控制系统与联锁系统的工程设计
控制系统与联锁系统的工程设计
控制系统与联锁系统的工程设计
引言
在国家工业建设快速发展，能源供应日趋严峻、环保问题逐被关注的形势下，流程工业生产的节能、降耗、减排，以及安全等问题，越来越被人们更加重视起来。对于化工自控设计专业来说，这些问题都涉及到如何提高工厂自动化水平、如何搞好生产过程控制系统与安全联锁系统的工程设计问题。室领导安排给室年青人员讲讲这方面的有关问题，特别是结合合成氨装置的复杂控制系统(包括先进控制系统)、安全联锁系统设计问题作些介绍。
根据室里安排意见，在控制系统设计方面，我先介绍流程工业中自动控制系统设计与先进控制系统应用现状，然后介绍国外大型合成氨装置先进控制系统应用情况。在安全联锁系统设计方面，介绍下安全联锁系统设计的设计原则、基本设计要求、SIS 配置要求，以及合成氨装置联锁系统逻辑框图设计的有关问题。
对于上述介绍中涉及到的一些新技术，如先进控制系统、管控一体化系统、信息管理系统等，由于缺少实用经验，一知半解，认识肤浅，只能给大家起个抛砖引玉作用，期望大家今后结合工程多加探讨，抓住机会积极实践，为我公司自控设计技术的发展而努力。
第一部分控制系统设计
化工装置中的自动控制系统有的起到生产过程物料平衡，有的起到生产安全保护，有的直接关系生产装置的节能、降耗、保质、增产问题。工程设计中，研讨、制订自控系统的设计方案及控制策略，使自控系统能发挥精确、有效、可靠、稳定控制作用，是
自控工程设计一项重要任务。
化工装置自控工程设计，按照化工行业自控设计规范的设计分工，先由工艺专业向自控专业提交工艺流程图(PFD)、主要控制系统说明、物料平衡表等设计条件，再由
自控专业制订控制方案、确定控制系统有关配置，完成工艺控制图(PCD)。然后在系统专业发表的初步P&ID的基础上完成自控系统的结构设计。并据此完成仪表回路图、复杂控制系统原理图、DCS监控数据表等设计文件。目前，由于绝大多数工程设计项目的工艺流程是套用现有流程，也就不再绘制PCD，即使流程与控制系统有变化，也只在P&ID上面作修改即可。在这种情况下，虽然节省很多人工时，但对老流程的控制系统设计是否需要改进，对新流程控制系统的控制方案与控制策略是否体现新形势要求等问题则缺少研究。然而随着工业建设形势的发展，前述的一些研究工作是不可忽视的。
1 当前国内流程工业中自动控制系统设计状况
流程工业中的典型行业是化工、石化、石油等行业，目前，这些行业设计的自动控制系统基本上都属于以反馈控制为基础的经典控制论范畴，采用PID控制规律。随着现代控制论问世，先进控制系统中的多变量预测控制策略在流程工业中得到应用。相对于经典控制论而言，现代控制论的特点是用状态方程式的一阶微分方程来描述控制对象，运用力学等数学成果建立多输入输出的系统，解决反馈控制的稳定性、时间响应特性以及频率响应特性等问题。
经典控制与现代控制比较
经典控制现代控制
传递函数状态方程式、解析时间域
只针对系统的输入输出解析除输入输出外，还考虑内部状态解析
单输入、单输出多输入、多输出
时间不变线性系统时变系统，非线性系统
简单单一的控制对象更复杂多样的控制对象
1.1先进控制含义
在动态环境中，基于模型借助计算机的充分计算能力，为工厂获得最大利润而实施的运行和技术策略。这种策略实施后，系统运行在最佳工况，实现所谓“卡边生产”。
先进控制能够适应复杂动态特性、时间滞后、多变量、不可测变量、变量受约束等情况，在操作条件变化时仍然有良好的控制效果。
1.2先进控制策略的类型
·多变量预测控制
·自适应控制
·推理控制
·专家控制
·模糊推理控制
·神经元网络等
多变量预测控制是比较适合流程工业应用的一种控制策略，也是流程工业中应用锝最多的一种控制策略。
1.3 多变量预测控制
预测控制是一种基于模型的计算机算法。它利用预测模型来预估过程未来的输出状态与设定值之间的偏差，采用滚动式的最优化策略计算当前的控制输入。
预测控制是先进过程控制技术中最有代表性的一种策略，因为它对数学模型要求不高，能直接处理具有纯滞后的对象，有良好的跟踪性能等优点。
(1) 多变量预测控制的基本原理
基本原理是模型预测、滚动优化、反馈校正，它需要过程的动态模型。
模型预测基于预测模型，预测模型可以是状态方程、传递函数、线性稳定对象的阶跃响应与脉冲响应非参数模型等。
预测控制的最主要特征是在线优化，在线优化是即在过程的每一时刻计算出相对于该时刻的优化性能指标来实施控制，滚动优化即优化功能是反复进行的。
反馈校正用来弥补预测模型控制的不足。由于预测模型只是对对象动态特性的粗略描述，实际系统中存在非线性、事变、模型失配、干扰等，这些因素造成的影响只有采用反馈校正来克服。
(2) 多变量预测控制的基本算法
预测控制的基本算法包括5个方面：
预测模型：描述系统动态行为的基础模型
参考轨线：避免过程急剧变化，要求输出按期望的平缓曲线达到设定值
在线校正方式：克服预估值不可能与实际值相符的问题
控制输入的优化方式：时域优化
在线“滚动”实现方式：输入一组优化值
1.4 先进控制在石化、石油行业应用情况
近十来年国内石化、石油行业在新建工程项目以及技术改造项目上应用先进控制技术的实例很多，其应用业绩在国内处于领先水平。到2008年底的不完全统计，中石化已在20多家炼化企业的100多套重点生产装置上实施先进控制技术，中石油在38套生产装置上实施先进控制技术。实施先进控制技术的炼油装置有常减压、重油催化裂化、蜡油催化裂化、连续重整、芳烃抽提、延迟焦化、加氢裂化、气体分馏环丁砜抽提油品调和等，实施先进控制技术的石化装置有乙烯裂解、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、轻烃分离、丁二烯、苯乙烯、二甲苯分离、对二甲苯、氯乙烯，以及甲醇、丁辛醇、合成氨、聚甲醛、有机硅、纯碱等化工装置。
2 先进控制在合成氨装置上的应用
美国原凯洛格公司于上世纪80年代在合成氨装置上开发的先进控制技术，在美国及世界上其它地方的一些合成氨装置上得到应用，并取得了较好的经济效益。前几年通过技术交流，我公司得到一些简单资料，现将凯洛格合成氨装置的先进控制系统(简称APC)介绍如下：
2.1 APC控制策略
凯洛格合成氨装置的APC是多变量预测控制。
APC的作用是，减小关键过程参数的变化，减少外界扰动对过程操作的影响，执行较好的操作与管理，提高经济效益。
APC控制策略是
O/C 控制；
H
2
H/N 控制；
残余甲烷；
合成塔温度控制；
驰放气控制；
原料气潜氢控制。
2.2 APC的效能
改进生产操作与管理：
减少外部条件造成的偏差；
减少装置内部相互干扰；
减少气体成分变化造成的偏差；
改进原料气利用效率；
实现工厂信息管理。
2.3经济效益：
产量增加1～2%；
能量有效率提高1～2%。
采用APC的投资在半年内可收回。
2.4 APC的构成
硬件：
DCS(采用有先进控制功能的DCS，不需要上位机)；
质谱仪(9流路以上)。
软件：
多变量预测控制软件；
实时计算软件；
实时数据库软件；
流程图操作员接口软件；
质谱仪和DSC接口软件。
3 实施先进控制系统的几种方案
在新建工程项目中采用先进控制系统要满足的基本条件是，一是工艺操作需要，二是采用的控制方案要有数学模型或控制算式，三是要得到业主的自支持。采用先进控制系统要经过设计方案制订、先进控制软件组态、对象特性测试、系统调试等环节，需要设计、DCS厂商、先进控制技术专利方、业主等单位共同完成。
基于上述，采用先进控制系统可考虑以下几种方案：
(1)对于引进技术的工程项目可成套购买先进控制系统软件
国外大型工程公司(包括工艺专利商、过程控制软件公司)一般都对合成氨、尿素、甲醇、以及石化装置等开发出来先进控制系统软件。可利用引进专利技术的机会，将先进控制系统软件成套购买进来。
对于引进技术的工程项目，设计人员要作好准备工作，在了解了该项目具有先进控制技术后，要对业主进行宣传介绍，争取得到业主的同意。
(2)与国内科研部门合作共同开发先进控制系统软件
国内过程控制科研部门(包括大专院校)对许多典型的化工、石化工艺装置也都开发有先进控制技术，如上述的合成氨、尿素、甲醇、以及石化装置等。在设计部门与业主确定要采用先进控制技术后，可与有关科研部门合作实施。
(3)分步实施典型、独立、具有通用控制模型或控制算式的控制系统
过程控制中的一些经典复杂控制控制系统，如前馈控制系统、纯滞后补偿控制系统、均匀控制系统、含计算单元的控制系统(如质量流量控制系统、精馏塔内回流控制系统、精馏塔进料热焓控制系统)等，这些控制系统都有通用的数学模型或控制算式，采用时不需要重新建摸或推导计算公式。数学模型中的对象静态放大系数k、对象时间常数t、对象纯滞后时间τ，可在试车中采用飞升曲线法(阶升响应曲线法)测得。DCS 采用上述控制系统后，在应用软件组态时先用功能模块把系统建立起来，在试车中测得k、t、τ，然后逐步完善、调整系统，直至正常投运。(参见附件) 对于新建工程项目，无论采用那种实施方案，都要在项目设计前期阶段由设计部门与业主研究确定，并在设计前期阶段的设计文件(如可研报告、初步设计设计)中反映出来。
4 提高DCS应用水平
所谓提高DCS应用水平，可以理解为，根据工艺过程控制、操作需要，以及企业信息管理要求，充分发挥DCS的功能，充分利用DCS的开放性、可扩展性、可集成性，除实施上述先进过程策略外，还可在DCS监控网络层挂接管理系统，采用多功能控制系统，构建企业信息管理系统或企业管控自动化系统等。
4.1 挂接设备管理、生产管理系统
生产装置大型化以后，生产设备的维护和管理、生产状态与调度管理就显得特别重要，在DCS网络上挂接智能设备管理系统、生产管理系统是必要的，也是可行的。
(1)智能设备管理系统
设备管理系统（AMS）的功能包括智能仪表设备组态、状态监测及诊断、校验管理和自动文档记录管理等。
该系统自动读取所有HART智能设备中的有效数据，数据信号从DCS的I/O接口上采集。自动完成数据的存储和管理，即使用标准化数据库，对智能设备进行标准化组态。其诊断功能是对设定的重要数据可发出异常状态报警信号，其预测维护管理功能是根据仪表运行时间和诊断信息，预测维护的时间、内容和计划。
智能设备管理系统在国内很多DCS厂商和计算机软件公司都有成套技术出售。(2) 生产管理系统
工厂生产管理系统也称为制造执行系统（Manufacturing Execution System-MES）是工厂计划层和工厂操作控制层之间的执行层，主要功能是负责生产管理和调度执行。MES是将物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源集成能实施诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的生产管理系统。
MES是各种生产管理功能模块的集合，其主要功能模块有：工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文挡控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集。
目前国内还还没有成熟的MES软件产品，当要采用MES时，需要业主与计算机软件公司共同开发。
4.2 采用多功能过程控制系统(PCS)
过程控制系统(Process Control System-PCS)是将DCS、SIS、GDS三系统的现场仪表及I/O卡件按需要各自独立设置，将DCS的控制器、SIS的逻辑运算器、GDS 的报警设备在满足各自配置规范的条件下集成和无缝连接在一起控制系统的。PCS可执行过程监控、生产安全联锁、气体检测报警功能，实施生产与安全一体化控制。
PCS实现集成和无缝连接技术，避免DCS、SIS、GDS三系统之间通信连接、硬接线连接所造成的故障，提高了系统安全运行的可靠性，方便了操作，也节省设备投资。
目前DCS市场上已有将DCS、SIS集成、无缝连接在一起的产品，GDS也有与DCS 集成、无缝连接的结构特性，这些行情为采用PCS创造了有利条件。
4.3 建立企业控制与管理综合自动化系统
企业综合管控自动化系统(也称企业CIMS) 由DCS过程控制技术、计算机信息管理技术等集成构建，它将信息技术、现代管理技术、制造技术结合起来，应用于企业产品的生命周期的各个阶段，形成一个能适应生产环境不确定性和市场需求多变的全局优化的高质量、高效益、高柔性的智能生产控制、管理系统。
(1) 综合管控自动化系统作用
实现生产装置的控制、优化、调度一体化，对保证生产安全、提高产品质量、降低整体综合能耗起重大作用；
实现对全厂主要设备运行状况、备品情况、检修要求等进行动态管理，为科学安
排检修计划，延长大修周期，减少大修开支提供决策依据；
物料平衡与生产决策系统对生产管理人员进行决策分析提供有力的支持；
能对经营管理业务和生产过程信息进行有效集成，完全实现对生产、采购、销售、人力资源、财务、库存、质量和生产等全过程的管理控制。
过程优化的含义：
通过采集现场数据，对过程操作状况作出在线评价和分析，不断更新模型参数，不断修正约束条件，根据原料、产品、辅助设备费用等信息寻求过程的最佳操作条件并付诸实施，使生产过程始终处于最优工况附近。
过程优化与先进控制的关系：
先进控制和过程优化是改进生产操作和取得更大经济效益的重要保证。
先进控制采用动态回路级模型，过程优化采用稳态单元级或流程级模型。
过程优化与先进控制是给定与执行的关系，即稳态优化得到最佳操作条件作为给定值传送先进控制系统，再由先进控制系统实施过程控制。
(2) 综合管控自动化系统体系架构
CIMS通常由两个网络、一个数据平台、三个层次、四个系统构成，即
CIMS的两个网络是过程控制网和管理信息网；
CIMS的数据平台由实时数据库和关系数据库构成；
CIMS的三个管控功能层次即生产操作控制层、生产运行管理层、生产经营管理层；
CIMS的四个系统即生产过程控制系统、生产运行管理系统、生产经营管理系统以及综合信息管理系统。
建立CIMS工作将由工程项目业主、DCS工程设计方、信息管理系统工程设计方共同完成，DCS工程设计方除承担DCS系统工程设计外，一般情况下要承担CIMS的设计前期工作，如CIMS的总体设计，包括DCS的总体监控方案、企业信息管理系统管理方案、DCS的投资概算、管理系统的投资估算等。
管理系统工程方应负责管理系统硬、软件提供，包括计算机网络、数据采集系统、服务器与工作站、外设以及全套管理程序。
第二部分联锁系统设计
化工装置的联锁系统分为工艺联锁系统和安全联锁系统两类。安全联锁系统是指发生故障时对设备、人身危害大，应按照国标或行标规范设计锁系统，即按规范要求配置传感器、逻辑运算器、最终单元以及接口单元(包括过程接口、通信接口、人机接口)。
1 仪表安全、防爆有关知识
1.1仪表生命周期
从工艺概念设计阶段开始到所有仪表设备(包括DCS等)功能停止使用的全部时间。
对于仪表设备生命周期内的主要活动，制造厂商、设计单位、用户等各担负不同的职责。
1.2安全完整性等级(SIL)
安全仪表系统在规定的状态和规定的时间周期内，成功完成安全仪表功能的平均概率。安全完整性包括系统安全完整性和硬件安全完整性两部分。
安全仪表功能的SIL等级，是在工程项目SIL等级评估的基础上确定的。
1.3电气设备的防爆形式
电气设备防爆技术措施是基于设法排除爆炸三角形中的一个或多个要素，是产生爆炸的危险减少到一个可以接受的程度，到目前为止，我国接受的防爆型式如下：序号防爆形式代号国家标准技术措施
1 隔爆型 d GB3836.
2 隔离存在的点火源
2 增安型 e GB3836.
3 设法防止产生点火源
3 本质安全型 ia或ib GB3836.
4 限制点火源能量
4 正压型 p GB3836.
5 把危险物质与点火源隔开
5 油浸型 o GB3836.
6 把危险物质与点火源隔开
6 充砂型 q GB3836.
7 防止点燃外部爆炸性
气体环境
7 n型 n GB3836.8 设法防止产生点火源
8 浇封型 m GB3836.9 设法防止产生点火源
9 粉尘防爆型 GB12476 用外壳和限制表面温度（和限能）保护
1.4防爆基础知识
(1) 产生爆炸的三个条件
具有潜在爆炸危险的环境产生爆炸必须具备下列三个条件：
A.点燃源(点燃能量)—点火花、热表面等；
B.爆炸性物质—可燃性气体或粉尘；
C.助燃剂—空气(氧气)
当上列三个条件同时存在，且当爆炸性物质与空气的混合浓度处于爆炸极限范围内(即处于爆炸下限和爆炸上限之间)时，将不可避免地产生爆炸。
为了有效地防止爆炸事故的发生，就要设法避免上述三个条件同时存在。
(2)爆炸物质分类
在我国爆炸性物质分为三类：
Ⅰ类：矿井甲烷；
Ⅱ类：爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾)；
Ⅲ类：爆炸性粉尘和纤维。
在北美爆炸性物质分为三类：(即“Class”，常译为“级”)
ClassⅠ：爆炸性气体；
ClassⅡ：爆炸性粉尘；
ClassⅢ：钎维。
(3)危险区域划分
危险区域是根据潜在爆炸性环境可能的概率和持续时间划分的。
IEC/CENELEC/中国可能出现：
0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境
1区：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所；
2区：在正常情况下，爆炸性气体混合物不可能出现，仅仅在不正常情况下，短时间存在的场所。
北美：
1区：在正常情况下，可能出现危险环境的场所；
2区：在正常情况下，不可能出现危险环境的场所。
(4)爆炸性气体的引燃温度与与电气设备允许最高表面温度
A. 爆炸性气体的引燃温度(AIT)
按照标准实验方法，引燃爆炸性混合物的最低温度
按照IEC标准的推荐，我国将爆炸性气体按引燃温度分为T1～T6六个组别。北
美对温度组别的划分与IEC基本一致，只是将温度组别划分的更细一些。
中国/IEC/欧洲标准引燃温度 t(℃) 点燃特性
T1 450＜t 难
T2 300＜t≤450
T3 200＜t≤300
T4 135＜t≤200
T5 100＜t≤135
T6 85＜t≤100 易
B. 电气设备允许最高表面温度
温度组别最高表面温度适用危险气体引燃温度 t(℃)电气安全性能
T1 450℃ 450＜t 低
T2 300℃ 300＜t≤450
T3 200℃ 200＜t≤300
T4 135℃ 135＜t≤200
T5 100℃ 100＜t≤135
T6 85℃ 85＜t≤100 高
2 联锁系统设计基本原则
2.1故障安全原则
正常工况时，安全仪表系统励磁(带电)不动作；非正常工况时，安全仪表系统非
励磁(失电)动作，将过程转入安全状态。一般情况下，正常工况时现场传感器的发讯
开关触点是闭合的(励磁)。
2.2传感器设置原则
(1) 传感器独立设置原则
对于SIL2级安全仪表功能，现场传感器宜独立于基本过程控制系统。对于SIL3级安全仪表功能，现场传感器应独立于基本过程控制系统。
(2) 传感器冗余设置原则
对于SIL1级安全仪表功能，可采用单一现场传感器。对于SIL2级安全仪表功能，宜采用冗余现场传感器。对于SIL3级安全仪表功能，应采用冗余现场传感器。当系统要求高安全性时，宜采用二取一方式，采用二个现场传感器。当系统要求高可用性时，宜采用二取二方式，采用二个现场传感器。当系统的安全性和可用性均需保障时，宜采用三取二方式，采用三个现场传感器。
2.3逻辑运算器独立设置原则
对于SIL1级安全仪表功能，逻辑运算器宜与基本控制系统分开；对于SIL2级安全仪表功能，逻辑运算器应与基本控制系统分开；对于SIL3级安全仪表功能，逻辑运算器必须与基本控制系统分开。
2.4 辅助开关设置原则
(1)紧急停车开关
紧急停车开关应独立于逻辑控制器，采用硬手动开关，安装在辅助操作台上面。
(2)维护旁路开关
传感器宜设置维护旁路开关，此开关可为软开关。
(3) 输出旁路开关(联锁切除开关)
输出旁路开关可分为联锁系统旁路开关和联锁回路旁路开关两种。
联锁系统旁路开关可根据联锁系统大小和该系统操作维护需要设置，宜为硬手动开关，安装在辅助操作台上面。
联锁回路旁路开关为每个联锁回路设置的输出旁路开关，宜为软开关。
(4) 复位开关
重要的联锁系统要设置联锁复位开关，如全厂联锁系统、工序联锁系统等。
2.5与其它控制装置接线原则
当需要从DCS或其它辅助单元输送联锁信号到SIS系统时，应采用硬接线连接。2.7 输出信号隔离原则
联锁系统输出最终单元或至电气专业的接点信号，应采用继电器或隔离器隔离。
3 联锁系统设计基本要求
3.1过程危险与风险评估
在有条件的情况下，要根据相应国标要求对工程项目进行过程危险与风险评估，以正确识别和控制过程及相关设备引起的危险。
3.2 安全完整性等级(SIL)评估
在有条件的情况下，要根据国标要求对工程项目进行SIL等级评估及审查，确定安全仪表功能的SIL等级。
3.3 确定SIS配置方案
根据确定的SIL等级仪表功能要求，确定传感器、逻辑运算器、最终元件、接口单元等的配置，独立配置与冗余配置要具体化。
3.4 确定主要辅助开关设置方案
全厂紧急停车开关、现场旁路维修开关等硬手动开关要根据工艺专业意见设置。
硬手动复位开关、旁路开关(联锁功能切除开关)仅设置在复杂联锁系统中。
3.5 要确保联锁系统设计文件的完整性与准确性
把好联锁系统设计文件的质量关。
4 合成氨装置的安全联锁系统
4.1 联锁系统分类
合成氨装置的安全联锁系统分为三类，第一类是全厂联锁系统，第二类是工序联锁系统，第三类是局部联锁系统。三类联锁系统均按化工行业安全联锁系统规范设计。
(1) 全厂联锁系统
包括一段炉燃烧系统、水/碳系统、汽包液为位等引起的全厂联锁。
(2)工序联锁系统
A. 转化工序联锁系统
B. 甲烷化工序炉联锁系统
C. 氨合成工序联锁系统
(3)局部联锁系统
A. 转化工序的主要联锁系统
一段炉顶部烧嘴燃料气压力低联锁系统
辅锅烧嘴燃料气压力低联锁系统
引风机故障联锁系统
鼓风机故障联锁系统
一段炉风门挡板联锁系统
B. 脱碳工序主要联锁系统
低变气分离器液位高联锁系统
低变气分离器液位低联锁系统
贫液流量低联锁系统
半贫液流量高联锁系统
二氧化碳吸收塔液位联锁系统
D 合成工序
液氨排放槽压力二氧化碳吸收塔液位联锁系统
5 联锁系统设计文件编制
5.1 联锁系统设计文件类型
配合系统专业完成联锁系统在P&ID上绘制工作；
完成联锁系统因果表；(可利用工艺专业提供的联锁系统因果表)
完成联锁系统逻辑图，对于多层次、逻辑关系复杂的联锁系统，必须要绘制逻辑图。
5.2 联锁系统位号编制
全装置(全厂)联锁系统：如I-01 (01装置号)
工序联锁系统：如I-300 (300 工序号)
局部联锁系统：按工序编号
如FSLL-304的联锁号为I-301
PSHH-305的联锁号为I-302
5.3 联锁系统的图形符号
(1) P&ID上表示的图形符号
全装置(全厂)联锁系统
工序(化工单元) 联锁系统
局部联锁系统
(2) 逻辑图上的图形符号（图样见附图）
采用ISA标准逻辑图图形符号。
5.4 联锁系统在P&ID上表示的内容
除了表示联锁系统位号图形外，还需表示的内容是：
(1)电气转换器
当采用气动调节/切断阀时，P&ID要表示出电气转换器。
(2) 手动开关
全装置和工序紧急停车开关和复位开关；
重要联锁执行器的手动操作开关；
重要联锁执行器的状态开关(回讯器)。
5.5 联锁系统逻辑图绘制要求（参考图见附图）
(1) 要反映故障安全设计原则；
(2)要把联锁系统动作逻辑关系表示清楚；
(3)要将触发器连接好，要区别RS触发器与SR触发器的不同使用场合(优先问题)；
要熟悉触发器的真值表，手动复位开关信号只有当输入信号恢复正常时才起作用；在逻辑图上要表示出要确定“优先”端符号，避免错误触发。
(4) 硬手动开关的连接；
有的手动开关信号要进入SIS系统，如复位开关。有的手动开关信号不进入SIS 系统，如紧急停车开关。
(5) 采用卡偌图设计逻辑系统：
对于较复杂的联锁逻辑系统，可采用卡偌图进行设计，即
先按照工艺联锁要求，绘制卡偌图。然后卡偌图中的炬阵关系，列出整个逻辑系统表达式，再采用逻辑代数方法对表达式进行化简，最后按化简表达式绘制逻辑图。
(参见泸天化40万吨/年甲醇装置一段炉风门挡板联锁系统逻辑图)
6 联锁系统与电气专业交接条件
联锁系统与电气专业交接设计条件应注意事项：
(1)联锁系统输出启动或停止机泵信号电路不实施故障安全原则；
(2)联锁系统至电气的输入或输出信号为无源干触点信号；
(3)联锁系统至电气的输入或输出信号均要采取隔离措施(如采用中间继电器隔离)；
(4) 要根据电气专业要求送出“常开”或“常闭”触点，并要按电气专业要求区别“保持”触点或“瞬时”触点的形式。
(5) 在一般情况下，对于低压电机，只用一个无源接点信号启动或停止机泵。对于高压电机，可按电气专业要求送出2个无源接点信号，去分别启动或停止电机。
立体车库的自动控制系统工程设计
立体车库的自动控制系统工程设计 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30-40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1：1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。
这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。 目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。 （一）升降横移式 升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。 1. 产品特点： 1）节省占地，配置灵活，建设周期短。 2）价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。 3）可采用自动控制，构造简单，安全可靠。 4）存取车迅速，等候时间短。 5）运行平稳，工作噪声低。 6）适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。 2. 安全装置：防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。 （二）巷道堆垛式 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。 （三）垂直提升式立体车库 垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体
过程控制工程课程设计
过程控制工程 课程设计任务书 设计名称：扬子烯烃厂丁二烯装置控制模拟设计设计时间：2006.2.20~2006.3.10 姓名：毛磊 班级：自动化0201 学号：05号 南京工业大学自动化学院 2006年3月
1.课程设计内容： 学习《过程控制工程》课程和下厂毕业实习2周后，在对扬子烯烃厂丁二烯装置的实际过程控制策略、实习环节的控制系统以及相应的组态软件有一定的认识和了解的基础上，针对扬子烯烃厂丁二烯装置，设计一个复杂控制系统（至少包含一个复杂回路和3-5个简单回路），并利用组态软件进行动态仿真设计，调节系统控制参数，使控制系统达到要求的控制效果。 1)独立完成设计任务，每个人根据下厂具体实习装置，确定自己的课程设 计题目，每1-3人/组； 2)选用一种组态软件（例如：采用力控组态软件）绘制系统工艺流程图； 3)绘制控制系统原有的控制回路； 4)利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利用组态软 件，对控制系统进行组态； 5)改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态； 6)调节控制参数，使性能指标达到要求； 7)写出设计工作小结。对在完成以上设计过程所进行的有关步骤：如设计 思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出 说明，并对所完成的设计做出评价，对自己整个设计工作中经验教训， 总结收获。 2. 进度安排（时间3周） 1)第1周选用一种组态软件绘制系统工艺流程图；绘制控制系统原有的 控制回路； 2)第2周利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利 用组态软件，对控制系统进行组态； 3)第3周(1-3) 改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态； 调节控制参数，使性能指标达到要求； 4)第3周(4) 书写课程设计说明书 5)第3周(5) 演示、答辩
计算机联锁接口设计规范
计算机联锁接口设计规 编写— 审核—___________ 版本—___________ 日期—____年___月___日
一、总则 (4) 二、采集、驱动信息说明 (5) (一)、基本采集信息： (5) (二)、特殊采集信息： (11) (三)、基本驱动信息： (12) (四)、防护用特殊驱动信息： (15) 三、需告知的容说明 (18) (一)、轨道停电 (18) (二)、引导总锁闭 (18) (三)、发车方向继电器 (18) (四)、接近延长 (18) (五)、点灯电路 (20) 四、计算机联锁系统与站各种电路结合说明。 (23) （一）、64D半自动闭塞 (23) （二）、四线制自动闭塞 (26) （三）、场间联系 (29) （四）、站间联系 (31) （五）、道口通知 (33) （六）、机务段联系 (35) （七）、推峰进路 (37) （八）、编发线与驼峰照查电路 (39)
（九）、非进路调车 (40) （十）、溜放 (41) （十一）、坡道延续进路 (42) （十二）、到发线出岔 (42) （十三）、局控道岔 (42) （十四）、跨场进路 (43) （十五）、与编组场衔接道岔照查电路 (45) 一、总则 为适应铁路运输生产安全的需要，提高计算机联锁厂家与沟通、配合的效率，并减少因沟通不充分而产生的人为错误，因此，需要统一计算机联锁系统接口设计标准。 本规适用于与继电电路结合的计算机联锁系统的接口设计，不适用于全电子联锁系统。 由于不同的联锁厂家对各自联锁系统会有一些特殊要求，所以本规中所列举的采集、驱动信息可能不能做到全部体现，故还需与相应联锁厂家进行必要的沟通。 不同型号的联锁系统与站各种电路结合时，对继电器的驱动时机可能会有不同，本规中所述为铁科院联锁系统的情况，其他联锁系统的具体情况还需与相应联锁厂家沟通。
紧急停车及安全联锁系统设计
44 石油规划设计 第17卷第1期 信息与自动化 * 朱小本，男，1963年生，高级工程师。1984年毕业于华东石油学院油田生产自动化专业，现在新疆时代石油工程有限公司自动化仪表设计所任总工程师。通信地址：新疆克拉玛依市新疆时代石油工程有限公司，834000 近几年，石油天然气工业生产装置向规模化、工艺装置集中化、流程控制高度自动化发展。为确保石油、炼油生产装置的安全运行，减少重大恶性事故发生的概率，对开工停工和生产过程中可能发生重大人身事故和设备事故的工艺装置和机组，应设置相应独立的紧急停车及安全联锁系统（简称ESD 系统）。根据生产需要和建设工程投资规模以及生产装置在石油天然气管道或石油化工行业中的地位，工程设计中对原油长输管道及泵机组、天然气长输管道及压缩机机组、100×104 m 3 /d 及以上规模的天然气处理装置、气举压缩机机组、加氢处理装置及机组、连续重整装置及催化剂再生控制系统及机组、制氢装置、催化装置及机组、芳烃或烷基苯装置，应考虑设置独立的ESD 系统。对一般项目应该结合流程控制系统如DCS 系统设置紧急停车和安全联锁保护功能。 ESD 系统设计原则 1 独立原则 紧急停车及安全联锁系统原则上应与过程控制系统（如：集散控制系统DCS、工业计算机控制系统IPC 等）分离而独立设置。特别是工艺过程复杂的装置和重要的机组，ESD 系统应不依赖于DCS 系统而独立完成紧急停车及安全联锁功能。简单的 ESD 可以包含在DCS 系统中，DCS 和ESD 之间设置独立的分组硬手操和独立的I/O 卡件。 大型联合装置的ESD 系统宜分 解成若干个子系统，为减少工程设计、施工、采购、安装调试和维护过程中各子系统之间的相互影响，各子系统应相对独立并分别设置硬手操。 ESD 的检测元件、变送器、 执行机构等应独立设置。关键 部位的温度、压力、流量、液 位等检测仪表不宜采用机械式 仪表。变送器宜采用模拟信号， 当采用智能变送器时，在操作 站上应设置对修改现场仪表有关参数的加密技术。ESD 系统 检测仪表及执行机构设置要根据安全联锁系统可靠性、可用性和可维护性的总体要求配置，关键设备检测开关按3取2配置，如：大型压缩机机组润滑油压力低低、大型离心机机组转速超高、压缩机机前分液罐液位高高、加氢装置高压分离器液位低低等。重要部位或需要经常维护的检测仪表按2取2配置，如：蒸汽锅炉水位变送器、锅炉给水低流量变送器、加热炉进料低流量变送器、催化装置主风低流量变送器和富氧含量变送器、加氢和重整装置 循环氢低流量变送器等。执行机构应单独设置，特别部位电磁阀按2取1或3取2配置。 ESD 系统的输入信号应为独立信号源，即ESD 系统的检测元件应独立设置并由ESD 系统的冗余电源供电。单过程参数既要进行过程检测控制又要联锁时，可以采用双变送器二取二方式，当ESD 系统输入信号为公共信号源时，应采用一入两出信号隔 离器件并保证由ESD 系统供电，使ESD 系统信号输入不受DCS 系统信号回路的开路、短路、失电影响。ESD 系统输出原则上应有独立的执行机构，当非关键场所工艺条件允许联锁和过程控制共用同一台执行机构时，可以采用由ESD 系统控制执行机构或由ESD 系统按照联锁条件切换控制方式，执行ESD 系统事故处理命令。ESD 系统的开关量输出应根据负载阻抗性质和负载大小确定其输出形式，大功率感 紧急停车及安全联锁系统设计 朱小本* 孟祥生 新疆时代石油工程有限公司 朱小本等. 紧急停车及安全联锁系统设计. 石油规划设计，2006，17 （1）：44～46 摘 要 为确保石油、炼油生产装置的安全运行，在装置建设 和改造中，应合理配置紧急停车及安全联锁系统。介绍了紧急停车 及安全联锁系统（ESD）系统的设计原则、选型原则、设计内容、 以及ESD 系统技术规格书编制要求。结合工程实例说明ESD 系统 对硬件配置、联锁保护功能的确定，设计中应该注意的问题。 关键词 石油 炼油 装置 紧急停车 安全联锁 PLC 系统选型 配置 设计
控制系统设计学长总结
《控制系统设计》 重点 一 1. 频谱概念 傅里叶级数的系数表示了各次谐波的幅值和相位，这些系数的集合成为频谱。 2. 线状谱，连续谱 周期信号对其求傅里叶级数，可得到其频谱，周期信号的频谱是离散的； 非周期信号一般可视为T →∞的周期信号，对其取傅氏变换得到频谱，一般来说，其频谱是连续的。非周期信号可以进行周期延拓，这时它的频谱就是对应周期信号的频谱的包络线，但幅值有可能不同。 3. 典型频谱特性（阶跃谱，常值谱，脉冲谱，余弦谱） 脉冲信号的频谱是一常值A 且包含所有的频率，频谱丰富。 余弦谱若输入为t A 1cos ω，则其线谱为 -1δ处的两个f f ±=函数（脉冲函数） 构成，脉冲函数的面积为2A ，即幅值是2A 。 常值谱在所有的频段上均为零，仅在零频率（直流）上有一个-δ函数。 阶跃谱有一个连续变化的部分和一个-δ函数，-δ函数代表直流分量，其他各次谐波构成以连续谱，连续谱随频率增加很快衰减。（P18） 4. 离散，快速傅里叶变换的区别 ①DFT 为离散傅里叶变换，是用数值计算的方法求信号的频谱。其一般公式为： ()()1 -1,0,/2-1 -0 * N k e n f k F N jnk p N n ?==∑=π 对一段给定的信号，在一个周期内取N 个采样点，求其离散傅里叶变换，再除以N 就可得对应的线谱。 求频谱 ：将其乘上?t就可以得到所求频谱的值 求线谱 ：在一个周期内取N 个采样值，求其离散傅立叶变换，再除以N ②FFT 为快速傅里叶变换，它是为了提高DFT 的计算效率而提出的。对FFT 而言，一般要求时间点数为2的整数次方，即r N 2=。
过程控制课程设计汇本(脱丙烷塔控制系统设计有图)
成绩： 《过程控制工程》 课程设计报告 题目：脱丙烷塔控制系统设计 学院：计算机与电子信息学院 班级：自动化 姓名： 学号： 指导教师： 起止日期：2012年12月31日～2013年01月4日
目录 一、设计任务书 (2) 二、设计说明书 (5) 1、摘要 2、基本控制方案的设计与分析 3、节流装置的计算 4、蒸汽流量控制阀口径的计算 三、参考文献 (11) 四、附图 (15)
一、设计题目： 《脱丙烷塔控制系统设计》 二、设计目的： 1、掌握控制系统的基本构成、原理及设计的方法和步骤。 2、掌握控制方案的设计、仪表选型的方法及管道流程图、仪表接线图、仪表安装等 图的绘制方法。 3、掌握节流装置和调节阀的计算。 4、了解信号报警及联锁系统的设计和顺序控制系统的设计。 5、通过理论联系实际，掌握必须的工程知识，加强对学生实践动手能力和独立完成 工程设计任务能力的培养。 三、设计所需数据： 1、主要工艺流程和环境特征概况 脱丙烷塔的主要任务是切割C3和C4混合馏分，塔顶轻关键组分是丙烷，塔釜重关键是组分丁二烯。主要工艺流程如图1所示：第一脱乙烷塔塔釜来的釜液和第二蒸出塔的釜液混合后进入脱丙烷塔，进料为气液混合状态，液化率为0.28。进料温度为32℃，塔顶温度为8.9℃，塔釜温度为72℃。塔操作压力为0.75MPa(绝压)。采用的回流比约为1.13。冷凝器由0℃丙烯蒸发制冷,再沸器加热用的0.15 MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6 MPa(绝压)低压蒸汽与冷凝水混合制得的。和其他精馏塔一样，脱丙烷塔也是一个高阶对象，具有对象通道多、在机理复杂、变量间相互关联、动态响应慢、控制要求高等特点。脱丙烷塔的自动控制应满足质量指标、物料指标、能量平衡及约束条件等要求。 脱丙烷塔所处的环境为甲级防爆区域,工艺介质为多种烃类混合物,沸点低、易挥发、易燃、易爆，生产装置处于露天，低压、低温。主导风向由西向东。 2、仪表选型说明 所选仪表应具有本质安全防爆性能等特点，电动Ⅲ型仪表在安全性、可靠性等方面已能满足要求。电动仪表信号传送快且距离远，易与计算机配合使用，除控制阀外，最好全部选用电动Ⅲ型仪表。采用安全栅，可构成本质安全防爆系统。
工艺联锁设计说明
工艺连锁设计说明书 粉磨站工艺连锁系统共有三个部分组成：输送系统、小磨系统、大磨系统。 现有的控制系统中连锁设备及启动顺序如下（即逆流程开）： 1.输送系统 3#空气斜槽→6#斗提→#成品斜槽→2#成品斜槽→出磨斗提→出磨斜槽 2.小磨系统 小磨出尘器→小磨风机→小磨→3#斗提→1#皮带→配料站（熟料秤、炉渣秤、石膏秤、大理岩秤、粉煤灰秤） 3.大磨系统 大磨除尘器→大磨风机→大磨→4#斗提→2#皮带→配料站（熟料秤、炉渣秤、石膏秤、大理岩秤、粉煤灰秤） 连锁设备停止顺序和启车顺序正好相反（即顺流程关）。 在粉磨站电气连锁控制系统中，以上每个系统都相应有进入连锁状态、解除连锁状态、连锁状态启动、连锁停止四个按钮以及自动状态、停止集中检测、过热集中检测三个指示灯。正常的情况下为绿色，不正常的情况下为灰色。 现有的系统要进入连锁状态下运行需要同时具备自动状态、停止集中检测、过热集中检测。 自动状态：进入连锁的设备，机旁箱全部打到集中位置，如果其中一个设备打到机旁位置，自动状态将变为灰色，中控室显示该设备变为机旁，需要将设备达到集中，这是自动状态变为绿色、 停止集中检测：进入连锁的设备，没有停止按钮按下，停止集中检测变为绿色。如果其中一个设备按下停止，设备不能进行连锁控制，现场需要工人进行线路检查清除停止按钮，让其复位，使其停止集中检测变为绿色。 过热集中检测：进入连锁的设备，过热检测没有发出故障信号，过热集中检测变为绿色，其中一个设备发出过热故障画面，对应的设备名称进行闪烁，现场工人需要检修清除故障。 当自动状态、停止集中检测、过热集中检测全部变为绿色，点击进入连锁状态，同时连锁状态将变为绿色，这时按下连锁状态启动，连锁状态变为绿色。当启动过程全部完成时，连锁状态由绿色变为灰色。设备停止时，按下连锁状态停止按钮变为红色，连锁设备进入连锁停止。当全部设备停止时，连锁状态停止按钮将由红色变为灰色。 当不再自动状态时，按下解除按钮，解除连锁按钮变为红色。每一个设备可以在画面上进行单独的启动和停止，这是非正常情况。只有在检修和维护时才允许这样进行对设备的启停控制。
过程控制系统
《控制系统》课程设计课题：加热炉温度控制系统 系别：电气与电子工程系 专业：自动化 姓名： 学号：1214061（44、32、11） 指导教师 河南城建学院 2010年12月29日
成绩评定· 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。 二、评分（按下表要求评定） 评分项目 设计报告评分答辩评分平时表现评分 合计 （100分）任务完成 情况 （20分） 课程设计 报告质量 （40分） 表达情况 （10分） 回答问题 情况 （10分） 工作态度与 纪律 （10分） 独立工作 能力 （10分） 得分 课程设计成绩评定 班级姓名学号 成绩：分（折合等级） 指导教师签字年月日
一、设计目的： 通过对一个使用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使学生获得控制技术工程的基本训练，培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求： 设计一个加热炉温度控制系统，确定系统设计方案，画出系统框图，完成元器件的选择和调节器参数整定。 三、总体设计： 1．控制系统的设计思想 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 2 .加热炉控制系统原理 加热炉控制系统以炉内温度为主被控对象，燃料油流量为副被控对象的串级控制系统。该控制系统的副回路由燃料油流量控制回路组成，因此，当扰动来自燃料油上游侧的压力波动时，因扰动进入副回路，所以，能迅速克服该扰动的影响。 由于炉内温度的控制不是单一因素所能实现的，所以，还要对空气的流量进行控制。空气的控制直接影响炉内燃烧的状况，不仅影响炉温，还直接影响了能源的利用率和环境的污染。所以，对空气的控制很有必要，其原理和燃料控制相同。
铁路信号计算机联锁系统的设计与实现
铁路信号计算机联锁系统的设计与实现 摘要：随着我国经济的快速发展，我国的科技也进入了飞速发展的时期，基于 此我国铁路在经济和科技同时发展的背景之下，取得了突出性的进步，对于目前 我国先进的铁路技术来说，传统的铁路信号技术已经跟上铁路发展的步伐。甚至，一些铁路信号，由于传统的铁路信号问题而导致故障事件不断发生，而现今计算 机联锁系统是一个先进化的系统，可以作为计算机为基础进行铁路信号系统的传递。本文将针对于计算机的联锁系统功能进行阐述，并且切实结合到联锁系统的 特点进行一定分析，切实对铁路信号计算机联锁系统进行一定的分析和设计，希 望以后对铁路工程当中提供相关的应用依据。 关键词：铁路信号；计算机系统；联锁系统；设计应用 目前科学技术的快速发展，也切实推动了各行各业的创新发展，铁路行业的发展也切实受到 了科学技术发展的影响，计算机联锁系统是给予现代化科技系统的技术提升，并且计算机联 锁系统在铁路当中得到了非常广泛的应用。有效地保障了目前铁路出行的安全，也切实提高 了铁路的运行效率，运行效率的提升也切实降低了铁路工作人员的工作量。产生了非常有利 的影响，所以基于此，计算机联锁系统在我国的铁路运行当中得到了广泛的应用，切实降低 了铁路信号故障的发生几率，计算机联锁系统的使用为铁路运行的安全提供了保障。 一、计算机联锁系统概述 （一）计算机联锁系统的功能以及定义 计算机联锁系统，主要是将计算机系统当中的控制系统加以运用，从而将计算机的硬件 系统和软件系统得到有效的组合。帮助铁路信号以及铁路、进路、插道之间形成一个有效的 连锁关系[1]。从一定程度来看，计算机的连锁系统是一种连锁逻辑的运算系统，并且其中具 有安全信号，在联锁运算系统当中，计算机对相关信息进行输入，并且计算机内部会运用逻 辑系统对相关数据进行分析，并且还需要将数据输入到执行机构内，切实实现相关数据的传送。从计算机联锁系统的功能方面分析来看，计算机联锁系统，首先可以实现对继电器联锁 设备的控制，这种连锁控制可以通过计算机的快速处理，具备非常好的联网和储存能力，所 以这样的联锁控制为继电器设备的使用奠定稳定基础[2]。 （二）计算机联锁系统的特点 首先是计算机联锁系统具有实时性，由于计算机联锁系统具有信息的输出和输入功能， 并且可以及时对相关信息进行处理，而且实时进行更新，可以以安全的信息形式将信息进行 输出[3]。第二是计算机联锁系统的功能扩展性，不同于传统的继电联锁系统，随着计算机联 锁系统的不断更新，最新版本的计算机联锁系统可以为客户提供相关的操作页面，这也确实 强大了相关的远程通讯功能，还可以提升故障判断功能这是非常重要的。然后是计算机联锁 系统具有经济性，相比于其他的连锁系统，计算机联锁系统具有非常低的应用成本，这使得 通过对计算机联锁系统应用，切实降低了本企业的运营成本，所以计算机联锁系统具有非常 强的经济性。最后是计算机联锁系统的结构模块标准化，由于计算机系统可以在不同的行业 和领域当中，有着不同的功能和要求，所以计算机在无论是在硬件上还是软件上都具有着标 准化的重要特点，由于计算机联锁系统具有着强大的功能，也因此被各个行业所广泛使用， 发挥出了非常良好的应用效果[4]。 二、铁路信号计算机联锁系统的设计
自控系统工程施工设计方案
四平管廊管网安装工程 施工方案 编制： 审核： 批准： 质量： 安全： 河南蒲新防腐建设工程有限公司 四平项目经理部 2016年3月18日
目录 1.自控系统概述 2.设计依据 3.施工准备 4.自控工程施工方法 5.电缆桥架和支架的安装 6.质量保证措施 7.安全保证措施
1.自控系统概述 接融大街地下管廊监控与报警系统包括：环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统、地理信息系统和统一管理平台。 管廊使用过程中需检测的主要工艺参数有：含氧量、温度、液位等，检测仪表相应有：液位传感器、氧气检测器、硫化氢检测器、一氧化碳检测器、温湿度检测器等。 2.设计依据 设计、施工及验收应遵守的国家规范： 城市综合管廊工程技术规范（GB50838-2015） 自动化仪表工程施工及质量验收规范（GB50093-2013） 火灾自动报警系统设计规范（GB50116-2013） 视频安防监控系统工程设计规范（GB 50395-2007） 出入口控制系统工程设计规范（GB50396-2007） 入侵报警系统工程设计规范（GB50394-2007） 3.施工准备
3.1组织施工技术人员认真阅读图纸和图纸说明，做好阅读记录，特别是要弄清楚下列问题： ?管、线、槽的走向、标高和有无预埋等是否确切明了。 ?管、线、槽的过墙连接方式是否交待清楚。 ?电缆槽（桥架）的支架是现场制作还是随桥架一起供货。 ?管、线、槽的支架制作要求和安装要求是否明确。 ?仪表加工件是否详细清楚。 ?控制电缆、屏蔽电位、通讯电缆、补偿电缆、专用电缆的敷设方式有无特殊规定和明确要求。 ?控制系统的盘、台、箱、柜有无防尘、防潮、防震等的特殊要求。 ?接地种类和方式是否明确。 ?穿线管、导压管、各种现场制作支架的油漆颜色是否有明确要求等等。 3.2参加图纸会审 通过会审把专业之间的交叉、衔接问题，设备、材料、加工件不明确的问题，控制系统安装调试界面划分问题，核心设备、贵重仪器的交接、保管、防护问题要落实清楚。 3.3编制施工图预算、加工件预算和材料预算 依据图纸、会审记录、经审批的施工方案、施工安全技术措施和文明施工措施，编制施工图预算、加工件预算和材料预算。 加工件预算包括绘制加工件图纸、编制加工件材料明细和加工要求等内容，为委托加工和编制材料预算提供必要的准备。 3.4制订资源配置计划 依据施工图预算和经审批的施工方案制订详细劳动力配置计划和施工机具、标准仪器配置计划。
第四章 机电控制系统的总体设计
第四章机电控制系统的总体设计 本章教学要点和要求 1、掌握机电控制系统的设计方法 2、掌握机电控制系统的总体设计内容 3、掌握机电控制系统的总体设计步骤 第一节机电控制系统总体设计的概念 一、总体设计的概念 机电控制工程是一门涉及光、机、电、液等综合技术的一项系统工程。机电控制系统设计是按照机电控制的思想、方法进行的机电控制产品设计，它需要综合应用各项共性关键技术才能完成。 随着大规模集成电路的出现，机电控制产品得到了迅速普及和发展，从家用电器到生产没备，从办公自动化设备到军事装备机与电紧密结合的程度都在迅速增强形成了一个纵深而广阔的市场。市场竞争规律要求产品不仅具有高性能．而且要有低价格这就给产品设计人员提出了越来越高的要求。另一方面，种类繁多、性能各异的集成电路、传感器和新材料等，给机电控制系统设计人员提供了众多的可选方案，使设计工作具有更大的灵活性。如何充分利用这些条件，应用机电控制技术开发出满足市场需求的机电控制产品，是机电控制总体设计的重要任务。 系统的总体设计概念： 机电控制系统的总体设计是应用系统总体技术，从整体目标出发，综合分析产品的功能要求和机电控制系统各组成模块的特性，选择最合理的模块组合方案，实现机电控制系统整体优化。 第二节机电控制工程总体设计的类型和方法 一机电控制工程总体设计的类型 机电控制产品设计一般可分为三种类型，即开发性设计、适应性设计和变异性设计。 开发性设计：是在没有参照产品的情况下进行的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。例：最初的录像机、摄像机、电视机等的设计就属于开发性设计。开发性设计要求设计者具备敏锐的市场洞察力、丰富的想象力和广泛而扎实的基础理论知识。 例：料位器就是开发性设计 适应性设计：在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更新，或用微电子技术代替原有的机械结构或成为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加值。例：电子式照相机采用电子快门代替手动调
集散控制系统工程设计
合肥学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 班级： 10 姓名： 学号： 10 指导教师： 完成时间：
集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中，计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支，工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象，流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 DCS的工程设计主要有12项内容，按先后顺序排列如下：方案论证，DCS 评估，DCS询价，技术谈判，合同签订，开工会议，系统设计，组态编程，安装调试，现场投运，整理文件，工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。
PLC控制系统总体设计方案
PLC控制系统总体设计 在控制系统设计之前，需要对系统的方案进行论证。主要是对整个系统的可行性作一个预测性的估计。在此阶段一定要全面地考虑到设计和实施此系统将会遇到的各种问题。如果没有做过相关项目的经验，应当在实地仔细考察，并详细地论证设计此系统中的每一个步骤的可行性。特别是在硬件实施阶段中，稍有不慎，就会造成很大的麻烦，轻则系统不成功，重则会造成严重的人员和财产的损失。工程实施的过程中的阻碍，往往都是由于这一步没有做足工夫而导致的。 系统的总体设计关系到整个系统的总体构架，每个细节都必须经过反复斟酌。首先要能够满足用户提出的基本要求；其次是确保系统的可靠性，不可以经常出现故障，就算出现故障也不会造成大的损失；然后在经济性等方面予以考虑。 一般来说，在系统总体设计时，需要考虑下面几个问题： （1）确定系统是用plc单机控制，还是PLC联网控制；确定系统是采用远程I/O还是本地I/O。主要根据系统的大小及用户要求的功能来选择。对于一般的中小型过程控制系统来说，PLC单机控制已基本能够满足功能要求。但也可借鉴集散控制系统的理念，即将危险和控制分散，管理与监控集中。这样可以大大提高系统的可靠性。 （2）是否需要与其它部分通信。一个完整的控制系统，至少
会包括三个部分：控制器、被控对象和监控系统。所以对于控制器来说，至少要跟监控系统之间进行通讯。至于是否跟另外的控制单元或部门通讯要根据用户的要求来决定。一般来说，如果用户没有要求，也都会留有这样的通讯接口。 （3）采用何种通信方式。一般来说，在现场控制层级用PROFIBUS DP；而从现场控制层级到监控系统的通讯用PROFINET。但有时候也可互相通用，根据具体情况选择合适的通信方式。 （4）是否需要冗余备份系统。根据系统的所要求的安全等级，选择不同的办法。在数据归档时，为了让归档数据不丢失，可以使用OS服务器冗余；在自动化站（Automation Station，AS），为了使系统不会因故障而导致停机或不可预知的结果，可以使用控制器冗余备份系统。选择适当的冗余备份，可以使系统的可靠性得到大幅提高。 在进行控制系统选型之前，首先考虑系统的网络结构是怎样搭建的。 确定系统的操作站、过程控制站的数目和位置，相互之间是怎样连接的。是否需要工业以太网交换机。 一般情况下，现场控制室和主控制室与电气控制柜分别安放在两个地方，且距离较远，为保证信号的稳定可靠，会考虑用光缆来连接各自的交换机。同时，为了通讯线路的冗余，会考虑选用带荣誉管理功能的工业以太网交换机，将现场操作站和过程控制站组成一个光纤环网。这样，即使有一个方向的通讯断开，也可通过另一个方向继续通讯。
过程控制系统方案设计
过程控制仪表与系统 题目：工业含硫废气控制系统方案设计 学院：信息科学与工程学院 专业班级：测控技术与仪器1503班 学号： 7 学生姓名：王哲 教师：李飞
工业含硫废气控制系统方案设计 摘要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。 关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器 1 引言 含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。 废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。 冷凝后的尾气离开冷凝塔进入回收塔，用30%的甲基二乙醇胺溶液吸收废气中的硫化氢，同时吸收部分二氧化碳。吸收塔底富液用富液泵送至溶剂再生部分统一处理。从塔顶出来的净化气经尾气分液罐分液后进入焚烧炉燃烧，有燃料气流量控制炉膛温度；废气中残留的硫化氢几乎全转化成二氧化硫，最后再对二氧化硫进行处理。 焚烧炉要控制温度在600-800℃，保证尾气可以充分燃烧，对环境和人的健康都没有危害。 温度控制系统可采用的方法有双闭环串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、前馈-反馈控制系统、分程控制系统等。
DB11T 722-2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范
ICS 65.060.35 B01 备案号：28407-2010 DB11 北京市地方标准 DB11/T 722—2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范 Design specification of automatic control system for water saving irrigation 2010-06-28发布2010-10- 01实施
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 总体要求 (1) 5 自动控制系统 (2) 6 辅助设计 (3) 7 设计文件组成 (4) 参考文献 (5)
前言 为规范节水灌溉工程自动控制系统的设计，明确节水灌溉工程自动控制系统应达到的功能要求和技术指标，制定本标准。 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由北京市水务局提出并归口。 本标准由北京市水务局负责组织实施。 本标准负责起草单位：北京市水利水电技术中心 本标准参加起草单位：扬州大学，中国水利水电科学研究院 本标准主要起草人：何浩，李彬，李春喜，胡孟，胡明罡，金兆森，孙青松，窦以松，张晓辉，郭强，田金霞，单军，李黔湘，毛德发，税蓬勃，裴永刚，潘琼芝，贺启有，王红雷 II
DB11/T 722—2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范 1 范围 本标准规定了节水灌溉工程自动控制系统的总体要求、软硬件设计、辅助设计以及设计文件组成等。 本标准适用于设施农业等节水灌溉工程自动控制系统的设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2900.56 电工术语自动控制 GB/T 17212 工业过程测量和控制术语和定义 GB 50057 建筑物防雷设计规范 DB11/T 341 村镇供水工程自动控制系统设计规范 DB11/T 557 设施农业节水灌溉工程技术规程 3 术语和定义 GB/T 2900.56、GB/T 17212、GB 50057、DB11/T 341及DB11/T 557界定术语和定义适用于本文件。 4 总体要求 4.1 一般规定 4.1.1 对作物生长环境参数波动范围有一定要求、工程规模较大、分布范围较广、人工控制操作复杂，且经济条件较好，具有特殊要求的节水灌溉工程，宜采用自动控制系统。 4.1.2 节水灌溉工程自动控制系统，应符合下列规定： a)实用可靠、技术设备先进、操作维护简单； b)具有手动控制的功能； c)根据土壤含水率变化能自动调节灌溉时间或停止灌溉； d)系统响应时间不超过1s； e)平均无故障时间不小于8712h/a，系统维修时间不大于48h/a； f)出现管道破裂等故障时能及时停机。 4.2 系统类型 4.2.1 集中式控制系统 4.2.1.1 系统应设置单台灌溉控制器或计算机并配置相应的数据采集与控制接口设备。
各种联锁型号操作方法及流程
《计算机联锁系统操作说明书》 1.“允许改方”按钮的显示； 2.排列反方向发车进路后，方向的转换（方向箭头的转换、颜色的显示）； 3.排列反方向发车进路后，一离、二离、三离是否出现红光带等。 （注：排列反方向发车进路时，按照两种方式进行记录：一是进路上的所有道岔在进路所需位置；二是进路上有一组或多组道岔不在进路所需位置）。
《DS6-K5B计算机联锁系统操作说明书》 1 概述 DS6-K5B计算机联锁系统提供多种操作方式。采用鼠标操作时，移动鼠标，图形显示器上的光标随之移动。光标到达有效操作区域后，光标箭头改变为手形。将光标指在需要操作的按钮上，点击鼠标左键，听到蜂鸣器发出音响，即表示操作生效。 采用鼠标办理行车作业的操作方法与按钮式操纵盘的操作方法基本相同，操作人员经短时间熟悉就能够熟练掌握。 设计用鼠标办理行车作业的方法，尽可能作到与传统的按钮式操纵盘操作相近。但由于鼠标自身的特点，其操作方式不可能与按钮式操纵盘完全相同。因此，操作方法有一些新的规定,特作以下说明。
1.1 系统操作方式 本站操作方式为鼠标（双鼠标） 1.2 操作人员要求 上岗前必须经过培训。考试合格后方可持证上岗。操作人员应具备基本的信号知识，能够熟练的掌握鼠标的操作。 1.3 系统工作条件 占用机房面积不小于15平米。室内设防静电地板，门窗防尘。设空调，夏季室内温度不超过25℃为宜。 运转室内设行车控制台和图形显示器，机械室内安装继电器组合架和电源屏，机械室和运转室的环境条件与继电联锁的机械室和运转室条件相同。 本系统计算机设备使用交流220V电源，电压范围为220V±10%。总容量不超过2KVA，由信号电源屏单独引出一路电源供给。采用两台2KVA UPS，大站采用3KVA UPS。两台UPS通过电源转换箱的控制，采用一台工作供给全部设备用电，另一台热备的工作方式。两台UPS间可以自动切换或人工切换，也可以不经过UPS 直接供电。 本系统要求地线的埋设及接地电阻值，应符合铁道部颁发的《计算机联锁技术条件》。 即：接地体与其他设备地线接地体间距不小于20米； 此地线不得与电力、通信等设备的接地线合用； 接地电阻不大于4Ω。 K5B系统按日本京三公司设计，采取浮地方式防雷。联锁主机和电子终端电路的安装采取了多重绝缘措施。供计算机逻辑电路工作的5V电源对地浮空。输入输出接口电路工作的24V电源形成闭合的回路，且对地浮空。在室内环境条件下，满足上述隔离要求，在输入输出端口不设防雷元件。 1
计算机联锁系统工程设计的分析
计算机联锁系统工程设计的分析 摘要：本文首先就计算机联锁与电气集中联锁二者在软件设计与硬件设计方面的区别分别进行了分析，随后主要针对计算机联锁软件的特殊设计进行了探讨。 关键词：计算机联锁系统；设计分析 引言：近年来,随着计算机技术的发展,世界各国纷纷开始了对计算机联锁系统的研制。计算机联锁系统大有取代继电联锁之势。存在的问题及解决措施并对计算机联锁系统的发展作了展望。目前，电气联锁系统和机械联锁系统也逐步被计算机联锁系统取代，在其工程设计过程中的内容也相应的做了改变。其中主要的设计任务有联锁逻辑、车站操作方式、信号机显示联系、进路选排和特殊电路的处理等, 已逐步纳入计算机联锁设备研制中。为此,对于计算机联锁整体设计质量的提高, 主要取决于联锁设备生产厂家与设计单位的互相配合、共同努力。文章中主要就设计内容的转变, 从硬件与软件两方面进行分析和比较, 旨在不断提高计算机联锁的设计质量与设计效率。 一、计算机联锁与电气集中联锁在软件设计方面的不同 分析现有的电气集中联锁设计, 一般模式为设计单位编制设计图纸和设计说明书, 其中软件设计的主要内容如表1所示。 表 1 设计单位电路设计内容比较表 设计任务6502 电气集中设计计算机联锁设计 运输作业配置设计定义软件设计 故障-安全设计电路设计软件设计 电路原理图设计电路设计软件设计 电路配线图设计承担/ 在传统的工程设计中, 表 1 中的运输作业配置、故障-安全设计、电路原理图设计基本出于大站6502、6504 电路的设计思想, 特殊部分需要设计工程师进行现场调查单独设计电路, 并在设计说明书中指出。但是, 计算机联锁的设计则有所不同。目前, 国铁车站的计算机联锁系统核心设备是由四大研制厂家提供, 原来由设计单位单独承担的工程设计, 逐渐分解为设计单位更多地关注接口电
某大厦楼宇自控系统工程设计方案
大厦楼宇自控系统工程 设计方案 摘要：本文详细地介绍了一现代化大楼楼宇自控系统的设置方案，强调了楼宇自控系统对智能大厦设备设施管理的重要性和必要性。D胜大厦楼宇自控系统采用西门子楼字科技(天津)有限公司为大厦提供的西门子公司最新一代的S600APOGEE系统。该系统能够提高D胜大厦的整体管理水平，节约能源，提供更为舒适的室内环境，将大厦内制冷站、供热站、空调、新风机组、公共区照明部分、给排水、送排风等系统纳入大厦自动化管理系统， S600APOGEE是以集散理论为基础的成熟的楼宇自动化系统。它具有结构灵活、适应性强、扩展方便、软件优化设备运行、操作简单等特点。 摘要：本文详细地介绍了一现代化大楼楼宇自控系统的设置方案，强调了楼宇自控系统对智能大厦设备设施管理的重要性和必要性。
D胜大厦，坐落于山东省东营市西城区，总建筑面积51700m2，建筑高度为99.7m，建筑层数地上26层，地下2层，室外庭院面积约22000m2，是一座集酒店、办公、商务、娱乐、宾馆为一体的综合性智能化建筑。D胜大厦楼宇自控系统采用西门子楼字科技(天津)有限公司为大厦提供的西门子公司最新一代的 S600APOGEE系统。该系统能够提高D胜大厦的整体管理水平，节约能源，提供更为舒适的室内环境，将大厦内制冷站、供热站、空调、新风机组、公共区照明部分、给排水、送排风等系统纳入大厦自动化管理系统，S600APOGEE是以集散理论为基础的成熟的楼宇自动化系统。它具有结构灵活、适应性强、扩展方便、软件优化设备运行、操作简单等特点。 一、楼宇自控系统的设计思想和原则 D胜大厦楼宇自控系统是一套将冷热源、空调、通风、给排水、变配电、照明、电梯等设备或系统以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统，以安全、可靠、节能、节省人力和综合管理为目的。为了建成一个优良的建筑设备监控系统，在系统的设计上着重考虑了三个方面的要素。其一是确定服务于设备或各个子系统的控制器I／O点数及点的类型，同时确认I／O 点数的接口技术处理；其二是现场仪器、仪表、传感器、变送器和执行器等元件的正确选择与配置；其三是中央操作站和通讯网络的配置。