劉勁松，吳海震

（江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇南京211102）

人性化設(shè)計(jì)的概念是由工業(yè)設(shè)計(jì)價(jià)值觀念的轉(zhuǎn)變而形成的。19世紀(jì)工業(yè)革命以后出現(xiàn)“以機(jī)器為本”的設(shè)計(jì)價(jià)值觀念，它以機(jī)器功能設(shè)計(jì)為核心，從而使人成為機(jī)器的奴隸，引起很大的心理病態(tài)和嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。為了改善這些問(wèn)題，20世紀(jì)80年代開(kāi)始人們提出了“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，即在考慮機(jī)器功能使用的基礎(chǔ)上，要更多地注意到人的使用特性。人性化設(shè)計(jì)要求圍繞人為中心展開(kāi)設(shè)計(jì)，人性化設(shè)計(jì)體現(xiàn)了“以人為本”的設(shè)計(jì)核心,它運(yùn)用藝術(shù)與科技，展現(xiàn)了一種人文精神，是人與物、人與自然完美和諧結(jié)合的設(shè)計(jì)，是人類(lèi)生存意義上的一種高境界設(shè)計(jì)追求[1]。針對(duì)火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從控制系統(tǒng)人機(jī)接口、系統(tǒng)軟件、機(jī)柜布置和系統(tǒng)電源設(shè)置等方面入手，闡述人性化設(shè)計(jì)對(duì)于火電廠熱控設(shè)計(jì)所帶來(lái)的新思路和意義。

1 控制系統(tǒng)人性化概述

1.1 控制系統(tǒng)人性化設(shè)計(jì)的要素

1.1.1 需求因素

（1）生理需求

生理需求是人們身體器官、感官必要的需求，如不能滿足就會(huì)帶來(lái)人們行動(dòng)、行為的困難，以至無(wú)法生活和工作。

（2）心理需求

心理需求主要是滿足人們精神、情緒及感知上的需求，包括不同的審美意識(shí)表現(xiàn)出的審美需求及不同崗位、不同層次的人的自我實(shí)現(xiàn)的需求等。

1.1.2 人機(jī)工程學(xué)因素

應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等多學(xué)科綜合研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)和特征進(jìn)行研究，提供人體機(jī)能特征參數(shù)，為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供人性化的要求。

1.1.3 可靠性因素

系統(tǒng)的可靠性是人們信賴(lài)及接受的基本條件，高可靠性的系統(tǒng)，不僅要提高系統(tǒng)的性能、可用率和使用壽命，同時(shí)還應(yīng)增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)人的安全的考慮，體現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)人性的關(guān)懷。

1.1.4 環(huán)境因素

主要針對(duì)系統(tǒng)與人共存的運(yùn)行操作環(huán)境，用人性化設(shè)計(jì)的理念來(lái)分析諸如溫度、濕度、音響、光照及其他物理因素的影響，使人具有安全感和舒適感。

1.1.5 美學(xué)因素

從人性化設(shè)計(jì)的角度，研究符合人的審美情趣應(yīng)考慮的因素，其中涉及人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)及其所感受的對(duì)象。

1.1.6 文化因素

系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合發(fā)電廠特定的企業(yè)文化特征，滿足功能需求，表現(xiàn)出與時(shí)代精神和技術(shù)進(jìn)步的與日俱進(jìn)。

1.2 火電廠控制系統(tǒng)人性化

長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)火電廠控制系統(tǒng)關(guān)注的重點(diǎn)主要都集中在“可靠性”上。時(shí)至今日，控制系統(tǒng)產(chǎn)品的硬件可靠性已經(jīng)完全能夠滿足火電廠安全生產(chǎn)的要求，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，使控制系統(tǒng)的開(kāi)放性也進(jìn)一步加強(qiáng)，軟件也更豐富，在這樣的基礎(chǔ)上提出“人性化”的要求已經(jīng)具備堅(jiān)實(shí)的條件。

在對(duì)控制系統(tǒng)硬軟件全面分析基礎(chǔ)上，將主要針對(duì)火電廠控制系統(tǒng)應(yīng)用中的人機(jī)界面、硬件可維護(hù)性、軟件可操作性及便利性等方面進(jìn)行分析研究，引入“人性化設(shè)計(jì)”理念，提出一些認(rèn)識(shí)和設(shè)想。

2 火電廠人機(jī)接口配置的人性化

2.1 大屏幕顯示器

（1）大屏幕顯示器在集控室里能產(chǎn)生一種“辦公室”的工作氣氛，它提供的是一種動(dòng)態(tài)的、綜合的信息媒體，為大家所共享。客觀上也起到了營(yíng)造控制室良好視覺(jué)的效果。同時(shí)，醒目和綜合的信息有助于運(yùn)行人員進(jìn)行有效的操作。

（2）大屏幕可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的報(bào)警窗口，進(jìn)行重要系統(tǒng)圖、概貌圖的清晰顯示，彌補(bǔ)由于取消常規(guī)報(bào)警光字牌導(dǎo)致分散控制系統(tǒng)（DCS）LED顯示和報(bào)警功能的不足。

（3）采用大屏幕顯示器后，運(yùn)行人員可以結(jié)合大屏幕顯示器和運(yùn)行員站LCD互補(bǔ)使用，以緩解視覺(jué)疲勞，提高監(jiān)盤(pán)質(zhì)量。

（4）采用大屏幕顯示后，可以簡(jiǎn)化中央控制室監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)，縮小運(yùn)行人員的監(jiān)視范圍，把機(jī)組的監(jiān)控模式推向一個(gè)更高的水平。

2.2 閉路工業(yè)電視顯示

（1）閉路電視系統(tǒng)為運(yùn)行員監(jiān)控提供直觀畫(huà)面，真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況；

（2）提供主要生產(chǎn)場(chǎng)所和區(qū)域的實(shí)時(shí)圖象，使運(yùn)行員及時(shí)掌握生產(chǎn)活動(dòng)情況；

（3）實(shí)施對(duì)重點(diǎn)安全點(diǎn)的連續(xù)監(jiān)視，并能提供歷史分析資料，可以提高全廠安全管理水平；

（4）可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境惡劣區(qū)域的連續(xù)監(jiān)視如出渣機(jī)、煤倉(cāng)間等，減輕運(yùn)行巡視人員工作壓力，改善工作條件。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化智能門(mén)禁巡更系統(tǒng)

（1）門(mén)禁巡更系統(tǒng)將作為人機(jī)接口的重要配置，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，有效地提高電廠重要場(chǎng)所的安全性，減輕運(yùn)行巡視人員的壓力。

（2）門(mén)禁系統(tǒng)還可以和火災(zāi)報(bào)警及閉路工業(yè)電視系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，發(fā)生火警時(shí)聯(lián)動(dòng)相應(yīng)房間的門(mén)鎖自動(dòng)打開(kāi)，并向監(jiān)控中心報(bào)警。同時(shí)在閉路電視中心監(jiān)控屏幕上自動(dòng)推出報(bào)警發(fā)生地的攝像畫(huà)面，使監(jiān)控人員直觀地了解現(xiàn)場(chǎng)情況。

2.4 人機(jī)接口設(shè)備布置的人機(jī)工程學(xué)

（1）監(jiān)視操作設(shè)備布置

監(jiān)視操作設(shè)備布置也就是對(duì)控制室中控制盤(pán)臺(tái)的設(shè)計(jì)、布置以及盤(pán)臺(tái)上各種監(jiān)視操作設(shè)備布置的優(yōu)化，主要因素有：人的個(gè)體尺寸和觸及范圍的物理學(xué)、視線和視角的生理學(xué)，注意力和察覺(jué)力的認(rèn)識(shí)力等因素。

根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理[3]，中國(guó)人的人體尺寸一般按身高1.72 m左右、坐下后眼睛距地面1.2 m左右考慮。人體雙手在水平桌面上左右操作范圍通常為1500mm，前方為600mm，總寬度大于900mm。根據(jù)這一尺度范圍，運(yùn)行人員坐在合適的轉(zhuǎn)椅上，應(yīng)不必站立就可方便地操作。

（2）顯示設(shè)備布置

控制盤(pán)、大屏幕及普通操作員站LCD的相對(duì)布置對(duì)操作員迅速、方便、準(zhǔn)確地獲取視覺(jué)信息十分重要。因此，根據(jù)人的視覺(jué)特點(diǎn)，按最佳觀察方式進(jìn)行，方能提高認(rèn)讀效率和精度。即操作員的視線決定了運(yùn)行人員的最佳視野及視區(qū)，最適宜觀察的最佳視野是有效視區(qū)集合的交集。

在最佳視角范圍，水平視角超過(guò)30o就會(huì)發(fā)生畸變，垂直視角不能超出運(yùn)行人員眼睛水平面38o以上。與視角相應(yīng)的另一個(gè)重要因素是視距，距離太遠(yuǎn)或太近都會(huì)引起眼睛的疲勞。根據(jù)運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)：84寸大屏幕的最佳視距是2000mm，中心線可位于標(biāo)準(zhǔn)視線上470mm處；21寸普通CRT/LCD的最佳視距是770mm，觀看大屏幕的水平視角為20o，普通LCD為18o；操作臺(tái)高為720～750mm，這個(gè)高度屬于控制臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)所允許的范圍。

3 火電廠控制系統(tǒng)軟件人性化

3.1 信息顯示

（1）采用數(shù)據(jù)濃縮方法將信息分層展示

可以將復(fù)雜的工藝系統(tǒng)分解成不同的子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)可以由其關(guān)鍵工藝參數(shù)和相關(guān)綜合報(bào)警提供濃縮信息，在沒(méi)有故障的時(shí)候，運(yùn)行人員只需要關(guān)注這個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)就可以了。這種處理方法，將信息分層綜合，分層展示，能夠大大減少運(yùn)行人員同時(shí)關(guān)注的數(shù)據(jù)量。

（2）曲線的應(yīng)用

某個(gè)瞬時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表達(dá)的信息是有限的，運(yùn)行人員常常需要對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行相關(guān)聯(lián)分析，這時(shí)使用曲線來(lái)展示數(shù)據(jù)就很方便。實(shí)際上實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，但是歷史曲線還需要改進(jìn)，即要求每一臺(tái)操作員站都可以調(diào)用歷史曲線，在調(diào)用幾天的數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)間不應(yīng)長(zhǎng)于1s?？梢詫v史曲線組合存儲(chǔ)起來(lái)，以方便調(diào)用。

（3）3D技術(shù)的采用

目前控制系統(tǒng)的工藝系統(tǒng)畫(huà)面都是兩維（2D）的，很少采用三維（3D）畫(huà)面，從發(fā)展看應(yīng)該積極推進(jìn)三維技術(shù)的探索。相信隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，三維技術(shù)將會(huì)突破速度瓶頸，逐步在控制系統(tǒng)的畫(huà)面上得到應(yīng)用，為操作員提供直觀的3D畫(huà)面。

3.2 操作界面

（1）操作方式標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)于每種操作行為提供標(biāo)準(zhǔn)的操作方式，以規(guī)范運(yùn)行員操作。一般可以歸納為以下幾種操作行為：開(kāi)關(guān)量控制設(shè)備啟?；蜷_(kāi)關(guān)、模擬量控制設(shè)備的調(diào)節(jié)、模擬量設(shè)定、開(kāi)關(guān)量設(shè)定、報(bào)警確認(rèn)等。采用標(biāo)準(zhǔn)的操作方式，可以降低組態(tài)開(kāi)發(fā)工作量，也降低對(duì)運(yùn)行人員記憶的要求。

（2）操作提醒

屏幕上的操作提醒可以用不同的顏色來(lái)表示。而顏色所表征的信息須與人們對(duì)該色調(diào)含義的認(rèn)識(shí)相一致。例如：紅色表示錯(cuò)誤、失敗或停止；黃色代表警告、注意；綠色表示執(zhí)行、待命或電源接通等（電力行業(yè)目前還沿用前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，即紅色表示運(yùn)行，綠色表示停止）。不同色調(diào)的合理組合可以使顯示的內(nèi)容更加醒目，從而加快操作員對(duì)信息的搜索并減少作業(yè)錯(cuò)誤。當(dāng)然，過(guò)度地使用顏色，會(huì)使整個(gè)畫(huà)面顯得繁亂，增加運(yùn)行員的視覺(jué)負(fù)擔(dān)，因此顏色使用的數(shù)目以不多于7種為宜。

對(duì)于設(shè)備面板上不能操作的按鈕，建議顯示為灰色。對(duì)于操作錯(cuò)誤，應(yīng)該給出提醒，比如輸入的量程超限、開(kāi)啟設(shè)備超時(shí)、操作拒絕等。某些狀態(tài)下，需要運(yùn)行人員盡快操作的按鈕，畫(huà)面上可以顯示閃爍。

（3）操作響應(yīng)速度

控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間是指用戶在操作員站界面上啟動(dòng)操作時(shí)刻起到操作員站界面上給出結(jié)果為止所消耗的時(shí)間。

操作響應(yīng)的時(shí)間應(yīng)與人的視覺(jué)反應(yīng)時(shí)間相當(dāng)為宜，理想的操作響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不超過(guò)1000ms。目前控制系統(tǒng)的通信技術(shù)水平也已可以支撐系統(tǒng)的操作響應(yīng)在1000ms以內(nèi)。

（4）二次確認(rèn)

對(duì)于重要的設(shè)備及其保護(hù)邏輯、功能子系統(tǒng)，建議在投入相關(guān)的連鎖動(dòng)作回路或者邏輯保護(hù)回路之前，應(yīng)進(jìn)行二次確認(rèn)，防止由于運(yùn)行人員的誤操作而觸發(fā)重要保護(hù)連鎖邏輯，或引起重要設(shè)備跳閘。

3.3 報(bào)警系統(tǒng)

（1）報(bào)警方式

報(bào)警可以分為兩類(lèi)，即預(yù)告信號(hào)和故障信號(hào)。預(yù)告信號(hào)表示正常工況改變或即將發(fā)生變化，并不一定需馬上做出處理。而故障信號(hào)是報(bào)告存在的危險(xiǎn)，需要立即采取干預(yù)措施。

報(bào)警一般要配以音響，還可以輔助以適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)音[4]，可以讓信號(hào)接受區(qū)的任何人都能聽(tīng)到，并做出預(yù)定的反應(yīng)。在注意力分散或疲勞狀態(tài)下，仍能接受到報(bào)警信號(hào)；不受照明條件的限制等。

（2）采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷思路設(shè)計(jì)報(bào)警

在發(fā)生事故的時(shí)候，從出現(xiàn)事故征兆，到事故發(fā)生，可能只是幾分鐘的很短過(guò)程，在事故狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)將大量的報(bào)警信息不加選擇地送給運(yùn)行員，要求運(yùn)行員在極短的時(shí)間內(nèi)閱讀和了解大量報(bào)警信息，并采取及時(shí)、準(zhǔn)確的操作非常困難。

采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的思路設(shè)計(jì)報(bào)警，需要采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷相關(guān)軟件建立一個(gè)功能較強(qiáng)的組態(tài)平臺(tái)，能有效地對(duì)報(bào)警類(lèi)別進(jìn)行分級(jí)、增加預(yù)告報(bào)警、減少報(bào)警信息，減輕運(yùn)行員壓力。

3.4 操作指導(dǎo)

（1）設(shè)備操作提示

控制系統(tǒng)的操作畫(huà)面一般都有設(shè)備的允許和強(qiáng)制條件的提示，但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于某一設(shè)備的允許條件會(huì)很多，當(dāng)設(shè)備不允許啟停時(shí)，很難快速地查找到原因。作為人性化設(shè)計(jì)，應(yīng)該在操作界面有允許的每一個(gè)條件；設(shè)備的跳閘原因有時(shí)可能會(huì)有幾個(gè)同時(shí)出現(xiàn)，光憑肉眼無(wú)法分辨，控制系統(tǒng)應(yīng)具有首出功能，并在操作界面上直觀顯示。

（2）記錄提示

控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，一旦遇到突發(fā)事故就需要對(duì)事件、操作以及報(bào)警記錄進(jìn)行查詢，信息量很大，要花費(fèi)大量的時(shí)間。作為人性化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，各種提示和記錄應(yīng)以自然語(yǔ)言來(lái)表達(dá)，當(dāng)有突發(fā)情況或事故發(fā)生時(shí)，用戶能夠快速地檢索信息，準(zhǔn)確地判斷出事故發(fā)生的原因。

3.5 順序控制

（1）重視順序控制程序的完善性

在程序設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到人的干預(yù)應(yīng)最少，基本的操作應(yīng)該不需要人的參與。同時(shí)，在程序設(shè)計(jì)中不能只考慮正常條件下的簡(jiǎn)單過(guò)程，要充分考慮各種條件分支，合理運(yùn)用啟動(dòng)步、步進(jìn)、步延、跳步、復(fù)位等多種步序手段。

（2）順控系統(tǒng)中采用順序功能圖語(yǔ)言（SFC）組態(tài)方法

IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的SFC，是一種描述工業(yè)控制程序的順序行為特征的圖形化語(yǔ)言，可對(duì)復(fù)雜的過(guò)程或操作全面進(jìn)行輔助開(kāi)發(fā)[5]。SFC允許一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題逐層地分散為步和較小的能夠被詳細(xì)分析的順序，對(duì)于描述復(fù)雜的順序控制非常有效和直觀。

根據(jù)比較，在分支增加，復(fù)雜度高的情況，SFC的程序量是線性增加的，而其他功能塊或梯形圖的組態(tài)方式的程序量顯幾何級(jí)增加。因此，為了實(shí)現(xiàn)完善的順序控制邏輯，宜采用SFC組態(tài)方式。

3.6 自動(dòng)調(diào)節(jié)

（1）設(shè)計(jì)完善的超馳控制邏輯

大型火力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，各種信號(hào)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)都有可能出現(xiàn)故障。參數(shù)設(shè)置不合理，也有可能使閉環(huán)回路發(fā)散。超馳邏輯必須對(duì)上述因素都進(jìn)行全面監(jiān)控，一旦條件成立，將能越權(quán)處理系統(tǒng)故障，使系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)不再繼續(xù)變壞，及時(shí)采取超馳控制，保證自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全[6]。

常用的超馳功能為：切至手動(dòng)、優(yōu)先打開(kāi)、優(yōu)先關(guān)閉、禁止打開(kāi)、禁止關(guān)閉等。

（2）優(yōu)化偏差切手動(dòng)邏輯

自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般都設(shè)計(jì)有偏差切手動(dòng)的超馳邏輯，避免調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)震蕩甚至發(fā)散。然而，僅是簡(jiǎn)單的判斷偏差大，就切至手動(dòng)控制，交給運(yùn)行人員操作，如果運(yùn)行人員未能及時(shí)操作，造成的測(cè)量值偏差更大；另外，在事故狀況下，大量自動(dòng)調(diào)節(jié)退出自動(dòng)，平時(shí)操作量不多的運(yùn)行人員根本來(lái)不及適應(yīng)。對(duì)此，建議采用偏差大加延時(shí)的方法切手動(dòng)，偏差大時(shí)先啟動(dòng)報(bào)警提示，根據(jù)調(diào)節(jié)對(duì)象特性，如果在一段時(shí)間內(nèi)未能消除偏差，再切手動(dòng)，交由運(yùn)行人員操作。

（3）用駐留曲線展現(xiàn)大滯后回路的狀態(tài)

對(duì)于大滯后的調(diào)節(jié)回路，僅僅依靠當(dāng)前的畫(huà)面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)行人員不能了解到整個(gè)過(guò)程。以汽溫調(diào)節(jié)為例，回路的滯后時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘，看到當(dāng)前的汽溫?cái)?shù)據(jù)，不了解波動(dòng)過(guò)程，無(wú)法判斷汽溫是在上升過(guò)程，還是下降過(guò)程，或是在穩(wěn)定過(guò)程，難以執(zhí)行有針對(duì)性的操作。建議在控制系統(tǒng)的畫(huà)面上提供從當(dāng)前時(shí)刻向前一段時(shí)間的相關(guān)數(shù)據(jù)曲線，從曲線上運(yùn)行人員能夠全面了解大滯后回路的狀態(tài)。

此功能不同于歷史曲線，歷史曲線中無(wú)法看到當(dāng)前的實(shí)時(shí)狀態(tài)，也不同于實(shí)時(shí)曲線，一旦發(fā)生畫(huà)面切換，實(shí)時(shí)曲線要重新繪制，看不到完整的曲線。

從當(dāng)前時(shí)刻向前一段時(shí)間的相關(guān)數(shù)據(jù)曲線稱(chēng)為駐留曲線，駐留曲線存儲(chǔ)在內(nèi)存中，存儲(chǔ)容量確定，一般記錄從當(dāng)前時(shí)刻向前數(shù)分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)，任何時(shí)候都可用畫(huà)面完整調(diào)出。駐留曲線功能不存在技術(shù)難點(diǎn)，但對(duì)于運(yùn)行人員的操作非常有幫助，對(duì)工程師進(jìn)行閉環(huán)參數(shù)的整定有較大意義。

3.7 編程組態(tài)

（1）采用直觀的組態(tài)方法

目前，不同的控制系統(tǒng)的組態(tài)方法仍然各不相同，要統(tǒng)一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)，必須采用IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)所闡述的軟件設(shè)計(jì)的概念和軟件模型適應(yīng)了當(dāng)今工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。有的控制系統(tǒng)廠商宣稱(chēng)產(chǎn)品符合上述標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際應(yīng)用中，還有不小的差距。要進(jìn)一步提高工程師的工作效率，控制系統(tǒng)的組態(tài)要支持IEC61131-3中的FBD和SFC組態(tài)方法。功能塊圖（FBD）在程序中可看作2個(gè)過(guò)程元素之間的信息流[7]。這種組態(tài)方法對(duì)于描述閉環(huán)控制非常有效和直觀。SFC則是前面提及的順序功能圖。

（2）組態(tài)系統(tǒng)直接輸出工程資料

在采用直觀的組態(tài)方法的基礎(chǔ)上，控制系統(tǒng)的組態(tài)工具還應(yīng)能夠直接輸出工程師能夠閱讀的工程資料，即邏輯圖和I/O清冊(cè)。有了這樣的工具，控制系統(tǒng)的修改和維護(hù)工作量將大大降低。

4 火電廠控制系統(tǒng)機(jī)柜布置人性化

4.1 機(jī)柜結(jié)構(gòu)

（1）外形與尺寸。機(jī)柜由于內(nèi)部承載著工業(yè)控制的核心部件，應(yīng)以穩(wěn)固、安全為首要考慮。根據(jù)一般機(jī)柜的進(jìn)線量及單元的分配，機(jī)柜的寬度以800mm最為適宜，便利人雙手在柜內(nèi)工作。機(jī)柜深度根據(jù)其進(jìn)線不同以600mm為宜，高度定位在2200mm為好。

（2）標(biāo)識(shí)。大型機(jī)組控制系統(tǒng)，一般都有幾十面控制機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜都分擔(dān)著不同的控制功能，如果機(jī)柜表面無(wú)任何差別，則很難讓人辨別，因此機(jī)柜外表面應(yīng)有標(biāo)識(shí)（一般為KKS編碼）。標(biāo)識(shí)應(yīng)明確標(biāo)明該機(jī)柜的柜號(hào)及其控制功能或范圍。

4.2 柜內(nèi)布置

（1）內(nèi)部設(shè)備布置位置標(biāo)準(zhǔn)化，使人不需要根據(jù)標(biāo)識(shí)再去一一對(duì)照。外形類(lèi)似的各類(lèi)模件宜有專(zhuān)門(mén)標(biāo)記，使人一見(jiàn)標(biāo)記便知道是什么類(lèi)型的模件。

（2）盡量采用預(yù)制電纜，接線采用匯線槽，減輕接線排線的工作量，接線方式以適于右手方便工作為佳。

（3）柜門(mén)內(nèi)側(cè)可以設(shè)計(jì)資料袋，方便維護(hù)人員維護(hù)時(shí)隨手可以拿到需要的資料、圖紙。

5 火電廠控制系統(tǒng)電源設(shè)置人性化

5.1 控制系統(tǒng)電源人性化設(shè)計(jì)的主要體現(xiàn)

（1）提高電源安全性，最大程度地減少運(yùn)行維護(hù)人員受傷害的幾率；

（2）方便安裝，方便維護(hù)，保證系統(tǒng)可靠性的同時(shí)減少回路復(fù)雜程度；

（3）易于擴(kuò)展，電源回路有足夠的備用。

5.2 機(jī)柜內(nèi)部AC220V供電

人體安全電壓是36V以下，控制系統(tǒng)的控制器、模件、對(duì)外查詢電壓應(yīng)全部為安全電壓，交換機(jī)等外設(shè)也盡量選用安全電壓的產(chǎn)品?？刂茩C(jī)柜的2路AC220V進(jìn)線、一般布置在人員不容易觸摸到的機(jī)柜上部。非安全電壓電源的母聯(lián)、端子、AC220V設(shè)備的接線端子全部采用封閉式或者外裝隔離罩，并且貼上紅色警示標(biāo)識(shí)。

5.3 模件冗余供電

模件兩路直流24V電源冗余供電的一般方法是兩套電源裝置輸出直流電源耦合后給模塊供電，但是使用中二極管經(jīng)常損壞，需定期維護(hù)。若使所有模塊都直接接受兩路直流電源，模塊內(nèi)部進(jìn)行電源冗余，電源回路將更加簡(jiǎn)易、清晰，而且可靠性得到提升。每個(gè)機(jī)柜不但設(shè)置電源報(bào)警繼電器能輸出報(bào)警節(jié)點(diǎn)，還設(shè)置各級(jí)電源指示燈，方便巡檢人員觀察。

5.4 查詢電壓和變送器電源

查詢電壓和變送器電源應(yīng)由卡件內(nèi)部集成產(chǎn)生，不應(yīng)額外增加電源回路，減少維護(hù)工作量。這種內(nèi)部集成的電源模塊應(yīng)與系統(tǒng)電源相隔離。

5.5 操作員站電源

電源切換裝置的切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致操作員站重啟，可以考慮3種方案改善：

（1）操作員站采用直流供電，內(nèi)置兩路直流電源；

（2）操作員站采用直流供電，外部雙路直流切換后接入一路電源；

（3）兩路切換電源對(duì)各操作員站分別供電；這樣至少能保證一半操作員站不失電，也是目前一些廠家常用的方法。

6 結(jié)束語(yǔ)

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和其他工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)一樣，都在社會(huì)發(fā)展和文明進(jìn)步的推動(dòng)下，向人性化即“以人為本”的和諧方向前進(jìn)。本文論述的僅是對(duì)電廠控制系統(tǒng)人性化的初步認(rèn)識(shí)和設(shè)想，相信隨著科技的進(jìn)步，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，人性化在控制系統(tǒng)中會(huì)得到越來(lái)越多的體現(xiàn)。它將和控制室布置人性化、控制室環(huán)境構(gòu)筑的人性化結(jié)合在一起，為運(yùn)行管理人員營(yíng)造一個(gè)更人性化的生產(chǎn)環(huán)境。

[1] 陸家桂.關(guān)于人性化設(shè)計(jì)[J].無(wú)錫南洋學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（5）：63-66.

[2] 寧紹強(qiáng)，唐克兵.產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（3）：45-49.

[3] 何躍如.使技術(shù)人性化的學(xué)科－人體工程學(xué)[J].大視野，2008（7）：117，123.

[4] 童時(shí)中.報(bào)警及緊急控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)問(wèn)題（二）[J].江蘇電機(jī)工程，1997（3）：20-23.

[5] 何敏鐸，王兆安.PLC順序功能圖SFC編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008（3）：78-79.

[6] 張殿平.超馳控制與自動(dòng)化調(diào)節(jié)運(yùn)行安全[J].廣東電力，2002（4）：48-50.

[7] 高莉，蔣鍵.基于FCB語(yǔ)言的嵌入式控制軟件的研究與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2004（2）：26-28.