国产精品久久久久久久久软件,国产成人久久久精品二区三区,国产成人无码一区二区三区在线 ,大又大粗又爽又黄少妇毛片,国产精品成人aaaaa网站

   隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展以及各行業(yè)控制系統(tǒng)日趨規(guī)?；托畔⒒?，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求也不斷提高，相應(yīng)的人力資源成本也日趨增加。由于任何一個(gè)控制系統(tǒng)因具體工藝細(xì)節(jié)要求的不同而不同。因此，幾乎沒有完全相同的兩個(gè)系統(tǒng)（除完全拷貝的）?？刂葡到y(tǒng)集成者往往憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中存在大量的重復(fù)的人力資源成本。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、國(guó)家積極提倡努力建設(shè)創(chuàng)新型社會(huì)的今天，研究控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的共性方法，尋找一種具有普遍意義的模式和方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義而且迫在眉睫。

一、工程設(shè)計(jì)中方法論的重要性

    印度學(xué)者C.Rajendra Kumar在其《Research Methodology》一書中指出“研究方法論是一種可以系統(tǒng)解決研究問題的途徑，可被理解為如何科學(xué)地進(jìn)行研究。研究方法論是研究所有步驟以及背后所存在的邏輯。”方法論是關(guān)于目標(biāo)及其實(shí)現(xiàn)途徑的理論。在具體建立系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的方法論之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的目標(biāo)及其所受到的約束條件進(jìn)行定義，并以經(jīng)驗(yàn)思維和有序規(guī)范方法的對(duì)比，見證方法論的深遠(yuǎn)意義。  

    系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是能利用有限的時(shí)間和資源按要求達(dá)到工程目的。其選擇的方法未必是最優(yōu)，但必須保證百分之百能實(shí)現(xiàn)工程目的。在系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中，可納入的資源主要以人力為主（財(cái)力是保證人力資源被雇用的必要條件，為避免重復(fù)計(jì)算，此處省略），它與時(shí)間變量和效率變量一起構(gòu)成了系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的約束條件，即：工程目標(biāo)＝人力x時(shí)間x效率，這里的效率是由采用的方法決定的。

    有一個(gè)反映德國(guó)人嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)的“找針”的故事與工程設(shè)計(jì)的理念有著異曲同工之妙。即假設(shè)大家看著一根針掉在房間的地板上，如何尋找這根針？幾乎所有參加游戲的人的回答是用吸鐵石而德國(guó)人則是畫好格子后一格一格地找。表面上看來(lái)，用吸鐵石沿著拋針的方位去尋找是一個(gè)又快又好且簡(jiǎn)便易行的解決方案。但若改變約束條件，即倘若大家沒有看見針掉在具體哪個(gè)方位，且要求加快找針的速度，增加人力能否達(dá)到目標(biāo)；或針掉在更大范圍的地點(diǎn)（如操場(chǎng)），此時(shí)增加人力會(huì)如何？顯然，僅用吸鐵石而沒有一個(gè)科學(xué)的方法是不能保證百分之百地找到針。因此，當(dāng)規(guī)模變大或約束條件變化時(shí)如何保證百分之百地找到針隱含了一個(gè)方法論的探討。同樣，在工程設(shè)計(jì)中，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較小時(shí)對(duì)于方法的依賴度較小，而當(dāng)規(guī)模變大或約束條件變化時(shí)，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)的倚仗就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，就需要一種方法論來(lái)保證工程的有序進(jìn)行，確保目標(biāo)的完全實(shí)現(xiàn)以及人力資源投人的有效性。

    本文旨在通過分析工程設(shè)計(jì)中的可行步驟，探索一種適用于控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中的方法論，使其能如同數(shù)學(xué)模型般，成為一種可供使用和復(fù)制的思維模式。

二、控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中的方法論

    笛卡兒在 《方法論》 中談到，研究問題的方法論主要由4步構(gòu)成，包括普遍懷疑、化繁為簡(jiǎn)、用綜合法將簡(jiǎn)單問題延伸至復(fù)雜以及累計(jì)復(fù)查以拾遺補(bǔ)缺。在控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中，常采用的是化繁為簡(jiǎn)的方法，或稱目標(biāo)變換法，即將主目標(biāo)分解成若干個(gè)從屬目標(biāo)，通過從屬目標(biāo)的一一實(shí)現(xiàn)繼而達(dá)到主目標(biāo)，這是一種合理、規(guī)范而科學(xué)的框架模型。分析各類自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不論其工藝對(duì)象是石油、化工、電力還是機(jī)械等，也不論其主控制器是采用DCS、PLC、FCS還是嵌人式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，工程設(shè)計(jì)的一般步驟（即從屬目標(biāo)）如圖1所示。

   各從屬目標(biāo)也可進(jìn)一步分解，直至各從屬目標(biāo)變得簡(jiǎn)單明了，進(jìn)而根據(jù)時(shí)間變量和人力變量的具體情況進(jìn)行分配，從而既能保證主目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，又能使資源成本最低。

    圖1中的前三個(gè)步驟是自動(dòng)化控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，也是本文的重點(diǎn)。限于篇幅，F(xiàn)AT、SAT和現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試不在本文所述范圍。FAT和SAT在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有較詳細(xì)的描述，其中給出的許多步驟和測(cè)試表格可作為完成相應(yīng)內(nèi)容的從屬目標(biāo) 。 

    2.1分析工藝要求進(jìn)行總體設(shè)計(jì)

    每一個(gè)工程項(xiàng)目，由于行業(yè)、工藝、使用地點(diǎn)和用戶目標(biāo)等的不同，其控制系統(tǒng)必定也不盡相同，總體設(shè)計(jì)就要從上述幾方面仔細(xì)研究項(xiàng)目的技術(shù)規(guī)范書或控制要求、工藝流程圖以及相關(guān)行業(yè)和國(guó)家規(guī)范等，避免設(shè)計(jì)一開始就偏離目標(biāo)。

    從方法論角度分析，總體設(shè)計(jì)可以細(xì)分為總體架構(gòu)設(shè)計(jì)和總體功能設(shè)計(jì)。一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)工程能否順利實(shí)施，工程初期的控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和總體功能設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。前者保證了整個(gè)系統(tǒng)的完整性和各子系統(tǒng)間連接（接口形式、通信協(xié)議、介質(zhì)類型）的正確性；后者保證了系統(tǒng)投運(yùn)后能滿足合同預(yù)定的目標(biāo)。如果一個(gè)系統(tǒng)的總體架構(gòu)存在問題，輕者將導(dǎo)致投運(yùn)期間修改或增補(bǔ)硬件和軟件，造成人力物力浪費(fèi)；重者將導(dǎo)致各子系統(tǒng)間無(wú)法聯(lián)通且難以修改和彌補(bǔ)，造成工程的重大缺陷。而一個(gè)系統(tǒng)如果在初期缺乏總體功能設(shè)計(jì)，則系統(tǒng)缺乏方向指引，必將使工程實(shí)施多走彎路，甚至造成無(wú)法彌補(bǔ)的缺陷。

    總體架構(gòu)設(shè)計(jì)的方法可以劃分為以下3個(gè)步驟。  

    ① 劃分子系統(tǒng)并確定各自的合理形式。根據(jù)工藝要求，確定哪些子系統(tǒng)是工藝上相對(duì)獨(dú)立的，哪些是物理位置上相對(duì)獨(dú)立但工藝上與其他設(shè)備有密切聯(lián)系的。前者一般設(shè)計(jì)為帶控制器的獨(dú)立系統(tǒng)，使其與其他同類子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換最少（但規(guī)模太小且不太重要的子系統(tǒng)也可設(shè)計(jì)為其他子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程I/O站） ; 后者設(shè)計(jì)為遠(yuǎn)程I/O站，以方便與其他設(shè)備的工藝聯(lián)鎖。這一步的結(jié)果是使得所有子系統(tǒng)都被初步歸類。  

    ② 明確步驟①的結(jié)果是否符合控制要求和用戶習(xí)慣要求。若有沖突則與用戶溝通協(xié)商，特別是原則性沖突必須告知用戶，以便達(dá)成一致意見，從而完成子系統(tǒng)的最終劃分。  

    ③ 根據(jù)最終子系統(tǒng)劃分，確定它們間合理的連接方式（接口形式、通信協(xié)議、介質(zhì)類型）和數(shù)量。以某火電廠輸煤控制系統(tǒng)為例，系統(tǒng)因增加2臺(tái)機(jī)組而需要增加8個(gè)原煤倉(cāng)（原系統(tǒng)也有8個(gè)），且煤倉(cāng)間的皮帶輸送機(jī)（為原煤倉(cāng)配煤用）必須延長(zhǎng)使之能為16個(gè)原煤倉(cāng)配煤。由于離原控制站的距離較遠(yuǎn)，用戶要求新增一個(gè)站來(lái)完成對(duì)新增8個(gè)煤倉(cāng)的控制。分析配煤工藝的特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，16個(gè)煤倉(cāng)是一個(gè)有機(jī)的整體，它們是同一個(gè)順序隊(duì)列中的設(shè)備，且均與配煤皮帶輸送機(jī)有閉鎖關(guān)系。因此，根據(jù)上述步驟①中的原則，新增站應(yīng)設(shè)置為原系統(tǒng)的一個(gè)遠(yuǎn)程I/O站，而不是一個(gè)帶獨(dú)立控制器的系統(tǒng)。新增站設(shè)置為原系統(tǒng)的一個(gè)遠(yuǎn)程I/O站時(shí)，只需在原程序中進(jìn)行少量修改（拷貝原來(lái)煤倉(cāng)的控制方式并修改配煤順序器的步） ; 反之增加一個(gè)帶獨(dú)立控制器的系統(tǒng)則需另外進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)通信并修改接口處的邏輯，這不僅增加了編程難度，還降低了系統(tǒng)可靠性，新增站的造價(jià)也高了許多。

    某境外項(xiàng)目的分包合同中，其輔控系統(tǒng)采用4套西門子57400熱備系統(tǒng)，招標(biāo)書中對(duì)它的要求是能分別與主控系統(tǒng)的DCS和其他3個(gè)輔控子系統(tǒng)（西門子57300單機(jī)系統(tǒng)）進(jìn)行通信，通信協(xié)議均用Modbus TCP/IP。根據(jù)上述步驟③進(jìn)行確認(rèn)發(fā)現(xiàn)，雖然系統(tǒng)配置了以太網(wǎng)交換機(jī)，使各系統(tǒng)能在物理上互相連接，但實(shí)際上西門子的工業(yè)以太網(wǎng)模塊并不支持 Modbus TCP/IP這個(gè)應(yīng)用層的軟件協(xié)議。因此，需要增加另外的硬件模塊或采購(gòu)專門的軟件功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，為此至少需要增加十多萬(wàn)元人民幣。經(jīng)過與用戶的充分溝通，用戶同意增加部分錢款；同時(shí)，考慮到其他幾個(gè)子系統(tǒng)均采用西門子S7系統(tǒng)，不采用Modbus協(xié)議，從而避免了其他子系統(tǒng)同樣的成本上升問題。

    總體設(shè)計(jì)的結(jié)果一般用控制系統(tǒng)組態(tài)圖表示。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)不僅非常重要，而且對(duì)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平要求較高。通過采用上述分解轉(zhuǎn)換目標(biāo)的方法可以降低對(duì)設(shè)計(jì)人員素質(zhì)的要求，并提高和保障總體設(shè)計(jì)的正確性，為達(dá)成系統(tǒng)總目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

    2.2 建立完整的I/O清冊(cè)

    一個(gè)完整的、正確的I/O清冊(cè)是平行高效地開展軟硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是保證系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期功能的前提。因此，總體設(shè)計(jì)完成后，在開展軟硬件功能細(xì)化設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)每一個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象做一個(gè)細(xì)致的分析歸類和統(tǒng)計(jì)，做到不遺漏、不重復(fù)和設(shè)置的I/O點(diǎn)能滿足預(yù)期的設(shè)備功能要求，從而建立完整正確的I/O清冊(cè)。

    建立完整的I/O清冊(cè)可以分為4個(gè)目標(biāo)或步驟來(lái)完成：①列出所有被監(jiān)控對(duì)象（設(shè)備）的清單；②根據(jù)監(jiān)控對(duì)象的控制要求和工藝特點(diǎn)進(jìn)行歸類，確定每一類對(duì)象必須設(shè)置的I/O種類和點(diǎn)數(shù)；③根據(jù)①②列出系統(tǒng)所有監(jiān)控對(duì)象的I/O清單；④根據(jù)總體設(shè)計(jì)中子系統(tǒng)的劃分為I/O清單中的每一點(diǎn)分配一個(gè)I/O地址，以形成I/O清冊(cè)。其中第2個(gè)目標(biāo)的完成需要設(shè)計(jì)人員具備一定的工程經(jīng)驗(yàn)，并一定要核對(duì)與設(shè)備上的接口是否相適應(yīng)。

    從控制角度分析各類工藝可以發(fā)現(xiàn)，一個(gè)工程項(xiàng)目中需控制的設(shè)備種類其實(shí)并不多，大致可分為通用類、行業(yè)／工藝專用類和特殊類3種。通用類指電機(jī)類、閥類、調(diào)節(jié)控制類和儀表檢測(cè)類等，這類設(shè)備占了工藝設(shè)備的絕大多數(shù)，而且隨著標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的推進(jìn)，這部分設(shè)備的功能和接口趨于定型。行業(yè)通用設(shè)備的分類和I/O設(shè)置舉例（括號(hào)中的信號(hào)不是必須的，但有些用戶會(huì)要求具有）如表1所示。

    表1中：電機(jī)類的運(yùn)行和停止信號(hào)往往是從一個(gè)繼電器出來(lái)的一對(duì)相反觸點(diǎn)，故取一個(gè)信號(hào)就足夠；氣動(dòng)閥門需由電磁閥控制，其DO是針對(duì)電磁閥的，DI是從氣動(dòng)閥本體上裝的位置傳感器的出的，從成本和安裝方便考慮，一般把一個(gè)工藝主設(shè)備的幾個(gè)電磁閥放在一個(gè)電磁閥箱中，并增加一個(gè)手自動(dòng)開關(guān)DI；汽缸式蝶閥/球閥需配雙電控電磁閥，但很多地方可以用單電控的2位五通電磁閥代替，此時(shí)DO為1點(diǎn)；氣動(dòng)隔膜閥需配單電控的2位三通以上電磁閥，常閉閥（失氣時(shí)為關(guān)狀態(tài)）輸出用“開”信號(hào)，反之用“關(guān)”信號(hào)。
    行業(yè)專用設(shè)備的分類和合理I/O設(shè)置舉例（括號(hào)中的信號(hào)不是必須的，但有些用戶會(huì)要求有）如表2所示。

   帶控制功能的特殊類設(shè)備或裝置的分類和合理I/O設(shè)置舉例如表3所示。

   通過把建立完整的I/O清冊(cè)的目標(biāo)劃分為4個(gè)簡(jiǎn)單清晰的從屬目標(biāo)，使這項(xiàng)工作的難度降到最低，也使難度高的和工作量大的工作區(qū)分開來(lái)以交給不同的人員完成，從而即保證了質(zhì)量，又降低了人力資源成本。 
    2.3控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的主體內(nèi)容，采用何種方式方法不僅會(huì)極大地影響人力資源成本，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)還直接關(guān)系到能否保質(zhì)保量地完成工程設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)。合理的功能設(shè)計(jì)應(yīng)該使系統(tǒng)具備良好的可靠性、可擴(kuò)展性和易維護(hù)性?？刂葡到y(tǒng)的功能設(shè)計(jì)從大類上可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，其中軟件設(shè)計(jì)又可分為控制器（如DCS、PLC）功能設(shè)計(jì)和人機(jī)接口功能設(shè)計(jì)。各部分的功能設(shè)計(jì)均首先要注意了解相關(guān)的國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)特殊規(guī)范的要求，表4例舉了一些電廠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常用標(biāo)準(zhǔn)。

   2.3.1硬件設(shè)計(jì)

    硬件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)I/O清冊(cè)及總體設(shè)計(jì)要求完成圖紙的設(shè)計(jì)與輸出并進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)、成套及測(cè)試。由于圖紙是設(shè)備采購(gòu)和成套的依據(jù)，且必須由設(shè)計(jì)人員完成。因此，它是硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。在工程設(shè)計(jì)中研究硬件設(shè)計(jì)的方法和步驟就是要研究圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的方法和步驟，以便提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

    圖紙?jiān)O(shè)計(jì)可分為如下4個(gè)步驟。  

    ①按照控制范圍確定圖冊(cè)目錄。如01冊(cè)為設(shè)計(jì)說明、02冊(cè)為機(jī)柜／操作臺(tái)／箱的布置圖、03冊(cè)為端子出線圖、04冊(cè)為盤面和內(nèi)部接線圖（包括涉及的典型原理圖、電源分配圖）、05冊(cè)為就地儀表安裝示意圖和單元接線圖、06冊(cè)為操作使用說明等等（具體內(nèi)容視供貨范圍和工作范圍而定）。  

    ②制定圖框樣式、圖紙內(nèi)容和圖號(hào)編制規(guī)則，確定每一張圖的圖號(hào)。如PLC系統(tǒng)可規(guī)定一塊模塊對(duì)應(yīng)一張端子出線圖和一張內(nèi)部接線圖；同一內(nèi)容一張圖紙放不下可用分圖號(hào)，如XXX-2011-1/2-2/2；實(shí)在無(wú)法確定張數(shù)的內(nèi)容可采用適量空白頁(yè)等。  

    ③完成電源分配等非典型內(nèi)容的圖紙，同時(shí)為每一典型內(nèi)容設(shè)計(jì)出相應(yīng)圖紙模板（注意針對(duì)繪圖軟件特點(diǎn)區(qū)分同類圖紙的通用部分和每張需修改的不同部分，以使設(shè)計(jì)時(shí)每張圖的修改替換工作量最少）。  

    ④根據(jù)相關(guān)資料（如I/O清冊(cè)、儀表清單）分配多人完成所有圖紙。另外，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中需注意以下幾方面：各部分間的連接方式正確、可靠；各等級(jí)電源的分配正確、可靠；布置和接線符合相關(guān)規(guī)范；使用的合理性和方便性，以及一些特殊操作和監(jiān)視要求。工程項(xiàng)目的圖紙量隨控制系統(tǒng)的橫向規(guī)模（子系統(tǒng)或I/O數(shù)量）和供貨范圍的縱向深度（管理網(wǎng)絡(luò)級(jí)、控制級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)）的加大而急劇增加，但實(shí)際每一層面的圖紙模板增加并不多。因此，采用上述圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的步驟可把設(shè)計(jì)的難點(diǎn)（圖冊(cè)規(guī)劃、模板設(shè)計(jì)和電源設(shè)計(jì)）和重點(diǎn)（完成大量圖紙）分開，且后者對(duì)人員的專業(yè)水平要求不高，從而既保證了系統(tǒng)的質(zhì)量，又可大大提高工程管理的效率。  

    2.3.2軟件設(shè)計(jì)

    軟件設(shè)計(jì)分為控制器功能設(shè)計(jì)（也稱下位機(jī)設(shè)計(jì)）和人機(jī)接口功能設(shè)計(jì)（也稱上位機(jī)設(shè)計(jì)）。軟件設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，其好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量；軟件設(shè)計(jì)是一項(xiàng)細(xì)致的工程，占據(jù)了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大部分時(shí)間；軟件設(shè)計(jì)又是一個(gè)有機(jī)的整體，控制器采集來(lái)的數(shù)據(jù)和對(duì)設(shè)備的控制結(jié)果需要在上位機(jī)上顯示，操作員對(duì)設(shè)備的操作既需要有上位機(jī)的操作接口，又需要控制器中有相應(yīng)功能。因此，它們之間有大量的數(shù)據(jù)需要交換和功能聯(lián)系。

    軟件設(shè)計(jì)的2大內(nèi)容既相對(duì)獨(dú)立又密切聯(lián)系，這就要求在系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)要求的各類功能進(jìn)行充分溝通，初步達(dá)成一個(gè)較具體的設(shè)想。  

    2.3.2.1控制器功能設(shè)計(jì)

    控制器通常被稱為下位機(jī)，是相對(duì)人機(jī)接口操作站（俗稱上位機(jī)）而言的，它可以是DCS、PLC、工控機(jī)等，作用是通過組態(tài)編程完成預(yù)期的控制功能及與其他子系統(tǒng)的通信功能。控制器功能設(shè)計(jì)分為硬件組態(tài)（包括相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置）和軟件編制（即程序設(shè)計(jì)）。前者是總體及子系統(tǒng)的硬件架構(gòu)體現(xiàn)，后者則是整個(gè)控制系統(tǒng)功能的體現(xiàn)。因此，程序設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，其好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量，同時(shí)它也是一項(xiàng)細(xì)致的工程，占據(jù)了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大部分時(shí)間。

    一般而言，一個(gè)控制器內(nèi)的程序設(shè)計(jì)由一個(gè)人完成（特別是國(guó)內(nèi)PLC系統(tǒng)），甚至整個(gè)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)由一個(gè)人完成，這樣的安排存在很大的弊端。首先，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)，這部分工作量很大，它將成為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的瓶頸；其次，編程人員的個(gè)人專業(yè)水平和工作態(tài)度往往決定了系統(tǒng)的質(zhì)量（包括程序的合理性、可擴(kuò)展性、易維護(hù)性）；最后，控制系統(tǒng)工程從設(shè)計(jì)開始到出廠交付到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試完成往往間隔時(shí)間較長(zhǎng)，期間人員流動(dòng)必將對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生極大不利影響。因此，如何用方法論的思想化解這一環(huán)節(jié)顯得十分有意義。

    程序設(shè)計(jì)從功能角度可以分為4部分內(nèi)容：①信號(hào)處理，包括I/O信號(hào)內(nèi)存映像值到程序內(nèi)部所用值的處理（如模擬量輸入輸出值的工程量化處理及反向處理、某些開關(guān)量信號(hào)的濾波處理或保持處理）、報(bào)警信號(hào)處理等；②單一設(shè)備的控制；③工藝要求的控制，包括邏輯控制、順序控制、過程控制；④通信。
    信號(hào)處理和單一設(shè)備的控制反映了信號(hào)和設(shè)備的特性，數(shù)量雖多但類型不多（參見表1-3）。因此，可以從通用性的角度設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)功能塊，經(jīng)過充分測(cè)試后編制使用說明并放人功能塊軟件庫(kù)，供各控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使用。

    工藝要求的控制雖然每個(gè)行業(yè)每個(gè)工程不同，但不外乎邏輯控制、順序控制和過程控制3類。其中邏輯控制利頃序控制往往可以相互轉(zhuǎn)換，如先開閥門后啟動(dòng)泵這個(gè)泵閥聯(lián)鎖邏輯關(guān)系可變成第一步開閥門第二步啟動(dòng)泵這個(gè)順序關(guān)系，反之亦然。當(dāng)一個(gè)設(shè)備用不同條件與較多設(shè)備聯(lián)鎖時(shí)用邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單，當(dāng)較多設(shè)備用相同條件與其他較多設(shè)備聯(lián)鎖時(shí)用順序關(guān)系實(shí)現(xiàn)較方便。另外，上述關(guān)系中的設(shè)備概念可以是具體的泵、閥，也可以是子系統(tǒng)，甚至狀態(tài)。因此，仔細(xì)分析工藝控制要求可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜的控制其實(shí)都可分解或抽象為由較少“設(shè)備”組成的較簡(jiǎn)單的邏輯控制或順序控制，如優(yōu)先邏輯、備用邏輯（二備一、三備二等）、步進(jìn)控制器等，而這些也都可以像基本設(shè)備一樣由資深工程師事先編制成標(biāo)準(zhǔn)功能塊，經(jīng)過充分測(cè)試后編制使用說明放人功能塊軟件庫(kù)供使用。而過程控制的核心是PID控制，一般控制器廠家均提供了標(biāo)準(zhǔn)功能塊，通過設(shè)置和簡(jiǎn)單的邏輯組合可完成Pl控制、PID控制、串聯(lián)控制和前饋控制等。因此，完成工藝要求的控制內(nèi)容可以認(rèn)為是利用上述基本的控制功能塊進(jìn)行微觀的具體的功能架構(gòu)設(shè)計(jì)。

    通信（指與其他控制器的數(shù)據(jù)交換）的內(nèi)容相對(duì)較獨(dú)立，在DCS、PLC系統(tǒng)中一般根據(jù)通信協(xié)議采用系統(tǒng)提供的相應(yīng)通信功能塊實(shí)現(xiàn)，工作重點(diǎn)在于根據(jù)不同協(xié)議通信塊要求列出相應(yīng)資料格式要求，再根據(jù)格式要求列出需進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)清單。

    由上主分析可以歸納出如下控制器功育翻受計(jì)的步驟。  

    ①分析工藝控制要求進(jìn)行程序功能分解和架構(gòu)，并分配各程序段名稱、內(nèi)容； 
    ②編制工程要求的各種設(shè)備功能塊、典型控制功能塊和通信功能塊等，組成軟件庫(kù)備用（此項(xiàng)可通過項(xiàng)目積累或在平時(shí)做，這項(xiàng)工作既可由項(xiàng)目組成員完成，也可由公司專門團(tuán)隊(duì)完成）; 
    ③從軟件庫(kù)中為設(shè)備清單、儀表清單中的每一項(xiàng)選取相應(yīng)塊，并根據(jù)塊的引腳對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部地址分配，把功能塊和內(nèi)部變量地址表導(dǎo)人控制器，在①中指定的程序段進(jìn)行地址和塊的“裝配”; 
    ④為每一個(gè)分解的程序功能從軟件庫(kù)中選取相應(yīng)塊，并根據(jù)塊的引腳對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部地址分配，把功能塊和內(nèi)部變量地址表導(dǎo)人控制器，在①中指定的程序段進(jìn)行地址和塊的“裝配”; 
    ⑤從軟件庫(kù)中為每一通信對(duì)象選取相應(yīng)塊，并根據(jù)塊對(duì)數(shù)據(jù)格式的要求組織通信數(shù)據(jù)列表，并把塊和列表在①中指定的程序段進(jìn)行組合；  
    ⑥對(duì)程序功能進(jìn)行分步測(cè)試和組合測(cè)試。從上述步驟可看出：①和②是程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別是第②步占據(jù)了程序設(shè)計(jì)的大部分時(shí)間，且需要經(jīng)過反復(fù)測(cè)試以保證其通用性和可靠性。但這部分可以通過以往項(xiàng)目進(jìn)行積累和驗(yàn)證，也可由專業(yè)團(tuán)隊(duì)在平時(shí)進(jìn)行，從而可大大縮短某一項(xiàng)目的時(shí)間，提高工程質(zhì)量。其中③④⑤的工作內(nèi)容是并列的，其內(nèi)部變量表只需在某一步進(jìn)行分配和設(shè)置，其他各步驟人員按各自格式要求進(jìn)行處理后導(dǎo)人即可使用。

    采用上述設(shè)計(jì)方法可大大降低對(duì)設(shè)計(jì)人員素質(zhì)的要求，同時(shí)使軟件清晰易讀，便于日后的擴(kuò)展和維護(hù)，為專業(yè)化管理和軟件外包服務(wù)打下基礎(chǔ)。  

    2.3.2.2 人機(jī)接口功能設(shè)計(jì)

    人機(jī)接口從硬件上分為操作員站、工程師站和就地觸摸屏等，通常統(tǒng)稱為上位機(jī)；從功能上分為監(jiān)視功能、操作功能和管理功能（趨勢(shì)、報(bào)表、報(bào)警等）；從設(shè)計(jì)角度分為靜態(tài)畫面（包括主畫面、彈出畫面）、動(dòng)態(tài)鏈接和數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。

    靜態(tài)畫面設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)人員要求不高，重點(diǎn)注意顏色和設(shè)備形狀的表示需符合規(guī)范，畫面風(fēng)格和劃分符合用戶要求。靜態(tài)主畫面主要指工藝主畫面，在畫面基本因素（顏色、形狀、風(fēng)格、劃分）確認(rèn)后可按工藝流程圖進(jìn)行設(shè)計(jì)；靜態(tài)子畫面指為滿足操作要求而需在主畫面上彈出的畫面，其設(shè)計(jì)需按設(shè)備清單和程序設(shè)計(jì)中對(duì)每類對(duì)象／子系統(tǒng)的控制要求進(jìn)行分析歸類并制成相應(yīng)模板。

    動(dòng)態(tài)鏈接的作用是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)視功能和操作控制功能，它的主要工作是進(jìn)行數(shù)據(jù)生成和數(shù)據(jù)與畫面設(shè)備的動(dòng)態(tài)鏈接。人機(jī)接口的數(shù)據(jù)主要是和控制器通信的I/O點(diǎn)（這里的I/O是針對(duì)人機(jī)接口而言的，并不是指控制系統(tǒng)I/O清冊(cè)中的I/O) ，所以需根據(jù)程序設(shè)計(jì)中分配的點(diǎn)的地址以及所在控制器的地址，按監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面模板的格式要求制成數(shù)據(jù)庫(kù)文件進(jìn)行導(dǎo)入和鏈接（在許多DCS和部分類似DCS的系統(tǒng)，人機(jī)接口監(jiān)控所需的數(shù)據(jù)只需在控制器中生成就可使用，無(wú)需導(dǎo)人），從而完成監(jiān)視和控制功能。

    數(shù)據(jù)處理的常規(guī)應(yīng)用有趨勢(shì)、報(bào)表和報(bào)警等管理功能。一般組態(tài)軟件都提供了標(biāo)準(zhǔn)方法，但深人的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用如設(shè)備檔案、故障預(yù)警和畫面的Web發(fā)送、向工廠MES系統(tǒng)或ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)開放等卻體現(xiàn)了各設(shè)計(jì)單位對(duì)于信息化管理的思路和水平；同時(shí)，需要較專業(yè)的軟件人員來(lái)完成。目前，這類數(shù)據(jù)處理的深人應(yīng)用雖還較少，但國(guó)際一流自動(dòng)化公司已逐漸對(duì)其方式、功能組成等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
 三、各步驟與人力資源的關(guān)系

   以上各步驟模型中，針對(duì)所需要取得的目標(biāo)、人力資源和質(zhì)量（可靠性、易擴(kuò)展性、易維護(hù)性）等不盡相同的約束條件進(jìn)行了詳細(xì)剖析，表5則對(duì)步驟與約束條件之間的關(guān)系進(jìn)行了總結(jié)，以便于更好地針對(duì)各控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中的主要矛盾，合理分配人力資源和時(shí)間資源，進(jìn)行高效的專業(yè)化管理。
                             
四、結(jié)束語(yǔ)

    未經(jīng)規(guī)范的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法偏重經(jīng)驗(yàn)，雖然在工程項(xiàng)目較小時(shí)或許具有快捷簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，但不利于項(xiàng)目的擴(kuò)展、修改和維護(hù)，對(duì)于規(guī)模較大的項(xiàng)目或在工程技術(shù)人員發(fā)生崗位變動(dòng)時(shí)更是捉襟見肘。本文從方法論的角度構(gòu)建的控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法，追求的是一種能夠百分百達(dá)成目標(biāo)的、能夠被復(fù)制和可操作的高效模式。相比較傳統(tǒng)做法，此方法論更加符合系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)這個(gè)應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域所追求的高效、規(guī)范的精神，有助于開展團(tuán)隊(duì)合作，保證大型控制系統(tǒng)或復(fù)雜控制系統(tǒng)的質(zhì)量，推進(jìn)工程管理的效率和水平。