三電階段劃分

1、三電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)階段劃分及工作內(nèi)容韓進(jìn)生王治中摘要提出了由計(jì)算機(jī)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(jì)階段劃分的方法及各階段的主要任務(wù)和工作要點(diǎn)，以適應(yīng)現(xiàn)代化大中型工程自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電氣傳動系統(tǒng)、自動化儀表系統(tǒng)來實(shí)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(jì)算機(jī)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(kuò)大，使生產(chǎn)效率提高。三電系統(tǒng)復(fù)雜性增加，大大增加了三電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。廣泛采用計(jì)算機(jī)控制。電氣傳動廣泛采用數(shù)字控制技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)或PC(可編程序控制器)控制。自動化儀表則采用計(jì)算機(jī)、集散系統(tǒng)或PC控制。計(jì)算機(jī)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(jì)的工作量和復(fù)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(jì)需要采用軟件工程的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代化大中型工程三電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如果按照傳統(tǒng)的可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三階段設(shè)計(jì)的方式，已經(jīng)很難進(jìn)行設(shè)計(jì)。如何進(jìn)行三電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行認(rèn)真的研究?，F(xiàn)代化大中型工程三電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，合理地劃分設(shè)計(jì)階段，按照各階段的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能使設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行并有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。經(jīng)過一些工程的實(shí)踐，我們認(rèn)為大中型工程三電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以劃分為可行性研究、功能分析、基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)、軟件編程、調(diào)試6個(gè)階段。其中軟件編程和調(diào)試是三

5、電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的延續(xù)，也是設(shè)計(jì)工作的一部分，這里也分別說明。可行性研究可行性研究的目的是用最小的代價(jià)和盡可能短的時(shí)間，確定工程目標(biāo)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(xiàng)目是否應(yīng)該立項(xiàng)。可行性研究的產(chǎn)品是可行性研究報(bào)告?？尚行匝芯恐饕夹g(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性兩個(gè)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(jì)可行性主要進(jìn)行投資和收益的分析，即技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。三電系統(tǒng)作為整個(gè)工程的一部分，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析通常和整個(gè)工程統(tǒng)一進(jìn)行。在技術(shù)方面可行性研究報(bào)告主要包括：三電系統(tǒng)包括的專業(yè)內(nèi)容和設(shè)計(jì)范圍；項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(xiàng)目技

6、術(shù)裝備水平和主要設(shè)備；關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案；系統(tǒng)控制精度；提出幾種設(shè)計(jì)方案，進(jìn)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(gè)設(shè)計(jì)階段。這個(gè)階段應(yīng)對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的系統(tǒng)的分析，根據(jù)工藝要求和生產(chǎn)實(shí)際提出各項(xiàng)功能及科學(xué)合理的性能指標(biāo)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(jì)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(gè)階段還應(yīng)編寫初步的用戶手冊。三電系統(tǒng)功能要求說明書應(yīng)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(xiàng)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(jì)

7、算方法及有關(guān)說明；工藝設(shè)備組成及規(guī)格性能；機(jī)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(xiàng)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(yīng)速度等；工藝設(shè)備運(yùn)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(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃；(14)其它有關(guān)說明及要求?；驹O(shè)計(jì)基本設(shè)計(jì)又稱概要設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)，它是三電系統(tǒng)的高階段設(shè)計(jì)?；驹O(shè)計(jì)主要解決功能要求說明書提出的問題應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)。它主要是對系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，既包括硬件設(shè)備總體設(shè)計(jì)，也包括軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。三電系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、電氣傳動、自動化儀表3個(gè)專業(yè)的技術(shù)內(nèi)容，設(shè)計(jì)中應(yīng)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(jì)銜接?；驹O(shè)計(jì)階段應(yīng)編制三電系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)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(jì)說明書包括以下內(nèi)容：(1)設(shè)計(jì)依據(jù)；工藝設(shè)備、工藝流程及工藝要求；設(shè)計(jì)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(jì)；軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)運(yùn)行方式或操作方式設(shè)計(jì)與說明；IO接口設(shè)計(jì)；(10)系統(tǒng)可靠性。其中硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括下列內(nèi)容：硬件設(shè)備選型原則；系統(tǒng)總網(wǎng)絡(luò)和分級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；數(shù)據(jù)通信及信息傳遞；計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)軟件包括各級計(jì)算機(jī)軟件。計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件應(yīng)該是結(jié)構(gòu)清晰、層次分明的模塊組合。這個(gè)階段主要是從整體上、結(jié)構(gòu)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不涉及模塊內(nèi)部的過程細(xì)節(jié)。軟件的總體設(shè)計(jì)包括：應(yīng)用軟件的運(yùn)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(yīng)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(jì)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(xué)模型說明；應(yīng)用軟件處理流程和數(shù)據(jù)流程；(7)CRT畫面格式及報(bào)表格式；可靠性及系統(tǒng)維護(hù)考慮。詳細(xì)設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)基本設(shè)計(jì)完成之后，就要進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)可同時(shí)分別進(jìn)

10、行。施工圖設(shè)計(jì)包括三電系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和系統(tǒng)圖、原理圖、配置圖、流程圖、盤臺箱柜設(shè)計(jì)、接線與配線圖等3個(gè)專業(yè)的全套圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸入輸出接口設(shè)計(jì)，列出詳細(xì)的IO清單。詳細(xì)設(shè)計(jì)主要以計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)為主。其主要任務(wù)是：對基本設(shè)計(jì)已經(jīng)產(chǎn)生的功能模塊進(jìn)行細(xì)化，形成若干個(gè)可編程的程序模塊；對每個(gè)模塊內(nèi)部的處理過程進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行詳細(xì)的無岐義的描述，編制詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書，說明控制流程、處理功能、數(shù)據(jù)組織和其它實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；確定各程序模塊之間的詳細(xì)接口信息。詳細(xì)設(shè)計(jì)采用的工具可以是圖形(如流程圖)、表格、語言等。詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書是編寫程序的依據(jù)。詳細(xì)設(shè)計(jì)完成之后，應(yīng)能夠根據(jù)其直接進(jìn)行程

11、序編碼。詳細(xì)設(shè)計(jì)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(gè)程序模塊及子程序的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。對每個(gè)程序分別設(shè)計(jì)并描述：.說明其特點(diǎn)和處理要求；.說明每個(gè)程序具有的功能和性能要求；.每個(gè)輸入項(xiàng)、輸出項(xiàng)的特性和要求；.詳細(xì)說明每個(gè)程序算法，具體的計(jì)算公式和計(jì)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(yùn)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?？煽啃砸?。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(xì)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為源程序的過程。在詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書中已經(jīng)明確定義了每個(gè)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(jì)的描述譯成已經(jīng)確定的程序設(shè)計(jì)語言。在軟件編程階段還要進(jìn)行軟件的分步測試。軟件編程階段應(yīng)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(cuò)誤、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能、使系統(tǒng)達(dá)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(jìn)度，使調(diào)試過程科學(xué)化、規(guī)范化，在調(diào)試之前應(yīng)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(gè)調(diào)試項(xiàng)目逐項(xiàng)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(yīng)達(dá)到的功能和性能指標(biāo)；應(yīng)具備的條件和調(diào)試前的準(zhǔn)備；調(diào)試需要的工具材料；(7)人員要求；(8)時(shí)間安排；其它有關(guān)說明和要求。調(diào)試規(guī)格書應(yīng)在基本設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段分別完成。在基本設(shè)計(jì)階段應(yīng)做出三電系統(tǒng)總體調(diào)試方案；在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，則應(yīng)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(gè)階段。軟件的分步測試。.程序模塊測試。這是對每個(gè)模塊分別進(jìn)行測試，檢測各個(gè)程序模塊的輸入輸出，驗(yàn)證模塊完成功能正確與否。程序模塊測試應(yīng)在軟件編程階段進(jìn)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?shí)驗(yàn)室模擬生產(chǎn)過程，對軟件進(jìn)行全面調(diào)試?，F(xiàn)場前期調(diào)試?，F(xiàn)場調(diào)試應(yīng)在設(shè)備安裝完成和各種相關(guān)條件具備之后進(jìn)行。這個(gè)階段包括：.對計(jì)算機(jī)設(shè)備、傳動設(shè)備、自動化儀表及檢測裝置分別進(jìn)行調(diào)試并達(dá)到性能指標(biāo)；.網(wǎng)絡(luò)調(diào)試，數(shù)據(jù)傳輸正確，達(dá)到性能指標(biāo)；.軟件系統(tǒng)恢復(fù)調(diào)試；.IO接口信號測試。無負(fù)荷試車。.自動化儀表回路調(diào)試；.帶設(shè)備單機(jī)試車；.無負(fù)荷聯(lián)動試車。可根據(jù)系統(tǒng)大小，分系統(tǒng)、分區(qū)域、分步調(diào)試。熱負(fù)荷試車。熱負(fù)荷試車是帶有生產(chǎn)負(fù)荷的試車，應(yīng)具備全部生產(chǎn)條件后進(jìn)行。熱負(fù)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(xué)模型，以使系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)到最佳。設(shè)計(jì)文件匯總各個(gè)設(shè)計(jì)文件的編制階段見表1表1設(shè)計(jì)文件的編制階段階段可行性研究功能分析基本設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)軟件編程調(diào)試可行性研究制造|1項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃|1功能要求說明書|1基本設(shè)計(jì)說明書|1詳細(xì)設(shè)計(jì)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(dān)設(shè)計(jì)。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