三電階段劃分

1、三電系統(tǒng)工程設(shè)計階段劃分及工作內(nèi)容韓進生王治中摘要提出了由計算機系統(tǒng)、電氣傳動系統(tǒng)、自動化儀表系統(tǒng)組成的三電系統(tǒng)設(shè)計階段劃分的方法及各階段的主要任務和工作要點，以適應現(xiàn)代化大中型工程自動化系統(tǒng)設(shè)計的需要。還介紹了三電系統(tǒng)調(diào)試步驟及要求。關(guān)鍵詞三電系統(tǒng)基本設(shè)計詳細設(shè)計自動化DivisionforengineeringstageofautomaticsystemanditsworkingcontentHanJinshengWangZhizhong(DesignInstituteofTaiyuanIronandSteelGroupCoLtdTaiyuan030009)AbstractThedivis

2、ionmethodsofdesignstageforautomaticsystemwhichconsistsofcomputer,electricdriveandinstrumentationsystem,theirmajorassignmentandmainpointsarepresented,tomeettheneedsforthedesignofautomaticsystemofgreatmodernizationprojects.Thestepsandrequirementstocommissionautomaticsystemarealsointroduced.Keywordscom

3、puter,electricdriveandinstrumentationsystem;basicdesign;detaildesign;automation工業(yè)生產(chǎn)自動控制主要由計算機系統(tǒng)、電氣傳動系統(tǒng)、自動化儀表系統(tǒng)來實現(xiàn)，工業(yè)自動化系統(tǒng)國內(nèi)常稱為三電系統(tǒng)。由于計算機技術(shù)的發(fā)展和自動化控制水平的提高，三電系統(tǒng)發(fā)生了以下變化：工業(yè)生產(chǎn)自動化控制水平提高，控制范圍和控制功能擴大，使生產(chǎn)效率提高。三電系統(tǒng)復雜性增加，大大增加了三電系統(tǒng)的設(shè)計難度。廣泛采用計算機控制。電氣傳動廣泛采用數(shù)字控制技術(shù)，采用計算機或PC(可編程序控制器)控制。自動化儀表則采用計算機、集散系統(tǒng)或PC控制。計算機控制與電氣控

4、制、自動化儀表控制已無明顯的界限。軟件設(shè)計的工作量和復雜程度大為增加，采用直接編程序的方法已不適用。軟件設(shè)計需要采用軟件工程的方法進行設(shè)計。現(xiàn)代化大中型工程三電系統(tǒng)的設(shè)計，如果按照傳統(tǒng)的可行性研究、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計三階段設(shè)計的方式，已經(jīng)很難進行設(shè)計。如何進行三電系統(tǒng)的設(shè)計需要進行認真的研究?，F(xiàn)代化大中型工程三電系統(tǒng)的設(shè)計應當采用科學的設(shè)計方法，合理地劃分設(shè)計階段，按照各階段的要求進行設(shè)計，才能使設(shè)計工作順利進行并有效提高設(shè)計質(zhì)量。經(jīng)過一些工程的實踐，我們認為大中型工程三電系統(tǒng)的設(shè)計可以劃分為可行性研究、功能分析、基本設(shè)計、詳細設(shè)計與施工圖設(shè)計、軟件編程、調(diào)試6個階段。其中軟件編程和調(diào)試是三

5、電系統(tǒng)設(shè)計過程的延續(xù)，也是設(shè)計工作的一部分，這里也分別說明?？尚行匝芯靠尚行匝芯康哪康氖怯米钚〉拇鷥r和盡可能短的時間，確定工程目標是否能夠?qū)崿F(xiàn)，問題是否能夠解決，是否值得去解決，以決定該項目是否應該立項?？尚行匝芯康漠a(chǎn)品是可行性研究報告。可行性研究主要包括技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性兩個方面。技術(shù)可行性主要論證現(xiàn)有技術(shù)條件下問題能否解決，經(jīng)濟可行性主要進行投資和收益的分析，即技術(shù)經(jīng)濟分析。三電系統(tǒng)作為整個工程的一部分，其技術(shù)經(jīng)濟分析通常和整個工程統(tǒng)一進行。在技術(shù)方面可行性研究報告主要包括：三電系統(tǒng)包括的專業(yè)內(nèi)容和設(shè)計范圍；項目設(shè)計原則；三電系統(tǒng)的組成；三電系統(tǒng)主要功能；主要控制思想和控制水平；項目技

6、術(shù)裝備水平和主要設(shè)備；關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)方案；系統(tǒng)控制精度；提出幾種設(shè)計方案，進行分析比較；(10)研究結(jié)論。功能分析功能分析是非常重要又必不可少的一個設(shè)計階段。這個階段應對整個系統(tǒng)進行全面的系統(tǒng)的分析，根據(jù)工藝要求和生產(chǎn)實際提出各項功能及科學合理的性能指標要求，編制三電系統(tǒng)功能要求說明書。功能要求說明書是三電系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，它編制的好壞對以后各階段的工作都有很大影響。一份高質(zhì)量的功能要求說明書將為后來的工作奠定良好的基礎(chǔ)。這個階段還應編寫初步的用戶手冊。三電系統(tǒng)功能要求說明書應由工藝專業(yè)和各有關(guān)專業(yè)共同編制。它有以下內(nèi)容：編制依據(jù)及編制說明；項目總體情況及要求；生產(chǎn)工藝流程，各種參數(shù)，工藝設(shè)備計

7、算方法及有關(guān)說明；工藝設(shè)備組成及規(guī)格性能；機電設(shè)備組成及規(guī)格性能；工藝設(shè)備布置圖；分析確定各項功能，作出具體規(guī)定，提出控制要求；說明對性能的規(guī)定，如控制精度、響應速度等；工藝設(shè)備運轉(zhuǎn)方案、聯(lián)鎖要求；操作方式、操作要求及說明；系統(tǒng)可靠性要求；CRT畫面及打印內(nèi)容；項目開發(fā)計劃；(14)其它有關(guān)說明及要求?；驹O(shè)計基本設(shè)計又稱概要設(shè)計或初步設(shè)計，它是三電系統(tǒng)的高階段設(shè)計?；驹O(shè)計主要解決功能要求說明書提出的問題應該如何實現(xiàn)。它主要是對系統(tǒng)進行總體設(shè)計，既包括硬件設(shè)備總體設(shè)計，也包括軟件系統(tǒng)總體設(shè)計。三電系統(tǒng)包括計算機、電氣傳動、自動化儀表3個專業(yè)的技術(shù)內(nèi)容，設(shè)計中應解決好各專業(yè)之間的接口配合和軟件

8、與硬件的設(shè)計銜接?；驹O(shè)計階段應編制三電系統(tǒng)基本設(shè)計說明書，此外還編制三電系統(tǒng)調(diào)試規(guī)格書。三電系統(tǒng)基本設(shè)計說明書包括以下內(nèi)容：(1)設(shè)計依據(jù)；工藝設(shè)備、工藝流程及工藝要求；設(shè)計范圍和專業(yè)分工；三電系統(tǒng)組成及主要功能；主要控制思想及控制水平；系統(tǒng)硬件設(shè)計；軟件系統(tǒng)設(shè)計；系統(tǒng)運行方式或操作方式設(shè)計與說明；IO接口設(shè)計；(10)系統(tǒng)可靠性。其中硬件系統(tǒng)的設(shè)計包括下列內(nèi)容：硬件設(shè)備選型原則；系統(tǒng)總網(wǎng)絡和分級網(wǎng)絡構(gòu)成；數(shù)據(jù)通信及信息傳遞；計算機系統(tǒng)分級情況和硬件配置；電氣傳動設(shè)備組成及選型，電氣傳動性能及有關(guān)參數(shù)；自動化儀表設(shè)備組成及選型，自動化儀表主要性能參數(shù)；檢測裝置組成及選型，檢測裝置性能、參數(shù)及

9、主要功能。計算機軟件包括各級計算機軟件。計算機應用軟件應該是結(jié)構(gòu)清晰、層次分明的模塊組合。這個階段主要是從整體上、結(jié)構(gòu)上進行設(shè)計，而不涉及模塊內(nèi)部的過程細節(jié)。軟件的總體設(shè)計包括：應用軟件的運行環(huán)境和支持軟件；三電系統(tǒng)以及各子系統(tǒng)的功能分配及功能說明建立應用軟件總體結(jié)構(gòu)，定義子系統(tǒng)及功能模塊，說明各功能模塊各層次之間的關(guān)系，描述子系統(tǒng)或功能模塊的接口界面；設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫，描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序的關(guān)系；數(shù)學模型說明；應用軟件處理流程和數(shù)據(jù)流程；(7)CRT畫面格式及報表格式；可靠性及系統(tǒng)維護考慮。詳細設(shè)計與施工圖設(shè)計基本設(shè)計完成之后，就要進行詳細設(shè)計與施工圖設(shè)計。詳細設(shè)計和施工圖設(shè)計可同時分別進

10、行。施工圖設(shè)計包括三電系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的設(shè)計計算和系統(tǒng)圖、原理圖、配置圖、流程圖、盤臺箱柜設(shè)計、接線與配線圖等3個專業(yè)的全套圖紙設(shè)計。同時，還應進行計算機輸入輸出接口設(shè)計，列出詳細的IO清單。詳細設(shè)計主要以計算機軟件設(shè)計為主。其主要任務是：對基本設(shè)計已經(jīng)產(chǎn)生的功能模塊進行細化，形成若干個可編程的程序模塊；對每個模塊內(nèi)部的處理過程進行具體的設(shè)計，并進行詳細的無岐義的描述，編制詳細設(shè)計說明書，說明控制流程、處理功能、數(shù)據(jù)組織和其它實現(xiàn)細節(jié)；確定各程序模塊之間的詳細接口信息。詳細設(shè)計采用的工具可以是圖形(如流程圖)、表格、語言等。詳細設(shè)計說明書是編寫程序的依據(jù)。詳細設(shè)計完成之后，應能夠根據(jù)其直接進行程

11、序編碼。詳細設(shè)計說明書包括以下內(nèi)容。軟件總體情況。軟件結(jié)構(gòu)，說明每個程序模塊及子程序的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。對每個程序分別設(shè)計并描述：.說明其特點和處理要求；.說明每個程序具有的功能和性能要求；.每個輸入項、輸出項的特性和要求；.詳細說明每個程序算法，具體的計算公式和計算步驟；.用圖表表示邏輯流程并加以說明；.說明模塊之間的相互關(guān)系，調(diào)用方式，參數(shù)賦值；.說明程序存儲分配及有關(guān)要求；.說明程序的運行限制條件；.程序注釋要求。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫說明：.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫的必要說明；.支持軟件說明；.數(shù)據(jù)形式定義；.數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)；.數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)；.用圖表表示數(shù)據(jù)信息流程。可靠性要求。編程約定及其它有關(guān)說明。軟

12、件編程軟件編程又稱程序編碼，它是把詳細設(shè)計轉(zhuǎn)化為源程序的過程。在詳細設(shè)計說明書中已經(jīng)明確定義了每個模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理流程，編寫程序則是把對設(shè)計的描述譯成已經(jīng)確定的程序設(shè)計語言。在軟件編程階段還要進行軟件的分步測試。軟件編程階段應編寫出用戶手冊，列出程序清單。調(diào)試與調(diào)試規(guī)格書三電系統(tǒng)調(diào)試是消除系統(tǒng)錯誤、實現(xiàn)系統(tǒng)功能、使系統(tǒng)達到最佳的重要手段。為了優(yōu)化調(diào)試過程，提高調(diào)試質(zhì)量，加快調(diào)試進度，使調(diào)試過程科學化、規(guī)范化，在調(diào)試之前應編寫三電系統(tǒng)調(diào)試規(guī)格書。調(diào)試規(guī)格書既要說明系統(tǒng)總體調(diào)試方案，還要分階段對每個調(diào)試項目逐項說明調(diào)試要求。調(diào)試規(guī)格書主要包括以下內(nèi)容：(1)調(diào)試目的；(2)調(diào)試方案；(3)調(diào)試

13、步驟與調(diào)試方法；調(diào)試應達到的功能和性能指標；應具備的條件和調(diào)試前的準備；調(diào)試需要的工具材料；(7)人員要求；(8)時間安排；其它有關(guān)說明和要求。調(diào)試規(guī)格書應在基本設(shè)計階段和詳細設(shè)計階段分別完成。在基本設(shè)計階段應做出三電系統(tǒng)總體調(diào)試方案；在詳細設(shè)計階段，則應寫出軟件模塊測試要求，并完善全部調(diào)試規(guī)格書。三電系統(tǒng)的調(diào)試，一般可分為以下幾個階段。軟件的分步測試。.程序模塊測試。這是對每個模塊分別進行測試，檢測各個程序模塊的輸入輸出，驗證模塊完成功能正確與否。程序模塊測試應在軟件編程階段進行。.組裝測試。組裝測試是把經(jīng)過測試的軟件模塊組裝起來，以形成完整的軟件系統(tǒng)。組裝測試可采用“自頂向下”或“自底向上

14、”的方法逐步完成。.軟件系統(tǒng)調(diào)試?？稍趯嶒炇夷M生產(chǎn)過程，對軟件進行全面調(diào)試。現(xiàn)場前期調(diào)試。現(xiàn)場調(diào)試應在設(shè)備安裝完成和各種相關(guān)條件具備之后進行。這個階段包括：.對計算機設(shè)備、傳動設(shè)備、自動化儀表及檢測裝置分別進行調(diào)試并達到性能指標；.網(wǎng)絡調(diào)試，數(shù)據(jù)傳輸正確，達到性能指標；.軟件系統(tǒng)恢復調(diào)試；.IO接口信號測試。無負荷試車。.自動化儀表回路調(diào)試；.帶設(shè)備單機試車；.無負荷聯(lián)動試車?？筛鶕?jù)系統(tǒng)大小，分系統(tǒng)、分區(qū)域、分步調(diào)試。熱負荷試車。熱負荷試車是帶有生產(chǎn)負荷的試車，應具備全部生產(chǎn)條件后進行。熱負荷試車期間，可在生產(chǎn)條件下優(yōu)化參數(shù)和調(diào)試數(shù)學模型，以使系統(tǒng)性能指標達到最佳。設(shè)計文件匯總各個設(shè)計文件的編制階段見表1表1設(shè)計文件的編制階段階段可行性研究功能分析基本設(shè)計詳細設(shè)計施工圖設(shè)計軟件編程調(diào)試可行性研究制造|1項目開發(fā)計劃|1功能要求說明書|1基本設(shè)計說明書|1詳細設(shè)計說明書|1輸入輸出(I/O)|目前，國內(nèi)大型工程三電系統(tǒng)多由國外承擔設(shè)計。以冶金系統(tǒng)為例，冶金行業(yè)規(guī)模最大的自動化系統(tǒng)帶鋼熱連軋三電系統(tǒng)，多年來就