第一篇：多層數(shù)據(jù)庫損害控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究論文

摘要：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫損害控制是一階段的，在損害評估期間損害會擴(kuò)散。本文我們給出名為一種多階段數(shù)據(jù)庫損害控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過這種方法，系統(tǒng)保證在損害評估期間不會發(fā)生損害擴(kuò)散。

關(guān)鍵詞：多層數(shù)據(jù)庫損害控制；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

最近，越來越多的人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的安全的系統(tǒng)對于多種攻擊來說依舊易于攻擊，現(xiàn)有安全機(jī)制缺乏阻止攻擊能力。入侵容忍系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)，擴(kuò)展傳統(tǒng)安全系統(tǒng)經(jīng)歷攻擊后能夠生存或可操作。入侵容忍系統(tǒng)的焦點(diǎn)在于面臨攻擊時有能力提供持續(xù)的基本服務(wù)。本文中，我們給出一個多階段數(shù)據(jù)庫損害控制的完整模型，并且設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個多階段數(shù)據(jù)庫損害控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的關(guān)鍵特性是實(shí)現(xiàn)多階段損害控制，因此能夠確保修復(fù)期間不會存在損害漏出。同時能立即控制多個惡意事務(wù)造成的損害，沒有損害漏出，而且對于最終用戶是透明的，因此數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)人員感覺不到損害控制的復(fù)雜。

1多級數(shù)據(jù)庫控制元素

1.1一階段損害控制

可生存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)執(zhí)行一階段損害控制，只對修復(fù)管理鑒別出被破壞的數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行控制，直到它們被修復(fù)。一個被控制的數(shù)據(jù)項(xiàng)不能被新的事務(wù)讀取或更新。

1.2多階段損害控制

可生存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)行多階段損害控制：（1）一旦惡意事務(wù)B被發(fā)現(xiàn)，一組特殊的數(shù)據(jù)項(xiàng)，記做SE，將被立即控制。SE的定義是被B破壞的數(shù)據(jù)集，記做SD，是SE的子集。這個階段叫做最初控制。最初控制應(yīng)該迅速完成。被控制的數(shù)據(jù)集被稱作控制集。為確保最初控制之后沒有損害擴(kuò)散，每一個活動事務(wù)應(yīng)該被回滾到SE被控制之前。（2）整個多階段損害控制過程是一系列控制集，即SE，S1，S2，...，Sk，...,這些集合匯聚到一個空集合￥，SE是最初控制的結(jié)果，而且可能包括很多錯誤控制的未被損害的數(shù)據(jù)項(xiàng)。Si（i>=1）是解除錯誤控制數(shù)據(jù)項(xiàng)或已經(jīng)被修復(fù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)的解除控制操作集合的結(jié)果。作為結(jié)果，當(dāng)i

2應(yīng)對多個惡意事務(wù)的算法設(shè)計(jì)

我們針對多個惡意事務(wù)提出一種多階段控制算法，能夠保證被控制的數(shù)據(jù)庫部分不會有損害泄漏。處理多個惡意事務(wù)的具體算法如下：When系統(tǒng)只有一個惡意事務(wù)Bi正在被修復(fù)，且惡意事務(wù)Bj被發(fā)現(xiàn)：控制操作：（a）回滾所有當(dāng)前活動事務(wù)（b）設(shè)置t2為當(dāng)前時間（c）設(shè)置t1的值為min（tBis，tBjs）。這里tBis和tBjs分別是Bi及Bj開始時間。注意Bj可能早于Bi開始。（d）在U_SET被隨后解除控制操作調(diào)整之后，允許新事務(wù)進(jìn)入。解除控制操作：（1）Case1Bj早于Bi提交（a）從U_SET中移除所有數(shù)據(jù)（b）停止當(dāng)前所有解除控制階段（c）通過掃描Bj開始時間的日志來重啟解除控制階段A、B和C。被重啟的階段現(xiàn)在應(yīng)該處理Bj和Bi，而不是僅僅處理Bi。例如，階段A應(yīng)該只把Bi和Bj都沒破壞的數(shù)據(jù)項(xiàng)放入U_SET。（d）通過掃描Bj開始時間的日志來重啟修復(fù)進(jìn)程（連同解除控制階段D）。被重啟的修復(fù)進(jìn)程現(xiàn)在應(yīng)該處理Bi和Bj。（e）隨時將解除控制的數(shù)據(jù)項(xiàng)放入U_SET。（2）Case2Bj晚于Bi提交If沒有解除控制階段完成這部分包含Bj提交之后執(zhí)行操作的日志的掃描繼續(xù)每一個解除階段，方法是每一個控制階段調(diào)整為不僅僅處理Bi，而是處理Bi和Bj。Else對于每個已經(jīng)掃描到某些Bj提交之后執(zhí)行的操作的解除控制階段（包括修復(fù)進(jìn)程）（a）停止解除控制階段（或修復(fù)進(jìn)程）（b）移除Bj提交之后被更新而且被這個階段（或進(jìn)程）從U_SET中解除控制的數(shù)據(jù)項(xiàng)（c）通過重新掃描Bj開始以后的日志重啟這個解除控制階段（或修復(fù)進(jìn)程）。重啟的階段（或修復(fù)進(jìn)程）現(xiàn)在應(yīng)該處理Bj和Bi上述算法確保所有被惡意事務(wù)引起的損害將在惡意事務(wù)被檢測到的時候立刻被控制，并且在如何時間點(diǎn)，不會有損害從被控制的數(shù)據(jù)庫部分泄漏出去。

3系統(tǒng)組成本系統(tǒng)的主要組成包括：控制執(zhí)行器、解除控制執(zhí)行器。系統(tǒng)的關(guān)鍵操作是通過三個主要事件觸發(fā)的。

3.1控制執(zhí)行器

當(dāng)控制執(zhí)行器從它的消息隊(duì)列里取回一個惡意事務(wù)，它將執(zhí)行算法1中的控制操作。特別的，它將（1）停止執(zhí)行新事務(wù)，（2）中止所有活動事務(wù)，（3）調(diào)整控制時間窗口，（4）在從解除控制器和修復(fù)管理報告U_SET已經(jīng)調(diào)整的“準(zhǔn)備好”消息后，允許新事務(wù)執(zhí)行。由于TRANS_LIST表包括活動事務(wù)的標(biāo)識，控制執(zhí)行器能夠要求DBMS中止這些事務(wù)。因?yàn)槭聞?wù)的開始時間也保持在TRANS_LIST表,調(diào)整控制時間窗口將會很容易。當(dāng)一個新的用戶事務(wù)在上述控制操作完成后到達(dá)時，控制執(zhí)行器需要這樣實(shí)現(xiàn)損害控制：在控制時間窗口內(nèi)更新的任何數(shù)據(jù)項(xiàng)都不允許訪問，除非是U_SET中的對象?？刂乒芾硭惴ㄈ缦滤?。注意損害控制管理的實(shí)現(xiàn)以SQL語句為單位而不是事務(wù)，因?yàn)椋海?）讀提取也是以SQL語句為單位；（2）在某些事務(wù)里某些稍晚的SQL語句執(zhí)行可能依賴于先前的語句；（3）這中方法能夠?qū)崿F(xiàn)更快的控制檢查。對于有多個SQL語句的事務(wù)，我們不檢查任何其他SQL語句的讀操作，就能夠拒絕或延遲這個事務(wù)的訪問。

3.2解除控制執(zhí)行器

解除控制執(zhí)行器負(fù)責(zé)解除控制階段。為了實(shí)現(xiàn)控制，系統(tǒng)需要保持事務(wù)類型間的依賴關(guān)系。特別的，利用“類型圖”表保持類型依賴。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫玉海,孟麗榮.基于多級入侵容忍的數(shù)據(jù)庫安全解決方案[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2005（03）.

第二篇：過程控制系統(tǒng)論文

過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史

“過程控制”是現(xiàn)代工業(yè)自動化的一個重要領(lǐng)域.隨著各類生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)提高,生產(chǎn)過程的連續(xù)化、大型化不斷強(qiáng)化，隨著對過程內(nèi)在規(guī)律的進(jìn)一步了解，以及儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)過程控制技術(shù)獲得了更大的進(jìn)展。《過程控制系統(tǒng)》是過程控制自動化及相關(guān)專業(yè)的一門主要專業(yè)課程。過程控制系統(tǒng)可分為常規(guī)儀表過程控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)兩大類。前者在生產(chǎn)過程自動化中應(yīng)用最早，已有六十余年的發(fā)展歷史，后者是自20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，過程控制已經(jīng)經(jīng)歷了四個階段。

1.基地式控制階段(初級階段)

20世紀(jì)50年代,生產(chǎn)過程自動化主要是憑生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，局限于一般的控制元件及機(jī)電式控制儀器,采用比較笨重的基地式儀表(如自力式溫度控制器,就地式液位控制器等),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備就地分散的局部自動控制。在設(shè)備與設(shè)備之間或同一設(shè)備中的不同控制 系統(tǒng)之間，沒有或很少有聯(lián)系，其功能往往局限于單回路控制。過程控制的目的主要是幾種熱工參數(shù)(如溫度，壓力，流量及液位)的定值控制，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量的穩(wěn)定。時至今日,這類控制系統(tǒng)仍沒有被淘汰，而且還有了新的發(fā)展，但所占的比重大為減小。

2.單元組合儀表自動化階段

20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了單元組合儀表組成的控制系統(tǒng),單元組合儀表有電動和氣動兩大類。所謂單元組合,就是把自動控制系統(tǒng)儀表按功能分成若干單元，依據(jù)實(shí)際控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，因此單元組合儀表使用方便，靈活。單元組合儀表之間用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的信號聯(lián)系，氣動儀表(QDZ系列)為20~100kPa氣壓信號，電動儀表為0~10mA直流電流信號(DDZ—Ⅱ系列）和4～20mA直流電流信號（DDZ—Ⅲ系列）。由于電流信號便于遠(yuǎn)距離傳送，因而實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控與集中操縱控制系統(tǒng),對提高設(shè)備效率和強(qiáng)化生產(chǎn)過程有所促進(jìn)，使用那個了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備日益大型化與連續(xù)化發(fā)展的需要。隨著儀表工業(yè)的迅速發(fā)展,對過程控制對象特性的認(rèn)識，對儀表及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法等都有了較大的進(jìn)步。但從設(shè)計(jì)構(gòu)思來看，過程控制仍處于各控制系統(tǒng)互不關(guān)聯(lián)或關(guān)聯(lián)甚少的定值控制范疇,只是控制的品質(zhì)有了較大的提高。單元組合儀表已延續(xù)了幾十年,目前國內(nèi)還廣泛應(yīng)用。由單元組合儀表組成的控制系統(tǒng),其控制策略主要是PID控制和常用的復(fù)雜控制系統(tǒng)(如串級、均勻、比值、前饋、分程和選擇性控制等）。

3.計(jì)算機(jī)控制的初級階段

20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，最初是直接數(shù)字控制(DDC)實(shí)現(xiàn)集中控制，代替常規(guī)的控制儀表。但由于集中控制的固有缺陷,未能普及與推廣就被集散控制系統(tǒng)(DCS)所替代。DCS在硬件上將控制回路分散化，數(shù)據(jù)顯示，實(shí)時監(jiān)督等功能集中化，有利于安全平穩(wěn)的生產(chǎn)。就控制策略而言，DCS仍以簡單的PID控制為主,再加上一些復(fù)雜的控制算法,并沒有充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的功能。

4.綜合自動化階段

20世紀(jì) 80年代以后出現(xiàn)了二級優(yōu)化控制 ,在DCS的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制。在硬件上采用上位機(jī)和DCS(或電動單元組合儀表)相結(jié)合，構(gòu)成二級計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制。隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，DCS出現(xiàn)了開放式系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)多層次計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的管控一體化系統(tǒng)(CIPS)。同時，以現(xiàn)場總線為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)以微處理器為基礎(chǔ)的現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行全數(shù)字化,雙向和多站通信的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(FCS)。FCS將對控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來革命性變革 ,開辟控制系統(tǒng)的新紀(jì)元。

當(dāng)前自動控制系統(tǒng)發(fā)展的主要特點(diǎn)是:生產(chǎn)裝置實(shí)施先進(jìn)控制成為發(fā)展主流;過程優(yōu)化受到普遍關(guān)注;傳統(tǒng)的DCS正在走向國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的開放式系統(tǒng);綜合自動化系統(tǒng)(CIPS)是發(fā)展方向。

綜合自動化系統(tǒng)，就是包括生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度,操作優(yōu)化,先進(jìn)控制和基層控制等內(nèi)容的遞階控制系統(tǒng)，亦稱管理控制一體化系統(tǒng)(簡稱管控一體化系統(tǒng))。這類自動化系統(tǒng)是靠計(jì)算機(jī)和及其網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的,因此也稱為計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)(CIPS)。這里,“計(jì)算機(jī)集成”指出了它的組成特征，“過程系統(tǒng)”指明了它的工作對象,正好與計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)相對應(yīng),有人也稱之為過程工業(yè)的CIMS。

可以認(rèn)為，綜合自動化是當(dāng)代工業(yè)自動化的主要潮流。它以整體優(yōu)化為目標(biāo),以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)工具，以生產(chǎn)過程的管理和控制的自動化為主要內(nèi)容,將各個自動化 “孤島”綜合集成為一個整體的系統(tǒng)。近二十幾年來，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅猛發(fā)展，加劇了對人類生存環(huán)境的污染，因此,減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的影響也已納入了過程控制的目標(biāo)范圍,綜上所述,過程控制的主要目標(biāo)有保障生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn),達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量，盡可能減少原材料和能源消耗,把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降低到最小程度。由此可見，生產(chǎn)過程自動化是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗、降低成本、改善勞動條件、促進(jìn)文明生產(chǎn)、保證生產(chǎn)安全和提高勞動生產(chǎn)率的重要手段，是20世紀(jì)科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步的特征，是工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。

以上為過程控制系統(tǒng)的歷史，現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展方向。

電專111班

孟陽

120114303113

第三篇：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)論文

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用

xx（沈陽工業(yè)大學(xué) 研究生學(xué)院，遼寧省 沈陽市110000）

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越多的用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，給計(jì)算機(jī)控制技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展，因此，設(shè)計(jì)一個性能良好的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是非常重要的。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件、軟件和控制算法3個方面，一個完整的設(shè)計(jì)還需要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，使系統(tǒng)能長期有效地運(yùn)行。本文的主要目的就是在淺析計(jì)算機(jī)控制技術(shù)原理的同時，對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行描述。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；原理；應(yīng)用

中圖分類號：TP29

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：

The application of computer control technology

xxxxx(Shenyang University of Technology Shenyang 110000)

Abstract: with the development of science and technology, more and more people use computer to realize control.In recent years, computer technology, automatic control technology, measurement and sensor technology, the CRT display technology, communication and network technology and the rapid development of modern microelectronics technology, computer control technology on the development, therefore, to design a good performance of the computer control system is very important.Computer control system includes three aspects: hardware, software and control algorithm, a complete design also need to consider the anti-jamming performance of the system, the system can run effectively for a long time.The main purpose of this article is on the principle of computer control technology of shallow at the same time, the development trend of computer control system is described.Key words: computer control technology;The principle;application

1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。而一個完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)由下列幾部分組成：被控對象、主機(jī)、外部設(shè)備、外圍設(shè)備、自動化儀表和軟件系統(tǒng)。1.1硬件部分

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，就組成了典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)(工業(yè)控制機(jī))和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。1.2 軟件部分

軟件系統(tǒng)是控制機(jī)不可缺少的重要組成部分。只有在適當(dāng)?shù)能浖到y(tǒng)支持下，控制視才能按設(shè)計(jì)的要求正常地工作?？刂茩C(jī)的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)

用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的各種資源管理、信息處理相對 外進(jìn)行聯(lián)系及提供服務(wù)的軟件。例如操作系統(tǒng)、監(jiān)控程序、語言加工系統(tǒng)和診斷 程序等。應(yīng)用軟件是用來使被控對象正常運(yùn)行的控制程序、控制策略及其相應(yīng)的 服務(wù)程序。例如過程監(jiān)視程序、過程控制程序和公用服務(wù)程序等。應(yīng)用軟件是在 系統(tǒng)軟件的支持下編制完成的，它隨被控對象的特性和控制要求不同而異。通常 應(yīng)用軟件由用戶根據(jù)需要自行開發(fā)。隨著計(jì)算機(jī)過程控制技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用 軟件正向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方向發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)的基本控制模塊由制造廠家提供給用 戶，用戶只需根據(jù)控制的要求，經(jīng)過簡單的組態(tài)過程即可生成滿足具體要求的專 用應(yīng)用軟件，大大方便了用戶，縮短了應(yīng)用軟件的開發(fā)周期。提高了應(yīng)用軟件的 可靠性。

2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)上：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除測量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計(jì)算機(jī)，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部 件的混合系統(tǒng)。

（2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除仍有連續(xù)模擬信號之外，還有離散模擬、離散數(shù)字等 多種信號形式。

（3）由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號外，還包含有數(shù)字信號，從而使 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析 和設(shè)計(jì)。

（4）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，修改一個控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的 控制規(guī)律和對控制方案進(jìn)行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性。

（5）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)具有高速的運(yùn)算能力，一個控制器（控制 計(jì)算機(jī)）經(jīng)?？梢圆捎梅謺r控制的方式而同時控制多個回路。

（6）采用計(jì)算機(jī)控制，如分級計(jì)算機(jī)控制、離散控制系統(tǒng)、微機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，便于 實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進(jìn)一步提高。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程

（1）實(shí)時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進(jìn)行檢測和輸入。

（2）實(shí)時控制決策：對采集到的被控量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制 規(guī)律決定進(jìn)一步的的控制過程。

（3）實(shí)時控制：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任 務(wù)。

4.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程計(jì)算機(jī)控制體系的軟件和硬件的組織構(gòu)造是根 據(jù)它聯(lián)系的設(shè)備不一樣，有所改變的，他們的組織結(jié)構(gòu)大致是一樣地，可以涉及 到系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制任務(wù)，軟件設(shè)計(jì)等。4.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

我們依據(jù)體系設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，對體系的軟件，硬件它們的構(gòu) 造再考察它的要求，推算出合適它的的系統(tǒng)，組成一個新的系統(tǒng)。再時間很緊張 的時候可以拿現(xiàn)場的配件組合，再設(shè)計(jì)費(fèi)用不到位的時候工作人員可以組織自己 設(shè)計(jì)的模式，但是要注意化風(fēng)好軟件和硬件的價格及時間，控制體系結(jié)構(gòu)它的概括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本內(nèi)容。4.2控制任務(wù)

我們要對超控設(shè)備進(jìn)行調(diào)研，研究，了解工作程序是再體系設(shè)計(jì)1前應(yīng)該做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任務(wù)，涵蓋體系的終極目標(biāo)，數(shù)據(jù)流量還有準(zhǔn)確度，現(xiàn)場的要求，時間的控制，我們要嚴(yán)格按照計(jì)劃說明操控，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)操作。4.3軟件設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)要依據(jù)體系規(guī)劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時差序關(guān)系，并用合理組成部件表格畫出來。他們是根據(jù)體系組成表格不同的功能，分別規(guī)劃出相應(yīng)的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試，各種表格分別實(shí)驗(yàn)調(diào)試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關(guān)系將他們正確組合、互相連接、實(shí)驗(yàn)和調(diào)試。

4.4現(xiàn)場安裝調(diào)試

首先要按設(shè)計(jì)計(jì)劃合理組裝裝，對體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行大體的演練和比較準(zhǔn)確的演練，結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系的置和儲存數(shù)據(jù)進(jìn)行軟硬件的調(diào)試，他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對演練數(shù)據(jù)進(jìn)行試研的辦法同時進(jìn)行，同時他們要進(jìn)行統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)及推理，仿真物體是這個體系驗(yàn)證的最基本要求，而好的體系的數(shù)據(jù)調(diào)整實(shí)試要在現(xiàn)場進(jìn)行。

5.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器手臂的自動化的沖壓生產(chǎn)線運(yùn)行循環(huán)路線可以簡單概括為：上下料機(jī)構(gòu)板材沖壓。鋼板物料的傳送、線頭板料清洗涂油、鋼板板物料料位置校正、第一臺壓床沖壓、下料機(jī)器手臂提取物料、壓床再次沖壓、依設(shè)計(jì)流程傳到下一個工序、機(jī)器人收取物料并裁剪、把它輸送到下一臺壓床、下一臺機(jī)器人接著提取物料、把物料放到輸送裝置上，工人開始按規(guī)定型號堆積板材。用工業(yè)機(jī)器人的自動化的生產(chǎn)線，會更加符合現(xiàn)再經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求及技術(shù)方面的創(chuàng)新。機(jī)器人手自動的化生產(chǎn)線適用于現(xiàn)在大規(guī)模的生產(chǎn)的各個行業(yè)，也適合已有生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)全自動的業(yè)再次更新，工程機(jī)器人自動的生產(chǎn)線通過改變不同的軟件，它可應(yīng)用于很多車型生產(chǎn)，它的可控制性能很好，工業(yè)機(jī)器人體系組成包括上下料結(jié)構(gòu)、清洗涂油機(jī)體系對各種型號的沖床兼上下料體系、物料輸送體系。各個分體系連接間的電氣化操控是按照統(tǒng)一操做控制和刪減控制的原則，他們再不同附件的操控系統(tǒng)中，他們是應(yīng)用了機(jī)械與構(gòu)建操控的很有代表性的一個組成，他們每個級別都應(yīng)用不一樣的互聯(lián)網(wǎng)工程和軟硬件控制，以達(dá)到不同的設(shè)計(jì)效果實(shí)現(xiàn)自動化。各部分操控體系采用具有現(xiàn)場總線形式的PtC操控方法，他有獨(dú)立操控和智能操控的特點(diǎn)。為確?？刂企w系正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們在車間總的線路全部采用西門子Proflbus總線及di數(shù)字化的局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式包交換技術(shù)體系。每個監(jiān)督控制結(jié)構(gòu)的PiC之間及PiC與上～個機(jī)械間的聯(lián)系全部采用了現(xiàn)代化的集成板的局域電腦互聯(lián)網(wǎng)的分布式包交換技術(shù)，供監(jiān)控體系相互聯(lián)系時應(yīng)用。沖床機(jī)的運(yùn)動中樞應(yīng)連接Ethetnet csrd與機(jī)器人的操控體系聯(lián)網(wǎng)，操控體系與工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)系方式是通過Proflbus．DP的總路線連接的他們實(shí)現(xiàn)了信息的互換和連接。連接體系采用了HMI SIEMENS的觸摸技術(shù)，在每一個可操控的部件上都放置一個顯示屏，它應(yīng)用了Proflbus的數(shù)據(jù)連接。各個部件都安裝了信息指示燈和緊急開關(guān)，屏幕可看到系統(tǒng)信息及顯示錯誤出現(xiàn)在那里，與這個設(shè)備有聯(lián)系的的i＼O 信號在HMi上顯示，他們以紅燈和黃燈區(qū)分。系統(tǒng)如果發(fā)現(xiàn)哪里有情況，將會鳴笛警報，顯示屏上將會出現(xiàn)問題出現(xiàn)在那里，以便維修人員查找。這個體系還有演練數(shù)字場景的能力，在磨擬演練中，它的壓力和轉(zhuǎn)動速度可能會影響到生產(chǎn)還有可能會發(fā)生操作控制與機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不同步的可能，體系是通機(jī)器人的離線程序控制的機(jī)器人的運(yùn)行路線，來減少生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)休整周期。機(jī)器人沖壓設(shè)備再生產(chǎn)中使用面很廣，他改變了傳統(tǒng)的勞動模式，改善了勞動條件及強(qiáng)度，確保了生產(chǎn)的安全，提高生產(chǎn)的進(jìn)度及產(chǎn)品的合格率，它不但材料的生產(chǎn)流程還減少了浪費(fèi)，節(jié)約了時間，縮小了生產(chǎn)成本，隨著生產(chǎn)線的制作、調(diào)試設(shè)備的周期設(shè)計(jì)時間不斷提前，機(jī)器人自動化生產(chǎn)線越來越為汽車主機(jī)廠所接受，成為沖壓自動化生產(chǎn)線的主流。

6.豎爐球團(tuán)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

結(jié)合球團(tuán)生產(chǎn)的特點(diǎn)，將豎爐球團(tuán)T藝分解為四組，即配料烘干組、潤磨旁路組、造球組、豎爐組根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況。系統(tǒng)的控制設(shè)備主要分布在總控室和現(xiàn)場設(shè)備控制站，其中豎爐組控制箱全部放在總控室。按照豎爐自動系統(tǒng)的控制要求和各設(shè)備的功能，系統(tǒng)可分為四層，各層設(shè)備和功能如下。

第一層為處于系統(tǒng)底層—— 檢測元器件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該層主要有電動蝶閥、放散閥、各種儀器儀表、變頻器以及快切閥等。主要完成生產(chǎn)設(shè)備的操作和工藝參數(shù)的監(jiān)測，執(zhí)行來自PLC的程序指令，并做出相應(yīng)的操作或顯示實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)。

第二層為PLC控制層，包括CPU模塊，PS模塊，DI、DO、AI、AO模塊，ET200M模塊和各種網(wǎng)絡(luò)通信接口適配器等 主要完成整個系統(tǒng)PLC站的控制網(wǎng)絡(luò)集成，負(fù)責(zé)接收從設(shè)備層傳送的信息、數(shù)據(jù)和上位機(jī)控制的命令，并將這些命令再反饋到設(shè)備層，完成中央信息層與設(shè)備層之間的信息、數(shù)據(jù)、命令傳輸及交換

第三層為中央信息層，即上位機(jī)控制層。監(jiān)控上位機(jī)是j臺研華IPC一610H工控機(jī)(配有Windowsxp操作系統(tǒng)，并安裝STEP75．4西門子編程軟件和組態(tài)軟件)，一臺為操作員站，一臺為T程師站，另外一臺作為操作員站和工程師站的熱備；兩臺彩色噴墨打印機(jī)和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等組成。通過上位機(jī)，操作人員可以遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場各設(shè)備的運(yùn)行，完成實(shí)時監(jiān)測參數(shù)和現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制，歷史數(shù)據(jù)的記錄、查看，報警與故障的提示和處理等功能

第四層為網(wǎng)絡(luò)和其他外部保護(hù)設(shè)備 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、不間斷電源(UPS)、信號避雷器和隔離器，用于發(fā)生斷電、雷擊或電磁干擾等情況，各種設(shè)備仍能安全穩(wěn)定地運(yùn)行且信號正確無誤傳送。

7.總結(jié)

計(jì)算機(jī)控制就是用計(jì)算機(jī)對一個動態(tài)對象或過程進(jìn)行控制。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，用計(jì)算機(jī)代替自動控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，這是對自動控制系統(tǒng)所使用的技術(shù)裝備的一種革新。通過大量的閱讀關(guān)于計(jì)算機(jī)控制的文章，了解到了計(jì)算機(jī)控制與我們密切相關(guān)，無處不在。也隨著社會的發(fā)展，人們也越來使用計(jì)算機(jī)來控制，對與一些企業(yè)來說使用計(jì)算機(jī)控制，雖然技術(shù)或者一些儀器需要大量的資金，但是從長遠(yuǎn)方面來看，它節(jié)省了人力物力。從算機(jī)控制的技術(shù)應(yīng)用的方面的考慮，我認(rèn)為計(jì)算機(jī)控制的技術(shù)發(fā)展?jié)摿€是很大的，值得我們?nèi)W(xué)習(xí)去研究?？傊S著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展，計(jì)算機(jī)的操作控制正逐步的進(jìn)入到生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。所以我們要不斷創(chuàng)新改革，創(chuàng)作出一個更好的控制體系是非常有意義的。

參考文獻(xiàn)

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第四篇：數(shù)據(jù)庫課程論文

數(shù)據(jù)庫課程小論文

10級 電技九班 丁鵬 2010212024

內(nèi)容摘要：

數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，它產(chǎn)生于距今五十年前，隨著信息技術(shù)和市場的發(fā)展，特別是二十世紀(jì)九十年代以后，數(shù)據(jù)管理不再僅僅是存儲和管理數(shù)據(jù)，而轉(zhuǎn)變成用戶所需要的各種數(shù)據(jù)管理的方式。數(shù)據(jù)庫有很多種類型，從最簡單的存儲有各種數(shù)據(jù)的表格到能夠進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都在各個方面得到了廣泛的應(yīng)用。

本課程主要講解了數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)概念、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫保護(hù)技術(shù)；介紹了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的最新研究領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展。

關(guān)鍵字：

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、SQL server數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

二．課程主要內(nèi)容和基本原理：

（一）.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是由數(shù)據(jù)庫及其管理軟件組成的系統(tǒng)。它是為適應(yīng)數(shù)據(jù)處理的需要而發(fā)展起來的一種較為理想的數(shù)據(jù)處理的核心機(jī)構(gòu)。它是一個實(shí)際可運(yùn)行的存儲、維護(hù)和應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，是存儲介質(zhì)、處理對象和管理系統(tǒng)的集合體。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常由軟件、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理員組成。其軟件主要包括操作系統(tǒng)、各種宿主語言、實(shí)用程序以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)的插入、修改和檢索均要通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行。數(shù)據(jù)管理員負(fù)責(zé)創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)整個數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)能被任何有權(quán)使用的人有效使用。數(shù)據(jù)庫管理員一般是由業(yè)務(wù)水平較高、資歷較深的人員擔(dān)任。

數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，數(shù)據(jù)的共享性好，數(shù)據(jù)的獨(dú)立性好，數(shù)據(jù)存儲粒度小，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，為用戶提供了友好的接口。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)模型,現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均是基于某種數(shù)據(jù)模型的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。

（二）.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫的大型軟件，用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫，簡稱dbms。它對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。用戶通過dbms訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫管理員也通過dbms進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作。它可使多個應(yīng)用程序和用戶用不同的方法在同時或不同時刻去建立，修改和詢問數(shù)據(jù)庫。DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言DDL與數(shù)據(jù)操作語言，供用戶定義數(shù)據(jù)庫的模式結(jié)構(gòu)與權(quán)限約束，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的追加、刪除等操作。

1.數(shù)據(jù)定義：DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言DDL，供用戶定義數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)、兩級映像以及完整性約束和保密限制等約束。DDL主要用于建立、修改數(shù)據(jù)庫的庫結(jié)構(gòu)。DDL所描述的庫結(jié)構(gòu)僅僅給出了數(shù)據(jù)庫的框架，數(shù)據(jù)庫的框架信息被存放在數(shù)據(jù)字典（Data Dictionary）中。

2.數(shù)據(jù)操作：DBMS提供數(shù)據(jù)操作語言DML，供用戶實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的追加、刪除、更新、查詢等操作。

3.數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理：數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理功能是DBMS的運(yùn)行控制、管理功能，包括多用戶環(huán)境下的并發(fā)控制、安全性檢查和存取限制控制、完整性檢查和執(zhí)行、運(yùn)行日志的組織管理、事務(wù)的管理和自動恢復(fù)，即保證事務(wù)的原子性。這些功能保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.數(shù)據(jù)組織、存儲與管理：DBMS要分類組織、存儲和管理各種數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)字典、用戶數(shù)據(jù)、存取路徑等，需確定以何種文件結(jié)構(gòu)和存取方式在存儲級上組織這些數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)組織和存儲的基本目標(biāo)是提高存儲空間利用率，選擇合適的存取方法提高存取效率。

5.數(shù)據(jù)庫的保護(hù)：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是信息社會的戰(zhàn)略資源，隨數(shù)據(jù)的保護(hù)至關(guān)重要。DBMS對數(shù)據(jù)庫的保護(hù)通過4個方面來實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫的完整性控制、數(shù)據(jù)庫安全性控制。DBMS的其他保護(hù)功能還有系統(tǒng)緩沖區(qū)的管理以及數(shù)據(jù)存儲的某些自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制等。

6.數(shù)據(jù)庫的維護(hù)：這一部分包括數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)載入、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)儲、數(shù)據(jù)庫的重組合重構(gòu)以及性能監(jiān)控等功能，這些功能分別由各個使用程序來完成。

7.通信：DBMS具有與操作系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)處理、分時系統(tǒng)及遠(yuǎn)程作業(yè)輸入的相關(guān)接口，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的傳送。對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，還應(yīng)該包括DBMS與網(wǎng)絡(luò)中其他軟件系統(tǒng)的通信功能以及數(shù)據(jù)庫之間的互操作功能。

（三）.SQL Server數(shù)據(jù)庫:

Microsoft SQL Server是一個高性能的、多用戶的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；它是專為客戶/服務(wù)器計(jì)算環(huán)境設(shè)計(jì)的，是當(dāng)前最流行的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器系統(tǒng)之一；它提供的內(nèi)置數(shù)據(jù)復(fù)制功能、強(qiáng)盜的管理工具和開放式的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)為基于事務(wù)的企業(yè)級信息管理方案提供了一個卓越平臺。

在 SQL Server數(shù)據(jù)庫中、數(shù)據(jù)被組織為用戶可以看得見的邏輯部件，這些邏輯組件主要包括基本表、視圖、存儲過程、觸發(fā)器和用戶等。

SQL Server 將用戶可以看得到的這些邏輯組件物理地存儲在磁盤上的操作系統(tǒng)文件中。作為普通用戶只需要關(guān)心邏輯組件的存在，二它們的物理實(shí)現(xiàn)在很大程度上是透明的，一般只有數(shù)據(jù)庫管理員需要了解和處理數(shù)據(jù)庫的物理實(shí)現(xiàn)。

每個SQL Server 實(shí)例包括四個系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（master、model、tempdb和msdb）以及一個或多個用戶數(shù)據(jù)庫。根據(jù)定義的安全權(quán)限，每個SQL Server 實(shí)例都可以使所有連接到實(shí)例的用戶使用該實(shí)例上的所有數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)庫是建立在操作系統(tǒng)文件上的，SQL Server在發(fā)出CREATE DATABASE 命令建立數(shù)據(jù)庫時，會同時發(fā)出建立操作系統(tǒng)文件、申請物理存儲空間的請求；當(dāng)CREATE DATABASE 命令成功以后，在物理上和邏輯上都建立了一個新的數(shù)據(jù)庫；然后就可以在數(shù)據(jù)庫中建立各種用戶所需要的邏輯組件，如基本表、視圖等。

（四）.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求（信息要求和處理要求）。在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域內(nèi)，常常把使用數(shù)據(jù)庫的各類系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。

1.需求分析：

調(diào)查和分析用戶的業(yè)務(wù)活動和數(shù)據(jù)的使用情況，弄清所用數(shù)據(jù)的種類、范圍、數(shù)量以及它們在業(yè)務(wù)活動中交流的情況，確定用戶對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的使用要求和各種約束條件等，形成用戶需求規(guī)約。

2.概念設(shè)計(jì)：

對用戶要求描述的現(xiàn)實(shí)世界(可能是一個工廠、一個商場或者一個學(xué)校等)，通過對其中住處的分類、聚集和概括，建立抽象的概念數(shù)據(jù)模型。這個概念模型應(yīng)反映現(xiàn)實(shí)世界各部門的信息結(jié)構(gòu)、信息流動情況、信息間的互相制約關(guān)系以及各部門對信息儲存、查詢和加工的要求等。所建立的模型應(yīng)避開數(shù)據(jù)庫在計(jì)算機(jī)上的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，用一種抽象的形式表示出來。以擴(kuò)充的實(shí)體—（E-R模型）聯(lián)系模型方法為例，第一步先明確現(xiàn)實(shí)世界各部門所含的各種實(shí)體及其屬性、實(shí)體間的聯(lián)系以及對信息的制約條件等，從而給出各部門內(nèi)所用信息的局部描述(在數(shù)據(jù)庫中稱為用戶的局部視圖)。第二步再將前面得到的多個用戶的局部視圖集成為一個全局視圖，即用戶要描述的現(xiàn)實(shí)世界的概念數(shù)據(jù)模型。

3.邏輯設(shè)計(jì)

主要工作是將現(xiàn)實(shí)世界的概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)庫的一種邏輯模式，即適應(yīng)于某種特定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的邏輯數(shù)據(jù)模式。與此同時，可能還需為各種數(shù)據(jù)處理應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯子模式。這一步設(shè)計(jì)的結(jié)果就是所謂“邏輯數(shù)據(jù)庫”。

4.物理設(shè)計(jì)：

根據(jù)特定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所提供的多種存儲結(jié)構(gòu)和存取方法等依賴于具體計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)物理設(shè)計(jì)措施，對具體的應(yīng)用任務(wù)選定最合適的物理存儲結(jié)構(gòu)(包括文件類型、索引結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的存放次序與位邏輯等)、存取方法和存取路徑等。這一步設(shè)計(jì)的結(jié)果就是所謂“物理數(shù)據(jù)庫”。

5.驗(yàn)證設(shè)計(jì)：

在上述設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，收集數(shù)據(jù)并具體建立一個數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行一些典型的應(yīng)用任務(wù)來驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的正確性和合理性。一般，一個大型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程往往需要經(jīng)過多次循環(huán)反復(fù)。當(dāng)設(shè)計(jì)的某步發(fā)現(xiàn)問題時，可能就需要返回到前面去進(jìn)行修改。因此，在做上述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時就應(yīng)考慮到今后修改設(shè)計(jì)的可能性和方便性。

6.運(yùn)行與維護(hù)設(shè)計(jì)：

在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正式投入運(yùn)行的過程中，必須不斷地對其進(jìn)行調(diào)整與修改。

（五）、應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展

應(yīng)用領(lǐng)域

1．多媒體數(shù)據(jù)庫

這類數(shù)據(jù)庫主要存儲與多媒體相關(guān)的數(shù)據(jù)，如聲音、圖像和視頻等數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)最大的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)連續(xù)，而且數(shù)據(jù)量比較大，存儲需要的空間較大。

2．移動數(shù)據(jù)庫

該類數(shù)據(jù)庫是在移動計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上發(fā)展起來的，如筆記本電腦、掌上計(jì)算機(jī)等。該數(shù)據(jù)庫最大的特點(diǎn)是通過無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?。移動?shù)據(jù)庫可以隨時隨地地獲取和訪問數(shù)據(jù)，為一些商務(wù)應(yīng)用和一些緊急情況帶來了很大的便利。

3．空間數(shù)據(jù)庫

這類數(shù)據(jù)庫目前發(fā)展比較迅速。它主要包括地理信息數(shù)據(jù)庫（又稱為地理信息系統(tǒng)，即GIS）和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）數(shù)據(jù)庫。其中地理信息數(shù)據(jù)庫一般存儲與地圖相關(guān)的信息數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫一般存儲設(shè)計(jì)信息的空間數(shù)據(jù)庫，如機(jī)械、集成電路以及電子設(shè)備設(shè)計(jì)圖等。

4．信息檢索系統(tǒng)

信息檢索就是根據(jù)用戶輸入的信息，從數(shù)據(jù)庫中查找相關(guān)的文檔或信息，并把查找的信息反饋給用戶。信息檢索領(lǐng)域和數(shù)據(jù)庫是同步發(fā)展的，它是一種典型的聯(lián)機(jī)文檔管理系統(tǒng)或者聯(lián)機(jī)圖書目錄。

5．分布式信息檢索

這類數(shù)據(jù)庫是隨著Internet的發(fā)展而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫。它一般用于因特網(wǎng)及遠(yuǎn)距離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。特別是隨著電子商務(wù)的發(fā)展，這類數(shù)據(jù)庫發(fā)展更加迅猛。許多網(wǎng)絡(luò)用戶（如個人、公司或企業(yè)等）在自己的計(jì)算機(jī)中存儲信息，同時希望通過網(wǎng)絡(luò)使用發(fā)送電子郵件、文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄方式和別人共享這些信息。分布式信息檢索滿足了這一要求。

6．專家決策系統(tǒng)

專家決策系統(tǒng)也是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的一部分。由于越來越多的數(shù)據(jù)可以聯(lián)機(jī)獲取，特別是企業(yè)通過這些數(shù)據(jù)可以對企業(yè)的發(fā)展作出更好的決策，以使企業(yè)更好地運(yùn)行。由于人工智能的發(fā)展，使得專家決策系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛。

發(fā)展趨勢

隨著信息管理內(nèi)容的不斷擴(kuò)展，出現(xiàn)了豐富多樣的數(shù)據(jù)模型（層次模型，網(wǎng)狀模型，關(guān)系模型，面向?qū)ο竽Ｐ?，半結(jié)構(gòu)化模型等），新技術(shù)也層出不窮（數(shù)據(jù)流，Web數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)挖掘等）。目前每隔幾年，國際上一些資深的數(shù)據(jù)庫專家就會聚集一堂，探討數(shù)據(jù)庫研究現(xiàn)狀，存在的問題和未來需要關(guān)注的新技術(shù)焦點(diǎn)。過去已有的幾個類似報告包括：1989 年Future Directions inDBMS Research-The Laguna BeachParticipants，1990 年DatabaseSystems : Achievements and Opportunities，1995 年的Database 1991：W.H.Inmon 發(fā)表了《構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫》

三．心得體會：

在做完這次課程論文后，讓我再次加深了對數(shù)據(jù)庫的組成原理的理解，對數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建也有更深層次的體會。數(shù)據(jù)庫的每一次發(fā)展，都凝聚著人類的智慧和辛勤勞動，每一次創(chuàng)新都給人類帶來了巨大的進(jìn)步。數(shù)據(jù)庫從早期的簡單功能，到現(xiàn)在的復(fù)雜操作，都是一點(diǎn)一滴發(fā)展起來的。這種層次化的讓我體會到了，凡事要從小做起，無數(shù)的‘小’便成就了‘大’。

四．參考文獻(xiàn)：

<<數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及應(yīng)用>> 崔巍

<<數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論 >>

王珊

第五篇：電廠廢水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究范文

電廠廢水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

一、項(xiàng)目簡介

本電廠廢水處理控制系統(tǒng)項(xiàng)目所在地位于山西省霍州市?；糁莅l(fā)電廠于1967年1月由水利電力部批準(zhǔn)籌建，采用火力發(fā)電，裝機(jī)容量40萬千瓦，年發(fā)電量25億千瓦·時，主要擔(dān)負(fù)著山西中南部地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活用電，是山西電網(wǎng)的主力電廠。

霍州發(fā)電廠建設(shè)時正處于中國發(fā)展的特殊年代，在選廠、設(shè)計(jì)、設(shè)備選購、施工、安裝和投產(chǎn)發(fā)電等方面追求簡易發(fā)電，給安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)留下先天缺陷。由于火力發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶，因此每天的工業(yè)廢水如果直接排放，不僅浪費(fèi)水資源，而且會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

以 往的廢水處理系統(tǒng)采用人工手動控制，造成人員工作強(qiáng)度大，控制效率低，控制工藝落后。本次項(xiàng)目采用全新的自動控制系統(tǒng)和監(jiān)控技術(shù)可以克服以前人工控制精度 低、運(yùn)行操作繁瑣、誤操作可能性大等缺點(diǎn)，該系統(tǒng)的廢水處理工藝流程具有一定的先進(jìn)性，達(dá)到了電廠廢水零排放，大大提高了水的利用率。同時可以通過網(wǎng)絡(luò)把 監(jiān)控數(shù)據(jù)融入整個電廠的自動化管理中，節(jié)省人力物力，便于集中管理。通過本自動控制系統(tǒng)把處理過的廢水再納入整個電廠的水循環(huán)中，提高電廠用水的效率，節(jié) 約成本，提高了整體的經(jīng)濟(jì)效益。使電廠的自動化管理和自動化控制生產(chǎn)方面達(dá)到一個新的高度。

圖1 霍州發(fā)電廠污水處理池外景

二、系統(tǒng)介紹

1． 項(xiàng)目工藝簡介

本次項(xiàng)目的主要任務(wù)包括含煤廢水的回放、化學(xué)再生廢水收集、主廠房內(nèi)系統(tǒng)優(yōu)化消防、生活水系統(tǒng)隔離、生活污水及工業(yè)廢水回用工程。采用一定的污水處理工藝，并通過自動化控制達(dá)到預(yù)期規(guī)定的控制指標(biāo)。整個廢水處理系統(tǒng)由收集池、調(diào)節(jié)水池、凈化器、污泥池、清水池等部分組成，在廢水處理過程中，我們將系統(tǒng)劃分為五個子系統(tǒng)來處理，分別為：凈水系統(tǒng)、儲藥系統(tǒng)、過渡調(diào)節(jié)系統(tǒng)、清水回用系統(tǒng)以及污泥濃縮系統(tǒng)。電廠的廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖如圖2所示：圖中的圓代表收集水泵；長方形代表集水池；長圓罐代表一體化凈化器，系統(tǒng)中共有四個凈化器，其余三個在圖中省略。箭頭的指向代表廢水的流向，其流向?yàn)閺淖笸摇?/p>

圖

2電廠廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖

2．項(xiàng)目方案

為保證廢水處理系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，該項(xiàng)目中控制器、執(zhí)行器、監(jiān)控組態(tài)部分均采用西門子系列產(chǎn)品，主要有以下幾部分：

a.負(fù)載電源模塊(PS)：PS 307 b.接口模塊(IM)：IM360，IM361 c.中央處理單元(CPU)：CPU315-2DP

d.信號模塊(SM)：數(shù)字量輸入模塊SM321，數(shù)字量輸出模塊SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332

e.執(zhí)行器：MicroMaster430/420變頻器

f.監(jiān)控組態(tài)軟件：WINCC(Windows Control Center)6.0

三、控制系統(tǒng)構(gòu)成

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括PLC控制系統(tǒng)部分，系統(tǒng)采集與執(zhí)行器控制部分以及上位機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

圖

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

1． 系統(tǒng)硬件配置

在電廠污水處理控制系統(tǒng)中，根據(jù)用戶要求及實(shí)際情況分析，我們采用西門子公司的S7-300系列產(chǎn)品來完成此項(xiàng)目。參照西門子公司提供的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)，以S7-300系列中的CPU315-2DP實(shí)現(xiàn)控制功能，由于該系統(tǒng)模擬及數(shù)字輸入輸出量較多，采用接口模塊IM360、IM361（主機(jī)架使用IM360，擴(kuò)展機(jī)架使用IM361）連接擴(kuò)展的信號模塊滿足系統(tǒng)要求，其中信號模塊包括若干數(shù)字量輸入模塊 SM321，數(shù)字量輸出模塊 SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332。

現(xiàn)場多臺工作泵采用西門子MicroMaster430變頻器，MicroMaster430變頻器除了具有第四代變頻器的特點(diǎn)以外，還具有應(yīng)用于風(fēng)機(jī)和泵類的硬件和軟件特征，尤其適合用于風(fēng)機(jī)和水泵負(fù)載的控制。使用此種型號的變頻器可以節(jié)約能源消耗，降低運(yùn)行噪聲，對環(huán)境起到很好的保護(hù)作用。

電廠污水處理控制系統(tǒng)的輸入輸出信號主要分成4個部分，放在三個相連的導(dǎo)軌上：

? 模擬量輸入：一站集水池液位，二站集水池液位，清水池液位，污泥池液位，過渡水池液位，溶藥箱液位，流量計(jì)和四個進(jìn)化器的濁度和壓差。

? 模擬量輸出：四個控制變頻器（一站收集水泵、回用水泵、加藥計(jì)量泵a、加藥計(jì)量泵b）。? 數(shù)字量輸入：分為各個水泵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，故障反饋信號，手/自動選擇信號；各個閥門的手動開，關(guān)控制信號，故障反饋信號和手/自動選擇信號。

? 數(shù)字量輸出：分別為對各個水泵、風(fēng)機(jī)的開、關(guān)、復(fù)位輸出控制信號；各個閥門的開，關(guān)輸出控制信號；變頻器的啟動，復(fù)位控制信號。

系統(tǒng)配置了操作員站和工程師站，操作員站的上位機(jī)采用研華科技的610H工控機(jī)，監(jiān)控系統(tǒng)使用西門子WINCC監(jiān)控組態(tài)軟件，它不僅能很好的支持S7系列的CPU，還集成了多種網(wǎng)絡(luò)連接方式，使上位機(jī)與自動化系統(tǒng)的連接工作非常方便。而且它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息報警、過程值歸檔以及報表打印等模塊，具有高性能的過程耦合、快速的畫面更新、以及可靠的數(shù)據(jù)管理功能。圖4所示為WINCC組態(tài)示意圖。

圖4 WINCC組態(tài)示意圖

2．控制方案選擇

在采用本系統(tǒng)實(shí)施方案前，客戶擬采用CPU315模塊及通信處理器模塊CP343-1實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求，由于CP343-1有其自身的處理器可連接SIMATIC S7-300和工業(yè)以太網(wǎng)等，可獨(dú)立處理數(shù)據(jù)通信，這樣使得系統(tǒng)可擴(kuò)展性增強(qiáng)。由于考慮到項(xiàng)目總體預(yù)算及成本，本方案將前方案中CPU315模塊換為CPU315-2DP，并省去通信處理器模塊CP343-1，這樣既滿足了系統(tǒng)要求，又減少了系統(tǒng)模塊，綜合計(jì)算后為項(xiàng)目開發(fā)節(jié)約了不少硬件開支。

四、控制系統(tǒng)完成的功能

1．控制系統(tǒng)功能及指標(biāo)（1）軟件實(shí)現(xiàn)

根據(jù)工藝，整個系統(tǒng)的程序由下列幾個部分組成：1#集水池、2#集水池、清水池、調(diào)節(jié)水池、凈化器正洗、凈化器反洗、加藥、凈化器停止。每個程序都可以單獨(dú)控制和單獨(dú)運(yùn)行，同時每個程序又是系統(tǒng)的組成部分，它們之間互相有數(shù)據(jù)的傳輸。它們組合在一起動作就構(gòu)成了完整的PLC控制系統(tǒng)程序。下圖5為工業(yè)部分現(xiàn)場圖：

圖5 工業(yè)現(xiàn)場

程序中編程采用STEP 7軟件。這套軟件不僅是一個簡單的程序編寫軟件，還集成了硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、系統(tǒng)調(diào)試、項(xiàng)目管理等各種功能，使項(xiàng)目的實(shí)施更加方便。在本控制系統(tǒng)的完成過程中，主要進(jìn)行了以下幾部分的程序設(shè)計(jì)（如圖6）：

圖6 項(xiàng)目OB1中程序結(jié)構(gòu)圖

圖6中：DB11-DB14： 對應(yīng)四個凈化器的正洗背景數(shù)據(jù)塊

DB15-DB18： 對應(yīng)四個凈化器的反洗背景數(shù)據(jù)塊 DB19-DB22： 對應(yīng)四個凈化器的停止背景數(shù)據(jù)塊 ? 由 廢水處理的工藝流程可以知道，廢水在經(jīng)過一系列的水池后最終進(jìn)入四個廢水凈化器，在凈化器里經(jīng)過工藝的處理后排放到清水池中。從程序角度看，四個廢水凈化 器的控制流程一致，因此沒有必要為每個凈化器編寫一段代碼，只需編寫一個函數(shù)塊，讓它們都調(diào)用即可。為此，對于在凈化器中的正洗、反洗和停止流程都編寫了 一個程序塊，分別是FB11，F(xiàn)B12，F(xiàn)B13。對于每個凈化器來說只要分別調(diào)用相同的函數(shù)塊就行，對于每個凈化器中不同狀態(tài)的數(shù)據(jù)是利用其不同的數(shù)據(jù)塊來加以區(qū)別的。這樣在整個程序中即保持了流程的統(tǒng)一性，即減少了程序代碼，節(jié)約了存儲空間，又方便維護(hù)和修改。

? 模擬量信號因?yàn)槠湓趥鬏斶^程中有可能會受到其它信號的干擾，而可能出現(xiàn)較大幅度的瞬間變化，而這些值對于系統(tǒng)來說是毫無用處的，甚至有些還可能引起系統(tǒng)的異常運(yùn)行。由于模擬量總是隨著時間連續(xù)變化的，所以可以利用濾波算法把瞬間變化的干擾信號過濾掉，把有用的數(shù)據(jù)傳輸給PLC控制系統(tǒng)處理。在廢水處理控制系統(tǒng)中由于所要求數(shù)據(jù)處理速度不快，精度也是不要求太高，只是為了防止突然間信號的瞬間變化影響到系統(tǒng)中程序?qū)λ|(zhì)，濁度的判斷，所以在系統(tǒng)中使用算術(shù)平均濾波算法，算法處理簡單，可靠性高，程序編寫方便。在程序中定義了FB21作為濾波處理算法的功能塊，相當(dāng)于函數(shù)一樣，參數(shù)的傳遞是Analog_in變量，返回值是Analog_out變量。事實(shí)證明這種算法已經(jīng)能夠滿足現(xiàn)場的實(shí)際需要，取得了良好的效果。

? 本控制系統(tǒng)使用的CPU 315-2DP中沒有集成相應(yīng)的系統(tǒng)功能塊，故程序中使用FB41 “CONT_C”作為PID控制功能塊。CONT_C可以在S7系列PLC中實(shí)現(xiàn)對于連續(xù)輸入輸出變量的PID控制。CONT_C中的PID控制環(huán)節(jié)為增量式PID環(huán)節(jié)，相關(guān)參數(shù)可以通過輸入?yún)?shù)進(jìn)行實(shí)時調(diào)整。PID控制程序塊與模擬量濾波算法一樣都放在定時中斷OB35中，它們一個是輸入濾波，一個是輸出控制，這樣可以準(zhǔn)確地掌握程序運(yùn)行時間，提高控制精度。

（2）硬件實(shí)現(xiàn)

電廠污水處理控制系統(tǒng)的輸入輸出信號主要分成4個部分，分別為模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出，并放在三個相連的導(dǎo)軌上，如圖7所示：

圖7 實(shí)際系統(tǒng)的機(jī)架結(jié)構(gòu)圖

輸入輸出的硬件接口是也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分，它反映的是PLC輸入輸出與現(xiàn)場設(shè)備之間的連接，只有正確連接安裝才能使得PLC讀取到數(shù)字量和模擬量，連接方法的不同可以有效地防止現(xiàn)場的干擾，保證數(shù)據(jù)的正確性。對于SM321的數(shù)字輸入量模塊，在15-25V直流電壓以內(nèi)都能檢測到信號。由于現(xiàn)場的執(zhí)行器也是發(fā)出的直流信號，因此把其直接和現(xiàn)場的開關(guān)設(shè)備連接來接收開關(guān)信號量，圖8給出了的數(shù)字量輸入模塊接口示意圖。

圖8 數(shù)字量輸入接線原理圖

數(shù)字量輸出選用晶體管輸出模塊SM322，晶體管輸出的響應(yīng)時間短、壽命長、輸出口密度高，但是其只能帶直流負(fù)載而且?guī)лd能力弱。同時為了使PLC的輸出和現(xiàn)場回路之間隔離，在輸出端使用了繼電器，通過繼電器觸點(diǎn)控制現(xiàn)場負(fù)載。這樣使控制器與現(xiàn)場達(dá)到了電氣隔離的作用，大大提高了系統(tǒng)的安全性，同時也使輸出口帶載能力得到了大大的增強(qiáng)。在繼電器旁邊加二極管泄放反電勢能量，起到保護(hù)輸出口的作用。圖9給出了數(shù)字量輸出模塊接口示意圖。

圖9 數(shù)字量輸出接線原理圖

SM331采用4-20mA電流輸入連接到傳感器上，采集系統(tǒng)模擬量數(shù)據(jù)。圖10給出了模擬量輸入模塊接口示意圖。

圖10 模擬量輸入接線原理圖

SM332輸出0-10v電壓連接到變頻器直接給控制信號。圖11給出了模擬量輸出模塊接口示意圖。

圖11 模擬量輸出接線原理圖

2．系統(tǒng)的監(jiān)控與管理

系統(tǒng)采用WINCC5.2監(jiān)控組態(tài)軟件在研華科技的610H工控機(jī)上實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與管理，為生產(chǎn)與安全帶來極大的方便。

經(jīng)過設(shè)計(jì)，整個監(jiān)控系統(tǒng)提供了如下的功能：(1)在線自動監(jiān)視

系統(tǒng)可對廢水處理裝置的各項(xiàng)儀表數(shù)據(jù)實(shí)時的在線監(jiān)視，并且生動直觀的反應(yīng)在監(jiān)控界面上面。系統(tǒng)的刷新數(shù)據(jù)是1秒，歷史的保存間隔是2分鐘。圖12為廢水處理系統(tǒng)工藝監(jiān)控界面。

圖12 廢水處理系統(tǒng)工藝監(jiān)控界面

(2)在線手動控制

系統(tǒng)可提供在線實(shí)時的對參與控制的各電動閥門和泵的手動控制操作。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行中需要進(jìn)行維護(hù)或執(zhí)行其它控制時，可以在線實(shí)時的對各個設(shè)備手動的單獨(dú)控制，而不影響其它設(shè)備的正常自動運(yùn)行。

(3)工藝參數(shù)在線實(shí)時設(shè)定

系統(tǒng)可以提供在線的實(shí)時參數(shù)修改，當(dāng)在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)工藝需要改進(jìn)或其它問題，可以由操作員在線改變系統(tǒng)的參數(shù)，以使系統(tǒng)工作在最優(yōu)的控制狀態(tài)中，如圖13。

圖13 工藝參數(shù)設(shè)定

(4)故障診斷和報警 系統(tǒng)可對以下故障自動診斷，并發(fā)出預(yù)防性的報警。

報警高限：實(shí)時參數(shù)異常偏大，大于設(shè)定值，是該監(jiān)測點(diǎn)處于高報警。報警底限：實(shí)時參數(shù)異常偏小，小于設(shè)定值，是該監(jiān)測點(diǎn)處于低報警。

報警：當(dāng)實(shí)時參數(shù)出現(xiàn)異常時，相應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)通過顏色的變化，提醒操作員注意，進(jìn)行相關(guān)的操作，若需要可以配合聲音報警。故障報警界面如圖14。

圖14 故障報警界面

(5)利用歷史曲線查詢分析遠(yuǎn)程模擬量的情況

利用歷史曲線，可隨時針對各個運(yùn)行點(diǎn)的情況，結(jié)合本時間各監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的運(yùn)行情況，凈水器的運(yùn)行狀態(tài)。

運(yùn)行過程中，系統(tǒng)將自動生成數(shù)據(jù)報表，并將數(shù)據(jù)報表保存在歷史數(shù)據(jù)庫中，以便隨時查詢歷史記錄。圖15所示為趨勢曲線界面。

圖15 趨勢曲線界面

(6)報表的打印

報表打印可以根據(jù)操作員的要求，生成符合要求的系統(tǒng)報表，并且打印。也可以設(shè)定讓系統(tǒng)自動的根據(jù)間隔的時間實(shí)時的打印報表。圖16所示為報表打印界面。

圖16 報表打印界面

(7)系統(tǒng)指標(biāo) 系統(tǒng)的數(shù)字量輸入點(diǎn)為227個 系統(tǒng)的數(shù)字量輸出點(diǎn)為125個 系統(tǒng)的模擬量輸入點(diǎn)為15個通道 系統(tǒng)的模擬量輸出點(diǎn)為4個通道 系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)刷新時間為1秒

歷史數(shù)據(jù)的保存及報表顯示：根據(jù)硬盤存儲器的大小來決定保存的時間。保存的間隔為2分鐘，初步估計(jì)可以有效存儲13年左右。

3．項(xiàng)目亮點(diǎn)及難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)(1)WINCC定時器問題

在定時器的使用過程中，由于設(shè)定的定時時間是需要根據(jù)實(shí)際的工藝來調(diào)整的，為此不能在定時器中使用常量定時時間。要新建DB25數(shù)據(jù)塊，建立變量的參數(shù)時間選擇TIME數(shù)據(jù)類型，它是一個32位的數(shù)據(jù)，T#1D_1H_1M_1S_1MS，前面是一個標(biāo)準(zhǔn)的例子，表示定時時間為1天1小時1分1秒1毫秒。使用可變參數(shù)是為了和WINCC中通訊，使得現(xiàn)場操作員可以根據(jù)當(dāng)前水質(zhì)等一系列變化調(diào)整時間值，由于在WINCC中沒有TIME這個數(shù)據(jù)類型，只能用DWORD32位整型類型來操作，這就涉及到了兩個數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換的問題。根據(jù)實(shí)際情況所得TIME中的1s=1000(DWORD型)。為了減少STEP7中數(shù)據(jù)的處理量，在WINCC中使用C腳本對數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。WINCC中的時間以分為單位，因此1M=1s*60=1000*60=60000(DWORD型)。

(2)數(shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)布平臺

本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)上發(fā)布平臺，在這里有兩種方案可以考慮，一是利用西門子公司提供的WINCC Web Navigator軟件開發(fā)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)；二是利用Delphi軟件來開發(fā)網(wǎng)絡(luò)瀏覽系統(tǒng)。由于項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)限制，我們采取了第二種方案。通過這種方案，界面的設(shè)計(jì)，和本地化系統(tǒng)的集成就都掌握在設(shè)計(jì)者手中，使得最后的系統(tǒng)能過符合客戶的要求，人性化，易用性都比較高，而開發(fā)成本也在控制之中。

（3）WINCC中動態(tài)報表的設(shè)計(jì)

在實(shí)際項(xiàng)目中雖然WINCC提供了變量趨勢顯示、報表功能，滿足了簡單的歸檔數(shù)據(jù)訪問要求，但不能完成該廢水處理工程項(xiàng)目提出的復(fù)雜數(shù)據(jù)處理要求（如：進(jìn)行有條件的查詢和打印，任意時間、任意區(qū)段的查詢等）。因此，在設(shè)計(jì)過程中對歸檔數(shù)據(jù)復(fù)雜查詢技術(shù)進(jìn)行了研究。WINCC是一個全面開放的組態(tài)軟件，它可方便地集成標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用的對象、函數(shù)和文檔；提供了訪問所有WINCC功能的API編程接口；集成了OLE/OCX和ActiveX對象；它允許通過標(biāo)準(zhǔn)接口（標(biāo)準(zhǔn)SQL數(shù)據(jù)庫）訪問歸檔數(shù)據(jù)庫；通過DDE、OPC接口與其它Windows程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這些開放性為自行擴(kuò)展和進(jìn)一步豐富WINCC軟件的功能、解決該工程問題提供了可能。在本項(xiàng)目中應(yīng)用ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)WINCC歸檔數(shù)據(jù)復(fù)雜查詢解決該工程問題是可行的：根據(jù)用戶對控制系統(tǒng)有條件查詢、打印的要求，運(yùn)用Delphi設(shè)計(jì)ActiveX控件，然后在WINCC中調(diào)用該控件，最終實(shí)現(xiàn)WINCC不能完成的復(fù)雜歸檔數(shù)據(jù)訪問任務(wù)。

圖ActiveX控件的界面

五、結(jié)束語

系統(tǒng)于2004年10月投入運(yùn)行，兩年來系統(tǒng)運(yùn)行良好，未進(jìn)行任何維修，電廠廢水達(dá)到了零排放，大大提高了水的利用率。

六、應(yīng)用體會

在項(xiàng)目進(jìn)行的過程中，西門子在工控領(lǐng)域中安全、可靠、成熟、高效的產(chǎn)品及解決方案為項(xiàng)目的順利進(jìn)行提供了保證和保障。西門子的TIA理念及產(chǎn)品特點(diǎn)，著眼于整個工廠的控制和管理，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的編程組態(tài)平臺、統(tǒng)一的通訊規(guī)范和靈活的結(jié)構(gòu)配置，從另一側(cè)面保證了項(xiàng)目的順利完成。

本項(xiàng)目使用了WINCC監(jiān)控軟件，由于軟件優(yōu)越的開放性，解決了項(xiàng)目中的監(jiān)控方面的難點(diǎn)問題，如WINCC中動態(tài)報表的設(shè)計(jì)等功能。而統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)編程語言及現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用，以及項(xiàng)目中軟硬件設(shè)計(jì)的模塊化，更體現(xiàn)了本系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與可維護(hù)性。附：參考文獻(xiàn) 肖萍．火電廠排放廢水的處理與回用．江蘇環(huán)境科技．1998(3)：18-19 2 STEP 7 V5.2 編程手冊．SIEMENS AG．2002 S7-300可編程序控制器硬件和安裝手冊．SIEMENS AG．2004 4 WINCC編程指南．SIEMENS AG．1998 求是科技．Visual Basic 6.0數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐．人民郵電出版社，2004