Esd（Emergency Shutdown Device）:紧急停车系统，多数应用于石油和化工系统，是一个独立于DCS系统的控制单元，在工艺发生危险状况时，对设备，环境等进行紧急的启挺，开关操作。配置设备以高档的PLC居多，多数处理DI/DO点，现在多数与DCS进行通讯。
SIS（SIS, safety instrumented system）:安全仪表系统，主要用于汽轮机，压缩机等高速运转设备，对轴承的转速，震动，位移，温度等进行检测，对设备进行保护，原来设计多为模块组合，相当于与智能仪表的组合体。
SIS是安全仪表系统，ESD是紧急停车系统，ESD属于SIS的一部分。SIS包括现场仪表、逻辑解决器、执行机构三部分，这三个部分都要是安全设计的，常规的ESD系统只是SIS的逻辑解决器这部分，当然也要是安全设计的。随便举个例子，不一定合适，但是可以帮助理解这些概念。
西门子的PCS7 系统。包含了S7-400H 硬件，WinCC 监控软件，Simaticnet 通讯软件。Step7编程软件。PDM等智能仪表工具。
PCS7 是一系列软件，硬件的组合体，是一个系统的概念。
SIS 基本上也是同样的道理。
从本质上来讲，SIS 的硬件系统不光包括，SIS控制器及IO（例如Triconex，HIMA，西门子400FH）。
还应包括所有跟控制器接口的其他输入部件，例如获得TUV SIL认证的传感器，变送器，检测装置；
还应该包括所有输出部件，如获得TUV SIL认证的执行器（液压安全执行器，气动安全执行器，电动型安全执行器），
还应该有获得认证的现场设备。－－要求严格的现场，阀门本体也必须是有TUV 证书的。
例如核电厂的安全阀不光是锅炉与压力容器质检合格，还应该有核检证书，还应该有TUV的安规证书，明确标明是SIL几等级。
那么，我们现在再来理解这些概念，，，安全型控制器（目前这个叫法最科学）仅仅是SIS系统硬件中的一环。
安全型控制器的厂家包括Triconex，HIMA，西门子，Moore，ICS，ABB，EMerson等。
这些安全型控制器用于紧急停车场合，则称之为ESD。
用于油气田的火检和气体报警，则称之为F&GS.
用于危险场合的燃烧控制，则称之为BMS。
ESD，F&GS,BMS 不是指Triconex，也不是指HIMA，更不是指他们这些厂家的控制器。
而是他们这些厂家的安全性控制器用在这些不同的场合，有着这些不同的用途，所以有着这些不同的叫法。
－－下一次，别人问你，为什么Triconex 一会叫ESD，一会叫PSD，一会叫F&GS,一会叫BMS。还叫做SIS。。。你应该理其含义。
这些都是安全性控制器，，，或者叫安全性控制系统，或者IEC规曾经叫过安全系统（PES），安全型电子装置。
用在叫ESD的场合，就是ESD，用在叫F&GS 的场合，就是F&GS.
而ＳＩＳ则是个完整的，系统的概念。从其命名首先就可以看出来，其是个完整的，更关注整体性的一个概念，一个系统。
整个安全性是建立在整个安全机制之上的，包括了安全性的控制器（如ESD，F&GS,BMS,,,）,安全型的仪表，安全型执行器，
安全型的软件（功能块库，连锁规），甚至“安全的通讯功能”（目前很少有此叫法）。
SIS的整体性概念还应包括贯穿整个安全控制系统全生命周期的规，如初期的设计，中期的施工，调试；末期的试运行，评估，验证。
后续的维护。安全生命周期到限前的拆除。。。
总之，SIS 的概念很完整，很庞大。－－第一个晕的，总是，然后把业主忽悠晕。。。
然后很多做SIS，调ESD的人，搞了好几年，概念也是晕点。
为什么，这几年招标的时候，更多的提SIS的概念？
从理论上说，只有ESD，“未必”会是个完整的SIS控制系统。 ESD仅仅是SIS中的一环，而且是在实体硬件中，是最重要的一环。
所以，很多人认为，SIS就是ESD。。。 ESD就是SIS。
有了ESD，再有了很多周边的配套设备。就可以组成一个SIS控制系统。
用户想要的是一个完整的安全性控制系统，所以这几年招投标规书都叫SIS了，呵呵。
老实说，确实换汤不换药，但是，至少说明了，我们的用户，在安全概念的整体性上有所进步，
不管是被忽悠的进步了，还是自己提升进步了，总是进步了。
类似的，（我曾亲口听某知名DCS的销售部副经理说，西门子的DCS，pcs7就是S7-400 PLC，S7-400PLC 就是PCS7 DCS，呵呵）
很多东西并不是简单的等同！
ITCC。高速旋转设备的控制，如汽轮机组控制，空压机控制，高炉鼓风机控制。甚至涡轮发动机控制，燃气轮机控制是另外的概念。例如Triconex的控制器，除了能做ESD，F&GS 外，还能做ITCC。
做ESD，F&GS 等SIS概念下的系统，是要认证的，是必须有TUV的SIL 等级证书的。
而做ITCC的，则不是必需要，TUV的认证。
同一家的同一个东西，用在不同的场合，有不同的用途，所以有不同的叫法。同样的道理，你的银子极其的多，你可以用Triconex的系统来做PLC，或者小DCS 来用。
这时候，你还可以管triconex 叫PLC，或者DCS，，，都可以的。
CCC是做ITCC，不做ESD；横河，Emerson的安全系统则基本上只做ESD，F&GS,不做ITCC。
Triconex是即做ESD，又做ITCC。
SIS safety instrument system 安全仪表控制系统
ESD Emergency shutdown 在石化一般叫ESD。在高压管线上叫HIPPS，在锅炉上叫FSSS，在汽机上叫ETS。
ESD 是SIS的一部分，算是比较重要的组成部分SIS=ESD+ 中间连线+现
场仪表或者执行机构。
ESD叫SIS是不太合理的叫法
现在很多项目要求SIS系统达到SIL3，光是ESD达到SIL3是不够，还需要现场的仪表达到该等级，并且构成的整个控制回路达到SIL3.
ESD 刚进入国的时候应该是ICS做得好，后来是HONEYWELL，然后是康吉森代理的triconex，2000以后HIMA才进来。最近好像triconex和HIMA 的市场份额要多点吧。
另外ITCC是康吉森提出的叫法，由于跟IEC61508和11里面的容有点冲突，据说现在又开始改叫CCS了。参考电力系统ETS+DEH模式，我个人认为，压缩机控制还是控制和保护分开的好，采用ESD+调速+防踹
就练油厂的PCS（过程控制系统）情况来说，整个练油厂综合控制系统由DCS，ESD，CCS，MMS及CGTCS组成，DCS承担控制的核心。Esd（Emergency Shutdown Device）------紧急停车系统（包括SOE），独立于DCS系统，是SIS（SIS, safety instrumented system）:安全仪表系统主要组成在工艺发生危险状况时，对管线及设备紧急的关启，实现保护。在设计上从系统结构及通讯方式上与DCS不同，采用三选二（2-o-o-3 voting）Triconex系统及HART 通讯方式，与DCS进行以太网通讯。为保证全厂协调安全运行，
ESD系统还需和CCS（压缩机控制系统），MMS（机器监视系统），CSTCS （燃气轮机控制系统），及MCC（电机控制中心）通讯，完成安全保护要求。
SIS是安全仪表系统，ESD属于SIS的一部分。SIS包括现场仪表、ESD系统、紧急开闭阀三部分，采用HART+4---20mA通讯连线，每个ESD回路均要做SIL评估。为实现SIL2 或SIL3 安全等极，采用两台电磁阀控制紧急开闭阀，三台差压变送器测量同一液位，采用雷达及超声各一台仪表测同一液位等方法。当然要做SIL计算验证，以确保系统达到要求。
仪表安全等级的定义和区别，SIL1 、SIL2 与SIL3有什么区别？
鉴于SIS涉及到人员、设备、环境的安全，因此各国均制定了相关的标准、规，使得SIS的设计、制造、使用均有章可循。并有权威的认证机构对产品能达到的安全等级进行确认。这些标准、规及认证机构主要有：
我国石化集团制定的行业标准SHB-Z06-1999《石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则》。
2006年、2007年等同采用IEC61508、IEC61511的中国国家标准GB/T20438、GB/T21109相继发布，中国的功能安全标准开始规我国的功能安全工作。
国际电工委员会1997年制定的IEC 61508/61511标准，对用机电设备（继电器）、固态电子设备、可编程电子设备（PLC）构成的安全联锁系统的硬件、软件及应用作出了明确规定。
《智能仪器原理及应用》测试题 一、填空题（每空1分共25分） 1、模拟量输入通道包括、。 2、为了将A/D转换器中的运算放大器和比较器的漂移电压降低，常采用 技术。 3、克服键抖动常采用的措施、。 4、总线收发器的作用。 5、最基本的平均滤波程序是，改进型 有、、。 6、多斜式积分器有，其优点是，还有一种是，其作用是。 7、在通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件来组合成各种功能的仪器或系统的仪器称为 或。 8、ADC0809，假定REF+=+5V，VREF-接地，则模拟输入为1V时，转换成的数字量为，若REF+=+2.5V，VREF-接地则模拟输入为1V时，转换成的数字量为 9、数字存储示波器可预置四种触发方 式、、、。 10、智能仪器自检方式有三种、、。 二、简答（每题5分共35分） 1、简述自由轴法测量原理。 2、系统误差的处理方法。 3、简述三线挂钩过程及作用。 4、智能仪器的设计要点。 5、若示波器屏幕的坐标刻度为8×10div，采用10位A/D，2K 存储器，则该示波器的垂直与水平分辨率各为多少？
6、简述线路反转法原理。 7、简述D/A双极性输出电路原理 三、综合 1、（20分）在一自动控制系统中，有温度、压力、流量三个待测量，试设计一测量电路，要求使用8位A/D，4位LED及相关逻辑电路。 （1）画出硬件连接图 （2）写出器件型号（CPU、A/D） （3）根据连接图，写出三通道的地址。 （4）简述测量过程。 2、（20分）下图为某一通用计数器框图 (1) 要测量10Hz的信号，试计算应选用的时标及闸门时间。 (2) 简述测量过程 (3) 其最大计数误差是多少？ (4)为减小误差，应采用什么方法？ 《智能仪器设计基础》试题 一、判断题（每题 2 分，共 20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（）
仪表精度等级
仪表精度等级 真值、测量值与误差 【真值】一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想概念，一般是无法得到的。 【约定真值】一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。 【相对真值】指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3以下时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。 【测量误差】测量值与真实值之间存在的差别。在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。 【绝对误差】指误差偏离真实值的多少。绝对误差的实质，是仪表读数与被测参数真实值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。 【相对误差】仪表的绝对误差与真值的百分比。 相对百分误差=（测量值－真值）/（标尺上限值－标尺下限值）×100% 【引用误差】绝对误差与仪表量程的百分比。例如：2% F.S. 引用误差＝（绝对误差的最大值/仪表量程）×100% 【基本误差】intrinsic error，又称固有误差。在参比条件下仪器仪表的示值误差。其计算公式为：基本误差=测量值－真实值 【基本误差】在标准条件下，基准值（量程）范围内的引用误差。 【基本误差】又称引用误差或相对误差，是一种简化的相对误差。仪表的基本误差定义为： 基本误差=（最大绝对误差/仪表量程）×100%＝MAX（仪表指示值－被测量真值）/（测量上限-测量下限）×100% 【重复性误差】repeatability error，在相同的工作条件下，对同一个输入值在短 １
时间内多次连续测量输出所获得的极限值之间的代数差。 【线性误差】实测曲线与理想直线之间的偏差。 【线性度】校准曲线接近规定直线的吻合程度。是测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系（线性关系）的一种度量。 在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差（ΔYmax）与满量程输出（Y）的百分比，称为线性度（线性度又称为“非线性误差”），该值越小，表明线性特性越好。表示为公式如下： δ=ΔYmax/ Y×100% 以上说到了“拟合直线”的概念，拟合直线是一条通过一定方法绘制出来的直线，求拟合直线的方法有：端基法、最小二乘法等等。 【线性范围】传感器在线性工作时的可测量范围。 仪表精度等级 【准确度】在正常的使用条件下，仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度。 【准确度等级】在工业测量中，为了便于表示仪表的质量，通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。准确度等级就是最大引用误差去掉正、负号及百分号。准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。我国工业仪表等级分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级，并标志在仪表刻度标尺或铭牌上。仪表准确度习惯上称为精度，准确度等级习惯上称为精度等级。 仪表精度=（绝对误差的最大值/仪表量程）×100% 以上计算式取绝对值去掉%就是我们看到的精度等级了。 请教各位高手，仪表精度等级是如何定义的？如测压范围是10~100Pa的压力表，精度等级是1.0级，55Pa处的最大误差应该是多少啊？谢谢指教！ 全量程都应该是±（100－10）×1％＝±0.9Pa 仪表精度是根据国家规定的允许误差大小分成几个等级的。某一类仪表的允许 ２
几种仪器驱动软件标准 在虚拟仪器出现之后，随着虚拟仪器系统的发展，仪器驱动程序作为虚拟仪器系统软件结构中承上启下的一层，其模型化与标准化越来越重要。而IO接口软件的标准化是其中的关键。在虚拟仪器的发展过程中，许多仪器生产厂家在推出硬件接口电路的同时，也纷纷推出了不同结构的I/O接口软件： 1) 只针对某一类仪器： 该类标准I/O接口软件只针对某一种类型的仪器，如NI公司用于控制GPIB仪器的NI-488标准以及用于控制VXI仪器的NI-VXI标准等。这些标准与仪器总线密切相关，通常不适用于其他总线类型，应用不够广泛。对于相同的仪器总线，各大仪器厂商针对自家产品推出了不同的仪器软件标准，虽然这些标准都是在仪器生产厂家内部通用的、优秀的标准。但是在整个仪器行业，没有一个统一的标准，使得同类型仪器硬件不具有互换性。 2) 标准仪器控制库SICL： SICL是安捷伦公司推出的通用的仪器IO库，适用于多种标准仪器硬件。但是SICL 采用了自顶向下这样一种相对陈旧的设计模型进行设计，存在一些缺点。IO接口软件自顶向下的设计模型是指：首先列出该I/O接口软件需要控制的所有仪器类型，然后列出了各类仪器的所有控制功能，最后将各类仪器控制功能中相同的操作功能尽可能地以统一的形式进行合并，并将统一的功能函数称为核心功能函数（如将GPIB仪器的读/写与RS232串行仪器的读/写统一为一个核心功能函数）。所有统一形式的核心函数与其它无法合并的、与仪器类型相关的操作功能函数一起构成了自顶向下的I/O接口软件，实现不同类型的仪器的互操作性与兼容性。然而，核心函数集在整个I/O接口软件中只有一个小子集，特定操作函数集是一个大子集。自顶向下结构的I/O接口软件实质上是建立在仪器类型层的叠加，并没有真正实现接口软件的统一性。 3)虚拟仪器软件架构VISA： VISA是在借鉴了自顶向下的设计方法的经验的基础之上，由VPP联盟推出的一种自底向上的IO接口软件模型。 与自顶向下的方法不同的是，VISA的实现首先定义了管理所有资源的资源（资源的概念相当于面向对象程序设计中的对象），这个资源称为VISA资源管理器，它用于管理、控制与分配VISA资源的操作功能。
学习总结分享 安全仪表系统 马洋洋 2014.12
目录 ?SIS系统的定义 ?SIS系统的组成 ?SIS系统的特点 ?安全仪表系统的冗余 及诊断结构 ?安全完整性等级
引言 随着石油化工、电力等行业进入规模化生产，生产装置积聚的能量越来越大，并造成重大工业事故。印度博帕尔毒气泄漏、前苏联切尔诺贝利核电站爆炸等震惊世界的灾难使人们前所未有的重视工业生产中的安全问题。安全仪表系统（Safety Instrumented System，SIS）是安全相关系统的一类，是保障生产安全的重要措施，它应在危险事件发生之前正确地执行其安全功能，避免或减少事故的发生。
1. SIS系统的定义 安全仪表系统是指能实现一个或多个安全功能的系统，英文名为Safety Instrument System，简称SIS。它是根据美国仪表学会（ISA）对安全控制系统的定义而得名的，也被称为紧急停车系统（Emergency Shutdown Device-ESD）、安全联锁系统或仪表保护系统（Instrument Protection System-IPS）。
2. SIS系统的组成 SIS是由传感器（各类开关、变送器等）、逻辑控制器以及最终元件（如电磁阀、电动阀等）组成。 可编程电子系统 检测单元输入模块控制模块输出模块执行单元 SIS系统简图
3. SIS系统的特点 一定的安全完整性等级 IEC61508作为基础标准，充分考虑了安全仪表系统的整体安全生命周期，提出了评估安全仪表系统安全完整性等级（Safety Integrity Level-SIL）的方法，规范了为实现必要的功能安全所使用的工具与措施。安全仪表系统的设计与开发过程必须遵循IEC61508，并应通过独立机构（如德国TüV或美国的exida等）的功能安全评估和认证，取得认证证书，才能应用于工业现场。 容错性的多重冗余系统 SIS一般采用多重冗余结构以提高系统的硬件故障裕度，单一故障不会导致SIS安全功能丧失。
数控多功能电动击实仪使用与操作 SKDJ-1型 仪器适用范围 1、轻型击实试验粒径小于5mm的粘性土，其单位体积击实功能为592.2KJ/m3； 2、重型击实试验粒径小于20mm的土，其单位体积击实功能为2684.9KJ/m3。 试验步骤 1、试样制备试样制备分为干法制备和湿法制备 2、试样击实将击实仪放在坚实的地面上，击实筒内壁和底板涂一薄层润滑油，连接好击实筒与底板，安装好护筒，检查仪器各部件及配套设备的性能是否正常，并做好记录。 3、从制备好的一份试样中称取一定量土料，分3层或5层倒入击实筒内并将土面整平，分层击实。对于分3层击实的轻型击实法，每层土料的质量为600～800g（其量应使击实后试样的高度略高于击实筒的1/3），每层25击；对于分5层击实的轻型击实法，每层土料的质量为900～1100g（其量应使击实后试样的高度略高于击实筒的1/5），每层56击；击实后的每层试样高度应大致相等，两层交接面的土面应刨毛。击实完成后，超出击实筒顶的试样应小于6mm。 4、用修土刀沿护筒内壁削挖后，扭动并取下护筒，测出超高（应取多个测值平均，准确至0.1mm）。沿击实筒顶细心修平试样，拆除底板。如试样底面超出筒外，亦应修平。擦净筒外壁，称量，准确至1g。 5、用推土器从击实筒内推出试样，从试样中心处取2个一定量土料（轻型为15～30g,重型为50~100g）平行测定土的含水率。称量准确至0.01g，含水率的平行误差不得超过1%。 6、对不同含水量的试样依次进行击实试验。 76、试验结束后登记仪器使用记录。 中国水利水电第十六工程局有限公司中心实验室 二○一三年九月 多功能电动脱模器 1、根据各种试筒的不同高度，升降脱模丝杠至合适位置使试模筒连同脱模板能顺利装上丝杠即可，其间距离应尽量小些。 2、将试模连同试模盖套在丝杠顶端选用相应尺寸的脱模板装在试模筒上端，随机附件有脱模垫铁，定位套圈及两种尺寸接长杆是试件脱模时下部的定位基准。 3、将脱模托板提升至适当位置并拧紧顶丝固定模托板距模筒底部距离以不超过2公分为宜，即尽可能减小脱模后模筒掉落高度。 4、检查各部情况确认无问题后即可开机脱模，脱模完毕后，取出试件，反向开动电机使丝杠下降至原始位置，将试模筒取下，一次工作完成。 中国水利水电第十六工程局有限公司中心实验室 二○一三年九月 无侧限抗压强度试验 一、仪器适用范围 1、无侧限抗压强度是试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限强度。 2、原状土的抗压强度与重塑后土的抗压强度之比定义为灵敏度。 3、本规程适用于测定饱和软粘土的无侧限抗压强度及灵敏度。 二、操作步骤 1、试样直径可采用3.5~4.0cm.试样高度与直径之比应按土的软硬情况采用2～2.5. 2、将试样两端抹一薄层凡士林（如气候干燥，试样侧面亦需抹一薄层凡士林，防止水分蒸
单片机技术课程设计说明书智能仪器人机接口电路设计 专业电气工程及自动化 学生姓名 班级BMZ电气081 学号 指导教师周云龙 完成日期2011年6月9 日
摘要 随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。如何使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器，使其更好的为各个行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。 科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米平方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。 现在应用较广泛的是科学计算器，所谓科学计算器，与我们日常所用的简单计算器有较大差别：只能进行正数加、减、乘、除四则运算的计算器叫做简单计算器；科学计算器是指能兼容正数的四则运算和乘方、开方运算，具有指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能的计算器。 计算器的未来是小型化和轻便化,如使用太阳能提供电池的计算器,使用ASIC设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等,随着社会的发展,知识的更新,各行各业的需要带动了电子产品的发展,未来的智能化计算器将是我们的发展方向,更希望成为现代社会应用广泛的计算工具。 关键词：MCS-51 8051单片机；人机接口扩展4X4按键；计算器；加减乘除；LCD128X64;
目录 第一章绪论 (4) 1.1本课题的研究意义 (4) 1.2设计目的 (4) 设计任务 (4) 第二章计算器系统简介 (3) 2.1单片机发展现状 (3) 2.2计算器系统现状 (4) 第三章主要器件简介 (4) 3.1MCS-51系列单片机简介 (4) 3.2键盘电路的设计 (7) 3.3LCD12864模块介绍 (8) 第四章计算器系统设计 (15) 4.2键盘扫描的程序设计 (15) 4.3显示模块的程序设计 (16) 4.4主程序的设计 (17) 4.5系统调试 (17) 结语 (19) 谢辞 (20) 参考文献 (21) 附录1 系统PCB图............................................................ 错误！未定义书签。 附录2 PROTEUS仿真图 (23) 附录3 程序由于采用的是汇编语言太长，可以在软件KEIL中查阅 (23)
软件设计说明书日写：编期：日期：审核：日期：准：批 文档变更记录
一、引言........................................................................................................... - 1 - 1.1 编写目的............................................................................................. - 1 - 1.2 范围..................................................................................................... - 1 - 1.3 定义..................................................................................................... - 1 - 1.4 版本说明............................................................................................. - 1 - 1.5 参考资料............................................................................................. - 1 - 二、项目概述................................................................................................... - 2 - 2.1 产品描述............................................................................................. - 2 - 2.2 产品功能............................................................................................. - 2 - 2.3 用户特点............................................................................................. - 2 - 三、嵌入式软件整体方案设计....................................................................... - 3 - 3.1 子系统控制方案设计......................................................................... - 3 - 3.2 中控板GUI方案设计....................................................................... - 3 - 3.3 数据通信方案设计............................................................................. - 4 - 四、子系统控制方案设计............................................................................... - 5 - 4.1 液路系统控制方案设计..................................................................... - 5 - 4.2 样品采集系统控制方案设计............................................................. - 7 - 4.3 二氧化碳恒温培养箱环境控制环境设计......................................... - 8 - 五、中控板GUI方案设计............................................................................. - 9 - 六、数据通信方案设计................................................................................. - 10 - 6.1 数据链路层通信方式....................................................................... - 10 - 6.2 PC与主控板通信流程设计.............................................................. - 10 - 一、引言
仪表精度等级 真值、测量值与误差 【真值】一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想概念，一般是无法得到的。 【约定真值】一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。 【相对真值】指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3以下时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。 【测量误差】测量值与真实值之间存在的差别。在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。 【绝对误差】指误差偏离真实值的多少。绝对误差的实质，是仪表读数与被测参数真实值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。 【相对误差】仪表的绝对误差与真值的百分比。 相对百分误差=（测量值－真值）/（标尺上限值－标尺下限值）×100% 【引用误差】绝对误差与仪表量程的百分比。例如：2% F.S. 引用误差＝（绝对误差的最大值/仪表量程）×100% 【基本误差】intrinsic error，又称固有误差。在参比条件下仪器仪表的示值误差。其计算公式为：基本误差=测量值－真实值 【基本误差】在标准条件下，基准值（量程）范围内的引用误差。 【基本误差】又称引用误差或相对误差，是一种简化的相对误差。仪表的基本误差定义为： 基本误差=（最大绝对误差/仪表量程）×100%＝MAX（仪表指示值－被测量真值）/（测量上限-测量下限）×100% 【重复性误差】repeatability error，在相同的工作条件下，对同一个输入值在短时间内多次连续测量输出所获得的极限值之间的代数差。 １
【线性误差】实测曲线与理想直线之间的偏差。 【线性度】校准曲线接近规定直线的吻合程度。是测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系（线性关系）的一种度量。 在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差（ΔYmax）与满量程输出（Y）的百分比，称为线性度（线性度又称为“非线性误差”），该值越小，表明线性特性越好。表示为公式如下： δ=ΔYmax/ Y×100% 以上说到了“拟合直线”的概念，拟合直线是一条通过一定方法绘制出来的直线，求拟合直线的方法有：端基法、最小二乘法等等。 【线性范围】传感器在线性工作时的可测量范围。 仪表精度等级 【准确度】在正常的使用条件下，仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度。 【准确度等级】在工业测量中，为了便于表示仪表的质量，通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。准确度等级就是最大引用误差去掉正、负号及百分号。准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。我国工业仪表等级分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级，并标志在仪表刻度标尺或铭牌上。仪表准确度习惯上称为精度，准确度等级习惯上称为精度等级。 仪表精度=（绝对误差的最大值/仪表量程）×100% 以上计算式取绝对值去掉%就是我们看到的精度等级了。 请教各位高手，仪表精度等级是如何定义的？如测压范围是10~100Pa的压力表，精度等级是1.0级，55Pa处的最大误差应该是多少啊？谢谢指教！ 全量程都应该是±（100－10）×1％＝±0.9Pa 仪表精度是根据国家规定的允许误差大小分成几个等级的。某一类仪表的允许误差是指在规定的正常情况下允许的百分比误差的最大值。我国过程检测控制仪表的精 ２
1、什么是安全仪表系统 在IEC61508 中，SIS被称为安全相关系统（Safety Related System）,将被控对象称为被控设备（EUC）。 IEC61511将安全仪表系统SIS定义为用于执行一个或多个安全仪表功能（Safety Instrumented Function,SIF）的仪表系统。SIS是由传感器（如各类开关、变送器等）、逻辑控制器、以及最终元件（如电磁阀、电动门等）的组合组成,如图1所示。 IEC61511又进一步指出，SIS可以包括，也可以不包括软件。另外，当操作人员的手动操作被视为SIS的有机组成部分时，必须在安全规格书（Safety Requirement Specification,SRS)中对人员操作动作的有效性和可靠性做出明确规定，并包括在SIS的绩效计算中。 从SIS的发展过程看，其控制单元部分经历了电气继电器（Electrical）、电子固态电路（Electronic）和可编程电子系统（Programmable Electronic System），即E/E/PES三个阶段。 安监总局116号文件 国家安全监管总局于2014年11月13日下发《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理指导意见（安监总管三〔2014〕116号）》 该意见涉及到了生产，设计，管理等多个方面。HAZOP分析，SIL等级评估，安全系统验证，老装置安全系统安全等级评估，安全系统改造等，这些工作将在今后几年中越来越多，越来越重要！ 下图为由PES构成的SIS 图1 SIS的构成 SIS安全仪表系统
(1) SIF安全仪表功能可以是安全仪表保护功能，也可以是安全仪表控制功能，或包含这两者。 (2) 需要说明的是，这里所说的安全仪表控制功能，是指以连续模式（Continuous Mode）操作并具有特定的SIL,用于防止危险状态发生或者减轻其发生的后果，与常规的PID控制功能是完全不同的概念。 (3) SIS可以包括或不包括软件 (4) SIS的一部分也可能是人的动作 如图2所示，这是一个气液分离容器A液位控制的安全仪表功能回路图。对这个安全仪表功能完整的描述是：当容器液位开关达到安全联锁值时，逻辑运算器（图3）使电磁阀2断电，则切断进调节阀膜头信号，使调节阀切断容器A进料，这个动作要在3秒内完成，安全等级必须达到SIL2。这是一个安全仪表功能的完整描述，而所谓的安全仪表系统，则是类似一个或多个这样的安全仪表功能的集合。 图2 安全仪表回路图 图2 说明： L液面超高-L1接点闭合-Z带电。 Z1常闭接点打开，S线圈断电。 S电磁阀切断，往调节阀膜头的控制信号调节阀切断工艺进料，完成联锁保护作用。
Esd（Emergency Shutdown Device）:紧急停车系统，多数应用于石油和化工系统，是一个独立于DCS系统的控制单元，在工艺发生危险状况时，对设备，环境等进行紧急的启挺，开关操作。配置设备以高档的PLC居多，多数处理DI/DO点，现在多数与DCS进行通讯。 SIS（SIS, safety instrumented system）:安全仪表系统，主要用于汽轮机，压缩机等高速运转设备，对轴承的转速，震动，位移，温度等进行检测，对设备进行保护，原来设计多为模块组合，相当于与智能仪表的组合体。 SIS是安全仪表系统，ESD是紧急停车系统，ESD属于SIS的一部分。SIS包括现场仪表、逻辑解决器、执行机构三部分，这三个部分都要是安全设计的，常规的ESD系统只是SIS的逻辑解决器这部分，当然也要是安全设计的。 随便举个例子，不一定合适，但是可以帮助理解这些概念。 西门子的PCS7 系统。包含了S7-400H 硬件，WinCC 监控软件，Simaticnet 通讯软件。Step7编程软件。PDM等智能仪表工具。 PCS7 是一系列软件，硬件的组合体，是一个系统的概念。 SIS 基本上也是同样的道理。? 从本质上来讲，SIS 的硬件系统不光包括，SIS控制器及IO（例如Triconex，HIMA，西门子400FH）。 还应包括所有跟控制器接口的其他输入部件，例如获得TUV SIL认证的传感器，变送器，检测装置； 还应该包括所有输出部件，如获得TUV SIL认证的执行器（液压安全执行器，气动安全执行器，电动型安全执行器），
还应该有获得认证的现场设备。－－要求严格的现场，阀门本体也必须是有TUV 证书的。 例如核电厂的安全阀不光是锅炉与压力容器质检合格，还应该有核检证书，还应该有TUV的安规证书，明确标明是SIL几等级。 那么，我们现在再来理解这些概念，，，安全型控制器（目前这个叫法最科学）??仅仅是SIS系统硬件中的一环。 安全型控制器的厂家包括Triconex，HIMA，西门子，Moore，ICS，ABB，EMerson等。 这些安全型控制器用于紧急停车场合，则称之为ESD。 用于油气田的火检和气体报警，则称之为F&GS. 用于危险场合的燃烧控制，则称之为BMS。 ESD，F&GS,BMS 不是指Triconex，也不是指HIMA，更不是指他们这些厂家的控制器。 而是他们这些厂家的安全性控制器用在这些不同的场合，有着这些不同的用途，所以有着这些不同的叫法。 －－下一次，别人问你，为什么Triconex 一会叫ESD，一会叫PSD，一会叫F&GS,一会叫BMS。还叫做SIS。。。你应该理其含义。 这些都是安全性控制器，，，或者叫安全性控制系统，或者IEC规范曾经叫过安全系统（PES），安全型电子装置。 用在叫ESD的场合，就是ESD，用在叫F&GS 的场合，就是F&GS. 而ＳＩＳ则是个完整的，系统的概念。从其命名首先就可以看出来，其是个完整的，更关注整体性的一个概念，一个系统。
安全仪表基本概念及配置原则 2016-06-02大圣+网络过程安全管理 1. 安全仪表系统（SIS） 实现一个或多个安全仪表功能的仪表系统 组成：测量仪表、逻辑控制器、最终元件及相关软件构成，作为系统还有通信接口、人机接口。系统特征为故障安全型。 2. 安全仪表功能（SIF） 为了防止、减少危险事件发生或保持过程安全状态，用测量仪表、逻辑控制器、最终元件及相关软件等实现的安全保护功能或安全控制功能。 3. 风险、安全 风险：预期可能发生的特定危险事件和后果。 安全：简单的说，可以接受的风险就是安全。 4. 安全完整性、安全完整性等级（SIL） 安全完整性：在规定的条件和时间内，SIS完成SIF的平均概率。 安全完整性等级（SIL）：安全功能的等级，由低到高分SIL1—SIL4。 本规范要求在安全功能分配时，安全完整性等级最高为SIL3。 低要求操作模式： SIL1为平均每年失效的概率10-1---10-2 SIL2为平均每年失效的概率10-2---10-3 SIL3为平均每年失效的概率10-3---10-4 SIL评估内容： 1）确定每个SIF的SIL 2）确定诊断、维护和测试要求，包括测试间隔时间。 5. 基本过程控制系统（BPCS） 响应过程测量以及其它设备、其它仪表、控制系统或操作员的输入信号，按过程控制规律、算法、方式，产生输出信号实现过程控制及其相关设备运行的系统。
（理解就是SIS以外的控制系统，不执行SIF的系统）。 6. 保护层 通过预防、控制、减缓等手段降低风险的措施 安全生命周期：从工程方案设计开始到所有安全仪表功能停止使用的全部过程。 分三个阶段： 1）工程设计阶段，从方案设计到详细工程设计完。自控专业从收到SIL评估及审查前的过程为参与者，后为主导者。 2）集成调试验收测试阶段，集成商为主。 3）操作维护阶段，业主自控专业为主。 三.测量仪表 测量仪表包括模拟量和开关量两种类型仪表 1. 一般规定 ● 测量仪表宜采用4～20mA+HART的智能变送器 ● 爆炸危险场所优先使用隔爆型仪表 ● 现场安装测量仪表防护等级不应低于IP65 ● 测量仪表及取源点宜独立设置 ● 不应采用现场总线或其它通信方式作为SIS的输入信号 2. 测量仪表独立设置和冗余设置原则 ● 完成SIL1的SIF：测量仪表可与BPCS共用，可采用单一测量仪表 ● 完成SIL2的SIF：测量仪表宜与BPCS分开，宜采用冗余测量仪表 ● 完成SIL3的SIF：测量仪表应与BPCS分开，应采用冗余测量仪表 3. 冗余方式 ● 当系统要求高安全性时，应采用“或”逻辑结构 ● 当系统要求高可用性时，应采用“与”逻辑结构
仪器仪表管理系统 把以下代码复制到CPP文件中，就可以在编译运行了（最好用VS运行）： // 仪器仪表管理系统.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 // #include "stdafx.h" #include
voidbasic_search(); voidsearch_by_time(); voidsearch_by_line(); voidborrow_time(); voidlend_time(); voidreturn_time(); voidbuy_line(); voidlend_line(); voidmend_line(); private: inti,n; machine mac[N]; machine m; }; C_machine::C_machine() { } C_machine::~C_machine() { } voidC_machine::input(inti) { cout<<"\n请输入仪器或仪表名:[ ]\b"; cin>>mac[i].name; cout<<"\n请输入仪器或仪表编号:[ ]\b"; cin>>mac[i].num; cout<<"\n请输入仪器或仪表购买时间:[ ]\b"; cin>>mac[i].buy_time; mac[i].condition=0; } voidC_machine::save(int n) { ofstreamoutfile; outfile.open("machine.txt",ios::out); if(!outfile) cout<<"\n该文件不能打开！！！"< 误差、仪表精度等级的概念 一、测量误差:测量值与真实值之间存在的差别。 真值:一个变量本身所具有的真实值,它就是一个理想的概念,一般就是无法得到的。 在计算误差时,一般用约定真值或相对真值来代替。 约定真值:一个接近真值的值,它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下,足够 多次的测量值之平均值作为约定真值。 相对真值:指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3以下时,可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级 的相对真值。 绝对误差的实质,就是仪表读数与被测参数真实值之差。 仪表的绝对误差只能就是读数与约定真值或相对真值之差。 相对误差:仪表的绝对误差与真值的百分比。 引用误差:绝对误差与仪表量程的百分比。 仪表精度等级 又称准确度级,就是按国家统一规定的允许误差大小划分成的等级。引用误差的百分数分子作为等级标志。 我国仪表精度等级有:0、005、0、02、0、05、0、1、0、2、0、35、0、4、0、5、1、0、1、5、2、5、4、0等。 级数越小,精度(准确度)就越高。 二、电工仪表的精度等级 电工测量指示仪表在额定条件下使用时,其最大基本误差的百分数称为仪表精度等级a的百分数,即±a%=(ΔXm/Xm)×100%。 其中,ΔXm为最大绝对误差,Xm为仪表的基本量程。 国家标准规定,电压表与电流表的精度等级分0、05、0、1、0、2、0、3、0、5、1、0、1、5、2、0、2、5、3、0、5、0等十一级; 功率表与无功功率表的精度等级分0、05、0、1、0、2、0、3、0、5、1、0、1、5、2、0、2、5、3、5等十级; 频率表的精度等级分0、05、0、1、0、15、0、2、0、3、0、5、1、0、1、5、2、0、2、5、5、0等十一级。 测量时,仪表全量程范围内的指示误差不得超过最大基本误差。 三、对于仪表精度需说明的问题 1、仪表的精度并非测量精度。仪表运用在满刻度偏转时,相对误差较小。 安全仪表 1、什么是安全仪表系统 在IEC61508 中，SIS被称为安全相关系统（Safety Related System）,将被控对象称为被控设备（EUC）。 IEC61511将安全仪表系统SIS定义为用于执行一个或多个安全仪表功能（Safety Instrumented Function,SIF）的仪表系统。SIS是由传感器（如各类开关、变送器等）、逻辑控制器、以及最终元件（如电磁阀、电动门等）的组合组成,如图1所示。 IEC61511又进一步指出，SIS可以包括，也可以不包括软件。另外，当操作人员的手动操作被视为SIS的有机组成部分时，必须在安全规格书（Safety Requirement Specification,SRS)中对人员操作动作的有效性和可靠性做出明确规定，并包括在SIS的绩效计算中。 从SIS的发展过程看，其控制单元部分经历了电气继电器（Electrical）、电子固态电路（Electronic）和可编程电子系统（Programmable Electronic System），即E/E/PES三个阶段。 安监总局116号文件 国家安全监管总局于2014年11月13日下发《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理指导意见（安监总管三〔2014〕116号）》 该意见涉及到了生产，设计，管理等多个方面。HAZOP分析，SIL等级评估，安全系统验证，老装置安全系统安全等级评估，安全系统改造等，这些工作将在今后几年中越来越多，越来越重要！ 下图为由PES构成的SIS 图1 SIS的构成 SIS安全仪表系统 (1) SIF安全仪表功能可以是安全仪表保护功能，也可以是安全仪表控制功能，或包含这两者。 (2) 需要说明的是，这里所说的安全仪表控制功能，是指以连续模式（Continuous Mode）操作并具有特定的SIL,用于防止危险状态发生或者减轻其发生的后果，与常规的PID控制功能是完全不同的概念。 (3) SIS可以包括或不包括软件 (4) SIS的一部分也可能是人的动作 如图2所示，这是一个气液分离容器A液位控制的安全仪表功能回路图。对这个安全仪表功能完整的描述是：当容器液位开关达到安全联锁值时，逻辑运算器（图3）使电磁阀2断电，则切断进调节阀膜头信号，使调节阀切断容器A进料，这个动作要在3秒内完成，安全等级必须达到SIL2。这是一个安全仪表功能的完整描述，而所谓的安全仪表系统，则是类似一个或多个这样的安全仪表功能的集合。 如何读懂测量仪器的精度指标 摘要：在精密测试测量行业，测量准确度（精度）是仪器本身的灵魂，是仪器最重要的指标之一，但不同的仪器其准确度有不同的表达方式，因此只有理解了仪器的精度指标后才能更好地指导我们进行测量。 在测试测量过程中，受测量仪器硬件本身、测量条件或测量方法的影响，测量得到的结果（测量值）与真实值之间有一定的差异，这个差异就是测量误差，测量误差可能包含与测量值成比例的误差，也可能包含与测量值无关的固定误差。通常测量仪器的精度指标会以这两种误差的组合方式给出，例如PA8000的精度指标如图1所示。 图1 PA8000精度指标 图1中的精度指标是以“±(%读数 + %量程)”的方式表示的，即读数精度+满量程精度表示法。顾名思义，读数精度就是仅与测量值成比例的误差，而满量程精度则是与测量值无关仅与量程有关的固定误差，即当量程确定后这个误差也就固定了。 电测量仪表的精度指标还有另外一种表达方式，介绍之前先回顾一下误差的两种表示方式：绝对误差和相对误差。绝对误差是测量值与标准值（真实值）之差；相对误差是绝对误差与标准值（真实值）的比值。前面所说的读数精度就是用相对误差来表示，而满量程精度就是用绝对误差来表示的。相对误差能直观地表示测量的质量，而绝对误差则不如相对误差来的直观。 电测量仪器仪表精度指标的另外一种表达方式就是准确度等级。电测量仪器仪表在规定条件下工作时，绝对误差的最大值与仪表量程的比值就叫做仪表的准确度等级，比如某电流互感器的准确度等级如图2所示。 图2 电流互感器指标参数 在《GB/T 13283-2008工业过程测量和控制用检测仪表和显示仪表精确度等级》中对我 QMS3D-M测量软件 使 用 说 明 书 版本:1.0.1.6 注意事项 一:开机,关机顺序 1:开机顺序 (1): 开启电脑的电源及显示器电源开关; (2): 确认 X ╱Y 轴全程正常无杂物和障碍物; (3): 系统将进入Windows 7 标准画面; (4): 打开仪器开关(电源,光源开关); (5):在桌面按QMS3D-M图案二下，软件将自动执行QMS3D-M 软件; 2:关机顺序 (1): 到软件主画面作上方选档案后再点选关闭按钮 (要离开QMS3D-M操作软件，记得先储存量测档案。) (2):关闭仪器开关(电源,光源开关) (3):在Windows7左下方点选关机 (4):关闭电脑的电源和显示器电脑。 二: QMS3D-M测量软件运行的必要条件 1．满足对计算机配置需求:。 软件需求：Windows7 32位操作系统 硬件需求： 处理器：Intel(R) Celeron(R) CPU G550@2.60GHz 内存： 2.00GB 显卡：1GB独立显存卡 硬盘: 500GB转速7200RPM 显示器: 宽屏支持1440*900分辨率 CD-ROM：用于安装软件 鼠标：带有三键鼠标 键盘：104-标准键盘 PCI 槽：至少两个 USB端口：至少四个 COM端口：视需求而不同 2．配置本公司提供的USB303专用接口装置. 3．配置一只由本公司提供的专用加密锁. 三:影像测量元素之前一定要像素校正,探针测量元素之前一定要探针校正. 第一章QMS3D-M软件概要 QMS3D-M软件是我公司自主开发手动影像加探针测量应用软件，可以对二维测量的坐标进行可视化分析处理和检测，也可以使用探针进行三维几何元素测量。应用于各种精密制造业，如手机组件,模具,电子,通信,机械,五金,塑料,仪表,钟表,PCB,LCD等行业。可测量的材料包括金属,塑料,橡胶,玻璃,PCB,陶瓷等; 1:几何元素测量 可以测量十五种几何元素(点,直线,平面,圆,圆弧,椭圆,矩形,键槽,圆环,圆柱,圆锥,球,开曲线,闭曲线和焦面)，并且可以测量高度,也可以预置基本几何元素。 特点: (1):根据实际测量需求可以选择接触式测量---探针测量，也可以选择非接触式测量---影像测量。 (2):多种测量方法:智能寻边,整体采点,多段采点,鼠标采点,邻近采点,十字线采点,放大采点，对比采点,探针采点; 2:几何元素构造 强大几何元素构造功能,可以构造二维和三维几何元素; 特点: (1):可以构造多种元素:例如点,直线,圆,圆弧,椭圆,矩形,距离,角度,圆环,键槽,平面,圆柱,圆锥和球; (2):多种构造方法:提取法,相交法,垂直法,平行法,相切法,对称法，镜像法等; 3:坐标系统 能建立机械坐标系和工件坐标系，实现各坐标系的坐标变换，能方便地实现直角坐标系与极坐标系之间的相互转换，能实现各工件坐标系的存储和使用。可以建立二维坐标,也可以建立三维坐标; 4:用户程序 不受限制的用户程序记录、编辑、保存、呼出功能。QMS3D-M用户程序可以记录、编辑所有的用户动作，实现复制测量，大幅提高测量效率。 简易的用户程序教导方式，可复制教导步骤，强大的视觉化编辑功能，方便批量检测。 QMS3D-M使用教导程序方式记录用户程序。用户在第一次测量工件时，系统自动记录工件测量的用户程序，记录的用户程序能被保存到电脑以便再次打开重新运行。 5: 辅助对焦 通过辅助对焦可以完善手动对焦,使得影像质量更好,为提高测量提供保证. 6: 图形功能仪器仪表精度等级的划分标准误差
安全仪表系统分析
如何读懂测量仪器的精度指标
QMS3D软件MV1016仪器使用说明书
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