组内所有设备的工作运行情况。 第一章绪论 1．1概述 为了更好的方便工作人员在值班室内直观的了解到发电机组内所有设备的工作情况，避免不必要的事故发生，防止犯罪分子在无人值守的设备间内进行破坏及犯罪活动，维护电厂国有资产及工作人员的生命安全。 本次高碑店电厂领导及专家对生产区内工业监控系统提出的要求，主要为维护四台发电机组生产区内的安全生产进行监控，视频监控系统的范围包括四台发电机组内的磨煤机组、磨煤机液压油站、风机、捞渣机、燃烧室、汽轮机柜、给水泵、润滑油泵、循环水泵及主干通道等处，预计总布设为64台监控摄像机。 这次设计根据电厂领导及专家的要求，我们采用分布监控与集中管理相结合的原则，由于各个发电机组的工作是相互独立的，为此我们在每个发电机组内分别设立一套独立的闭路电视监控系统，从电厂总体考虑讲，这属于分布或分区监控；另外每一个发电机组的监控系统均采用集中监控管理的方式，即前每个发电机组内前端所有的监控摄像机采集到的信号都集中传输至相对应的中心控制室内，在控制室内对其进行集中控制和管理，这样每一个发电机组都能够对它相应的机组内的所有设备的工作及现场的环境进行实时的监控并且可以记录图像，便于事后查询。 1．2设计依据 高碑店电厂技防建设工程监控点位安排意见 北京市人民政府令第47号 市工技防字{2001}187号 GA/T367-2001 《视频安防监控系统技术要求》 GB/501/8-94 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》 GBJ232-82 《中国电器装置安装工程施工及验收规范》 JGJ/T16-92 《民用建筑电气设计规范》 GB10408.9-2001 《入侵探测器》 GA/T374-2001 《电子防盗锁》 GA/T75-94 《安全防范工程程序与要求》 GA/T74-2000 《安全防范系统通用图形符号》
电气信息学院 课程设计任务书 课题名称工业自动清洗机的控制系统设计 姓名专业班级学号 指导老师 课程设计时间 一、任务及要求 设计任务 以PLC为核心，设计一个工业自动清洗机的控制系统，为此要求完成以下设计任务： 1.根据工艺过程和控制要求，确定控制方案。 2.配置电器元件，选择PLC型号。 3.绘制工业自动清洗机的控制线路原理图和PLC I/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 设计要求 1.一般要求： （1）所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 （2）所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 （3）所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出。 2.具体要求： （1）课题简介 在工业现场有一种自动清洗机，工作时将需要清洗的部件放在小车上，按启动按钮后小车自动进入清洗池指定位置A，首先加入酸性洗料，小车再继续前行到另一位置B,
然后返回到位置A，打开排酸阀门将酸性洗料放出，完成一次酸洗后。再加入碱性洗料，清洗过程同酸洗。等碱性洗料完全放出后，小车从位置A回到起始位置，等待下次启动信号。 （2）控制要求 该清洗设备的小车前进后退通过电动机的正反转控制，酸性洗料和碱性洗料通过两个泵分别注入，通过打开电磁阀排放洗料，在这里洗料的注入和放出都通过时间控制，实际的清洗也可以用液位开关控制。 二、进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解清洗机的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制清洗机的控制线路原理图和PLC I/O 接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 4.第一周星期五：上机调试程序。 5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。
北京科技大学 工业组态软件设计报告 学院自动化 专业班级自1101 姓名孙文彦 学号 41151009 指导教师刘艳 成绩 2014 年 3 月
工业组态软件设计报告 目录 1背景 (1) 1.1软件背景 (1) 1.2选题背景 (1) 2目的 (2) 3内容 (2) 3.1创建主画面 (2) 3.1.1监控画面 (2) 3.1.2控制按钮 (3) 3.1.3登陆画面 (3) 3.2报警和事件 (3) 3.3趋势曲线 (4) 3.4控件 (4) 3.5报表系统 (5) 4结果 (6) 4.1数据库 (6) 4.2画面效果 (6) 5心得体会 (11)
自来水厂净化监控系统 1背景 1.1软件背景 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层 三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实 时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三 方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对 监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现 场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动 画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 组态王软件开发具有以下几个特点: (1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计 算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费；(2)该系统是中 文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点；(3)对用户而言,操作简单易学且编程 简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数 变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能 力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。 1.2选题背景 对净化过程的监控是保证自来水厂净化过程安全有效进行的前提与保障，此次设计选取蓄水池液位、过滤器液位、消毒剂液位、消毒池液位作为研究模拟自来水厂的净化 过程，运用组态王完成动画设计、报警窗口和曲线报表的制作，以及其他功能的实现。
关键字: 用户权限管理 B/S系统中的权限比C/S中的更显的重要，C/S系统因为具有特殊的客户端，所以访问用户的权限检测可以通过客户端实现或通过客户端+服务器检测实现，而B/S中，浏览器是每一台计算机都已具备的，如果不建立一个完整的权限检测，那么一个“非法用户”很可能就能通过浏览器轻易访问到B/S系统中的所有功能。因此B/S业务系统都需要有一个或多个权限系统来实现访问权限检测，让经过授权的用户可以正常合法的使用已授权功能，而对那些未经授权的“非法用户”将会将他们彻底的“拒之门外”。下面就让我们一起了解一下如何设计可以满足大部分B/S系统中对用户功能权限控制的权限系统。 需求陈述 ?不同职责的人员，对于系统操作的权限应该是不同的。优秀的业务系统，这是最基本的功能。 ?可以对“组”进行权限分配。对于一个大企业的业务系统来说，如果要求管理员为其下员工逐一分配系统操作权限的话，是件耗时且不够方便的 事情。所以，系统中就提出了对“组”进行操作的概念，将权限一致的 人员编入同一组，然后对该组进行权限分配。 ?权限管理系统应该是可扩展的。它应该可以加入到任何带有权限管理功能的系统中。就像是组件一样的可以被不断的重用，而不是每开发一套管 理系统，就要针对权限管理部分进行重新开发。 ?满足业务系统中的功能权限。传统业务系统中，存在着两种权限管理，其一是功能权限的管理，而另外一种则是资源权限的管理，在不同系统之 间，功能权限是可以重用的，而资源权限则不能。 关于设计 借助NoahWeb的动作编程理念，在设计阶段，系统设计人员无须考虑程序结构的设计，而是从程序流程以及数据库结构开始入手。为了实现需求，数据库的设计可谓及其重要，无论是“组”操作的概念，还是整套权限管理系统的重用性，都在于数据库的设计。 我们先来分析一下数据库结构：
第1章有线电视技术方案设计 1.1 技术方案设计原则和标准 1.1.1 设计原则 网络带宽：5～750 MHz。 传输特性：双向传输。 接收质量：有线电视接收质量是有线电视网络建设最为关心的问题，按国家GB-6510标准规定，接收点的信号电平应在57～83dB之间，载噪比大于43 dB，即图像客观评价质量达到国家标准4分以上要求。 稳定性和安全性：这是有线电视网络建设最关心的问题，只有安全稳定运行的网络，才能确保有线电视终端的接收质量，网络的技术先进性是网络高性能的保证和基础，也是未来有线电视网络节目增容的保障，还可有效地减少使用人员和维护人员的麻烦。 通过建成的有线电视网络可传输有线电视台传送的电视节目和调频立体声节目。 1.1.2 有线电视系统设计依据 1）【GB8898】《电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求》 2）【GB6510】《30MHz～1GHz声音和电视信号的电缆分配系统》3）【GY106-92】《有线电视广播系统技术规》 4）《民用建筑电缆电视系统工程技术规》 5）【GB6510-86】《声音和电视信号的电缆分配系统》
6）【GB50200】《有线电视系统工程技术规》 7）【GY/T121】《有线电视系统测量方法》 8）广电部“关于有线电视现阶段网络技术体制的意见” 1.2 有线电视系统的构成 有线电视一般是由天线、前端、干线传输和用户分配网络几个部分构成。 天线系统的主要功能是接收无线电波，并将接收到的高频电视信号馈送给前端系统。天线系统处于整个有线电视系统的最前端，它对最终用户接收到的图像质量有非常重要的影响。前端设备位于天线和干线传输网络之间，它的主要功能是将来自天线的高频电视信号和电视台自己开办节目的电视信号进行必要的处理，比如滤波、调制、频率转换等,然后对所有这些高频电视信号进行混合并将混合后的信号发送到用户分配网络。 如果把整个有线电视传输系统比作一颗树的话，那么干线网络相当树干，而用户分配网络相当于枝叶茂盛的树枝，而普通用户的电视机相当于一片一片树叶。由此可以看出用户分配网络的主要功能是接收干线上的高频电视信号将将其分配到各个用户。 用户分配网络通常是由延长分配放大器、分支器、分配器、串接单元分支线、分支线、用户线和用户终端盒构成的。 就网络的拓扑结构而言，目前人们对星形拓扑结构、环形拓扑结构和星-树形结构比较感兴趣。所谓星形结构就是将用户分为一个一个小区，每个小区均用光纤直接与网络中心相连。这种方式的优点是
《工业控制组网与组态技术》教学大纲 课程代码：01ANN803 适用专业：自动化专业 教学时数：56 学时其中实践56 学时 一、课程简介及基本要求 本课程主要是现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（Human Machine Interface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。 二、课程实验目的要求 通过课程的教学与实践使学生掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法；掌握HMI的设计方法；结合S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。 三、主要仪器设备 I／A S小型集散控制系统、过程控制实验装置 四、实验方式与基本要求 1、试验方式：综合设计 2、基本要求：掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法 五、考核与报告（小四号黑体字） 1、考核方式：以平时考核（考勤、课堂组织纪律、课堂讨论发言）、平时实训完成度和期末考试(大作业)相结合的方式进行，综合评价学生的学习成绩 2、成绩评定：平时成绩（20%）+实训操作成绩（30%）+期末成绩（50%） 3、报告填写要求：不少于6次 六、实验项目设置与内容（小四号黑体字） 序号实验名称内容提要 实验 学时 每组 人数 实验 属性 开出 要求 备注 1 集散控制系统的组 态 1、掌握软件组态 2、学习集散控制方法 8 6 验证必做 2 基于DCS的温度控制 系统的设计与实施 1、系统设计、硬件连接 2、组态和实现控制 8 6 综合必做 3 基于DCS的液位控制 系统的设计与实施 1、掌握系统设计、硬件连接 2、验证组态和实现控制 8 6 综合选做 4 基于FCS的温度控制 系统的设计与实施 1、掌握系统设计、硬件连接 2、验证组态和实现控制 8 6 综合必做 5 基于FCS的液位控制 系统的设计与实施 1、掌握系统设计、硬件连接 2、验证组态和实现控制 8 6 综合必做 6 PROFIBUS-DP应用1、掌握网络系统故障及诊断 2、掌握STEP7使用方法 8 6 综合选做 7 HMI组态软件 1、掌握HMI的使用 2、完成基本PLC功能 8 6 综合选做 七、教材及实践指导书 1、使用教材：陈在平．《工业控制网络与现场总线技术》第三版．机械工业出版社．2006年． 2、参考教材： 杨卫华．《工业控制网络与现场总线技术》．机械工业出版社，2008． 何衍庆，俞金寿．《工业数据通信与控制网络》．化学工业出版社．2002年.
工业电视监控系统技术规格书 1
工业电视监控系统技术条件
目录 第一部分基本要求 (4) 1范围 (4) 2名词定义 (4) 3项目总体要求 (4) 第二部分主要通用技术要求 (6) 1采用规范、标准及法规 (6) 2供货范围及界面 (6) 3技术要求 (7) 4检验和测试 (20) 5备品、备件及专用工具 (21) 6涂层、包装和运输 (21) 7提交文件 (22) 8技术服务 (23) 9验收 (24) 10售后服务 (25) 11保证和担保 (26) 附件1 工业电视接入北京油气调控中心基本要求 ...................................................... 错误！未定义书签。
第一部分基本要求 1范围 本技术规格书包括工业电视监控系统在设计、制造、材料、测试、检验、运输和验收等方面的最低要求。本技术规格书适用于油气储运工程。 2名词定义 本技术规格书用到的名词定义如下： 业主：项目投资人或其委托的管理方； 设计：承担项目工程设计任务的设计公司或组织； 供货商：是指按照本技术规格书的要求为业主设计、制造、提供成套设备/材料的公司或厂家； 分包商：负责设计和制造分包合同所规定的设备/材料公司或厂家； 技术规格书：业主和设计提供的完整的技术规定，包括技术要求、数据单、技术评分表； 技术条件：各工程项目通用并统一的技术要求； 数据单：是指根据各工程项目实际情况，填入的用于订货的参数； 技术评分表：技术评分表是招标投标过程中通用的技术组评分标准； 质保期：是指供货商承诺的对所供产品因质量问题而出现故障时提供免费维修及保养的时间段； DVR：硬盘录像机 NVS：网络视频服务器 MSTP：多业务传输平台 SDH：同步数字系列光通信设备 MTBF：平均故障间隔时间 3项目总体要求 3.1供货商资质要求 3.1.1供货商证书要求 供货商需在国内设有办事处，并有国内的技术支持人员。所有主要设备的供货商及分包商的工厂均需获得ISO9001认证及ISO14000环境管理体系认证或相关等级的认证。 3.1.2供货商业绩和经验要求 供货商应具有三年以上工业电视监控系统集成的实际经验，并且供货业绩不少于5个以上监控系统工程，且总监控点数不少于500个的系统集成经验。供货商应提供相应的合同证明材料以证明其业绩的真实性，并且应简述各供货合同的工作范围和系统采用的主要技术。 近三年内类似工程的业绩不少于100个点，供货商需递交工业电视关键设备（摄像机，后端控制系统软硬件，编码设备等）的实际应用清单，包括：工业电视系统的主要组成设备
工业监控组态软件——力控ForceControl V6 概述： 力控6监控组态软件是北京三维力控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，总结多年的开发、实践经验和大量的用户需求而设计开发的高端产品，是三维力控全体研发工程师集体智慧的结晶，该产品主要定位于国内高端自动化市场及应用，是企业信息化的有力数据处理平台。 力控6在秉承力控5成熟技术的基础上，对历史数据库、人机界面、I/O驱动调度等主要核心部分进行了大幅提升与改进，重新设计了其中的核心构件，力控6面向. NET开发技术，开发过程采用了先进软件工程方法：“测试驱动开发”，产品品质将得到充分保证。 与力控早期产品相比，力控6产品在数据处理性能、容错能力、界面容器、报表等方面产生了巨大飞跃。 主要指标： 方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、大大降低了组态开发的工作量； 高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20000次/秒； 强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能； 支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏； 强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性； 全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板； 企业信息化的有力平台 Internet时代的创举： 提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案； 支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据； WWW服务器端与客户端画面的数据高度同步，浏览器上看到的图形界面与通用组态软件生成的过程画面效果完全相同；
第13章有线电视系统 13.1 系统概述 有线电视作为及时了解时政、经济、新闻及相关内容是最快、最可靠的手段，逐渐成为人们生活娱乐的一部分，有线电视系统在小区信息网络建设中扮演着不可缺少的角色。本次设计的鄞和置业·银河湾小区的有线电视系统，采用网络即采用同轴电缆（含光缆）作为传输媒介将电视信号通过电视分配网络传递给用户。 本次方案设计的有线电视系统采用树型结构。系统接入部分设置在机房，有线电视信号经混合器，再通过放大分配，送至设置在各楼栋的电视分线箱，信号再经过楼栋放大器的放大经分配分支到各楼层各住宅用户智能家居箱，系统分配的原则是每个住宅户一个点，幼儿园预留一分配支路，商铺每户一个点。用户可以根据自己的实际需求在智能家居箱内设置有线电视分配模块，来扩展至实际的终端点，从而满足用户各种需求。 本次系统设计的界面为系统信号送至各智能家居箱，即信号经放大分配到各楼栋各楼层各类用户的智能家居箱，而从家居箱内引出的分支不在本次设计范围内。 13.2 设计依据 《301声音和电视信号的电缆分配系统》6510-86 《有线电视系统工程技术规范》50200-94 《有线电视广播系统技术规范》106-1999 《有线电视系统测量方法》121-1995
《有线电视系统物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆入网技术条件和测量方法》135-1995 13.3 系统设计 设计采用电缆电视系统的优点： ●克服开路发射电视信号中的“弱场强区”和“阴影区”的信号接收。 ●抗干扰能力强。 ●对于抗重影干扰，可以采用高增益，强方向性天线来抑制，也可以采用 各种滤波器将频道外的干扰电波滤除，大大地减小其干扰影响，从而达 到获得较好的收看效果。 ●系统电视信号容量大。 ●目前大中城市内都采用了闭路电视接收系统，将本地区和外省市地区的 电视信号主当地的有线电视台接收后，当采用光纤传输方式，（以减少 线路损耗和抗外界干扰）和邻频传输技术后，在550的电视网中，传输 频道可达59个，这是个人用户所无法达到的。 系统的模式有各种各样，但不论何种系统模式，其组成均包括三部分：前端系统，干线传输系统和分配系统。 13.3.1 系统点位设置 系统终端点位分布表：
工业控制系统的网络化发展及现状研究 发布: 2009-10-26 | 作者: | 来源: 0引言 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第二代的DCS（分散控制系统），发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）[1]。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。 1计算机控制系统的发展 计算机及网络技术与控制系统的发展有着紧密的联系。最早在50年代中后期，计算机就已经被应用到控制系统中。60年代初，出现了由计算机完全替代模拟控制的控制系统，被称为直接数字控制（DirectDigitalControl,DDC）。70年代中期，随着微处理器的出现，计算机控制系统进入一个新的快速发展的时期，1975年世界上第一套以微处理为基础的分散式计算机控制系统问世，它以多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信网络实现集中管理，被称为集散控制系统（DistributedControlSystem,DCS）。 进入80年代以后，人们利用微处理器和一些外围电路构成了数字式仪表以取代模拟仪表，这种DDC的控制方式提高了系统的控制精度和控制的灵活性，而且在多回路的巡回采样及控制中具有传统模拟仪表无法比拟的性能价格比。 80年代中后期，随着工业系统的日益复杂，控制回路的进一步增多，单一的DDC 控制系统已经不能满足现场的生产控制要求和生产工作的管理要求，同时中小型计算机和微机的性能价格比有了很大提高。于是，由中小型计算机和微机共同作用的分层控制系统得到大量应用。 进入90年代以后，由于计算机网络技术的迅猛发展，使得DCS系统得到进一步发展，提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域DCS仍然占据着主导地位，但是DCS不具备开放性，布线复杂，费用较高，不同厂家产品的集成存在很大困难。
工业电视技术要求 一、系统概述 根据矿井生产现场情况和设计需求进行本方案设计，为达到能够实时查看到厂区各主要生产环节运行情况，本系统工业电视显示采用2×2无缝拼接显示屏（DLP）一套，作为图形工作站（每台显示器为50英寸DLP显示器），可在大屏幕上任意切换任一组摄像画面，也可显示数据图像；既可分成4组画面显示，也可4屏组合显示任一组画面。另选用12台32英寸液晶监视器布置在无缝拼装大屏幕两侧。12台固定显示摄像画面，根据需要也可设置任意切换显示;控制系统选纯视频矩阵控制，数字硬盘录相存储。系统整体实现24小时不间断的实时将监控图像传输，形成一套统一可视化管理，达到所有生产环节可视化，直接指挥，大大提高管理水平，利于生产工作。 前端共设47台彩色摄像机，其中34台带云台动焦摄像机，13台定焦摄像机；摄像机、矩阵视频切换主机等工业电视配套设备均采用进口或者国产知名品牌产品，信号传输采用光缆。 主要分部在主厂房、浓缩车间、筛分车间、原煤仓、末煤仓、块煤仓及矸石仓、装车点、配电室及室外场地等重要生产部位。 本系统包含安装施工及材料，详细配置见工业电视系统图。 二、设计依据和规范 本方案根据标书所提供的内容要求而设计，并依据以下国家规范： GA/T75-94 《安全防范工程的程序与要求》 ONC-TB201 《安全防范工程的设计、安装与开通程序》 YD5078-98 《通讯工程电源系统防雷技术规定》 IEEE802.3 《总线局域网标准》 GBJ115-87 《工业电视系统工程设计规范》 GB50215-94《煤炭工业矿井设计规范》
GBJ115-87《工业电视系统工程设计规范》 GBJ42-8《工业企业通信设计规范》 GBJ232-82《中国电气装置安装工程施工及验收规范》 14050-93《系统接地的形式及安全技术要求》 YD5078-98《通讯工程电源系统防雷电技术规定》 IEEE电气及电子工程学会《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》 GA28-92,1992-01-01《场所风险等级和安全防护级别的规定》 ONC/TB201《安全防范工程的设计、安装与开通程序》 GYT253-88《建筑电器安装工程质量检验评定标准》 其它有关国家政策法令、法规文件 三、工业电视系统规划、设计原则 本方案在系统的规划、设计以实际环境相结合的同时，应具有良好的兼容性和可扩展性，采用开放的构架国家统一标准，便于升级换代，使整个监控系统可以随着科学进步不断得到充实、完善、改进和提高。系统的主要任务，管理方式，作出以下规定： 务求性能稳定可靠、技术先进。 操作使用简单，维护简便。 选型合理，配套规划统一的沟通连接标准。 并以以上的三点自始自终作为贯彻原则，拟定技术建设方案。 3.1先进性 系统采用先进的、强大的多媒体功能。嵌入式的一体化设计使系统运行具有很高的稳定性和可靠性。系统采用开放的架构采用国际统一标准使系统具有较高的可扩充性和灵活性。在先进、可靠性的前提下，达到较高的性能价格比。选用国际上先进的数字化视频技术、软硬件产品，保证系统实施后整体达到国际先进、国内领先水平。
基于PLC的工业控制系统的设计与实现 随着科学技术水平的提升，工业控制技术也在不断创新与发展，目前在工业控制系统中应用最广泛的技术为PLC，PLC技术有着诸多的优点，因此，能够满足工业控制系统的需求。文章将分析PLC技术的概况，并介绍基于PLC的工业控制系统的设计与实现。 标签：PLC技术；工业控制系统；设计与实现 引言 目前，随着社会的发展，工业得到了快速的发展，工业控制系统积极运用先进的技术，其中PLC技术完善了其控制系统，保证了工业的可持续生产，提升了其自动化的进程，控制了生产风险。文章将研究基于PLC技术的工业控制系统的设计与实现。 1 PLC技术的概况 工业控制技术主要是通过对先进的信息技术的应用，从而实现工业生产的高质量、低消耗与安全性等，PLC技术属于工业控制技术中的一种，PLC的基础为计算机技术，核心为微处理器，优点如下：安全性较高、适用性较强、易学易用易建造、便于维护、轻体重、小体积、低能耗等[1]。 2 基于PLC的工业控制系统的设计 工业控制系统包括硬件模块与软件设计，其中软件设计是最为关键的环节，软件设计对整个系统的数据进行处理、显示其状态、存储其参数等，主要包括PLC程序，主控、界面与动画PC程序等。 2.1 PLC程序的设计 PLC程序的设计将实现对生产线上执行活动的全过程的负责，主要内容为采集数据、控制顺序、处理数据等。PLC的内部结构包括CPU模块、内部存储器、电源模块与输入、输出单元等。在其内部结构中最为核心的是CPU模块，对整个程序有着重要的作用，将对用户的数据与程序等进行存储，对现场输入装置传递的状态、数据等进行采集，对PLC内部的电路、电源等进行诊断。内部存储器是一种半导体电路，其最为突出的特点便是具有记忆功能，内部存储器分为两种：一种为系统程序存储器，主要存储的为系统程序，如：管理程序、解释编译程序与监控程序等；另一种为用户存储器。电源模块为PLC各个模块提供工作电源。 PLC程序的设计原则为：其一，科学性，对于被控对象的控制要求要做到最大限度的满足，因此，在其设计时，要对现场进行仔细的研究与考察，通过搜集
通用数据权限管理系统设计（一） 作者：逸云 前言： 本文提供一种集成功能权限和数据权限的解决方法，以满足多层次组织中权限管理方面的集中控制。本方法是RBAC（基于角色的访问控制方法）的进一步扩展和延伸，即在功能权限的基础上增加数据权限的管理，实现数据权限和功能权限的集中处理。 解释： 功能权限：能做什么的问题，如增加销售订单； 数据权限：能在哪里干什么的问题，如察看北京分公司海淀销售部张三的销售订单； 术语： 资源：系统中的资源，主要是各种业务对象，如销售单、付款单等； 操作类型：对资源可能的访问方法，如增加、删除、修改等； 功能：对资源的操作，是资源与操作类型的二元组，如增加销售单、修改销售单等； 数据类型：业务系统中常用的数据权限类型，如公司、部门、项目、个人等； 数据对象：具体的业务对象，如甲公司、乙部门等等，包括所有涉及到数据权限的对象值；权限：角色可使用的功能，分角色的功能权限和角色的数据权限； 角色：特定权限的集合； 用户：参与系统活动的主体，如人，系统等。 通用数据权限管理系统设计（二） 方法说明： 在实际应用中，数据权限的控制点一般相对固定，如针对公司、部门、个人、客户、供应商等，也就是说数据权限一般针对指定数据类型下的一些数据对象。 本方法中，数据权限的依赖于功能权限，是对功能权限的进一步描述，说明角色在指定的功能点上的数据控制权限。 本方法中采用“没有明确规定即视为有效”的原则，如果没有定义功能的数据权限，则说明该角色具有该功能的全部的权限。如果定义了功能的某种类型的数据权限，则该用户只具有该类型下指定数据的数据权限。 这段话比较绕口，下面举个例子实际例子。 某公司有北京销售部、上海销售部和广州销售部三个销售部，现在需要定义几种角色：销售总监-- 能察看所有销售部的销售订单； 北京销售经理-- 只能察看北京销售部的所有销售订单； 上海销售经理-- 只能察看上海销售部的所有销售订单； 广州销售经理-- 只能察看广州销售部的所有销售订单；