悬浮控制器之间是相互独立的，上位机无法同时监控多个悬浮控制器，因此需要找到合理的通信方式使上位机同时与所有的控制器连接，使它们之间能够实时传递数据。CAN总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的多主的异步串行通信网络。由于CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，适合高噪声环境，具有较远的传输距离，在各个领域中得到了广泛应用。CAN通信协议规定通信波特率、每个位周期的取样位置和个数都可以自行设定，这保证了用户在使用过程中的灵活性。选用CAN总线，无论是在抗电磁干扰方面还是在实时性方面都能够满足实验要求。
图1
悬浮控制器使用SJA1000作为CAN总线协议转换芯片。SJA1000是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制。它内建BASICCAN协议，并提供对CAN2．0B协议的支持。通过对片内寄存器的读、写操作，悬浮控制器的核心处理器能够设置CAN总线通信模式，实现数据的发送与接收。它的传输速度很快，位速率可达1Mbit／s，可满足高速大流量实时传输要求。
SJA1000在逻辑上实现了传输数据的编码和解码，若要与物理线路连接，必须借助总线驱动器。PCA82C250是协议控制器与物理链路之间的接口，可以用高达1Mbit／s的位速率在两条有差动电压的总线电缆上传输数据，它与SJA1000结合才能实现CAN总线通信。
图1为CAN总线接口电路原理图。图中，SJA1000用16MHz的晶振作为基准时钟，数据线AD0～AD7与核心控制器的低八位数据线相连，在CS、RD、WR的控制下可实现芯片寄存器的读写。RX0和TX0与PCA82C250数据输入引脚相连，作为串行数据线。RX1与PCA82C250的参考电压引脚5相连，向PCA82C250输出参考电压。PCA82C250的两根输出数据线之间加上120Ω的终端电阻，用以匹配线路。
上位机通过专用的USBTOCAN转换器实现PC机与CAN总线的连接，市场上有很多这类产品，这里不再详细说明。上位机主要提供人机交互界面，显示状态和控制器参数，并完成参数与程序的下载。
2通信协议构建
DSP控制器上的CAN总线端口要完成两项工作：(1)上传控制器的控制常量和电流、间隙等状态参数，送给检测系统；(2)读取上位机下传的待修改的控制参数，实现参数的在线修改，接收下传的程序文件，实现DSP主程序的在线写入。
在调试过程中，实现多DSP系统的在线联调是很有效的调试手段。这样，上位PC机不但能够采集各控制器的状态参数，还能够对采集的数据进行整理与显示，并能实时调整不同控制器的控制参数，最终实现控制器运行程序的远程下载。
为实现CAN总线的数据传送，需要定义参数包、程序包、命令包三种传送数据包，并分别由0x11、0x22、0x33标示出来。根据数据传送方向的不同，数据包的格式略有差异。考虑到CAN总线上的节点较多，为避免数据传送过程中出现混乱的情况，定义数据发送的基本数据包大小为8个字节，即CAN总线一次传送的最大字节数为8。
2．1下传数据协议
下传数据包括程序、参数、命令三种数据类型。
2．1．1参数数据包格式
上位机需要下传的数据包括控制参数C1、C2、C3及给定间隙与电流，根据修改需要，每个参数都是单独下传的。下传数据包的大小与CAN的最大有效传送字节数一致，为8个字节。第一个字节指出数据包的类型(用Oxll标示)，第二个字节指出参数类型(用0xx7标示)，第三字节至第八字节指出传送的有效数据，对应上面给定参数的参数标示依次为0x17、0x27、0x37、0x47、0x57。图2所示为数据包的一般格式。
2.1.2程序数据包格式
FLASH写入文件较大，一般有几十K字节。控制系统采用的FLASH芯片AT29C010以128字节为基本操作单位。为了适应芯片，可将文件分成128字节的数据段，并为每个数据段标定次序。发送时，标出数据段号及该片数据所处段中的位置即可。控制器接收到128字节后，做一次写入FLASH操作，数据包格式及说明见图3。
2．1．3命令数据包格式
命令数据指出对下传参数的操作，Oxx7+0x44表示对某一参数的修改生效，如：0x17+0x44使能C1，0x27+0x44使能C2，0x37+0x44使能C3。如果修改的参数不能满足控制要求，调试员希望能恢复原来的运行参数，因此定义0x55为修改参数恢复命令，如：0x17+0x55恢复C1，0x27+0x55恢复C2，0x37+0x55恢复C3。0x66+0x66表示将下传数据写入最后的FLASH参数存储区。命令数据包格式如图4所示。
2.2上传数据协议
上传数据包的大小也为8个字节，数据包类型分为参数反馈、命令反馈两种，参数反馈用于上传DSP的实际运行控制参数及间隙、电流等状态信息，命令反馈用于对PC机使能、写入、参数恢复等命令的应答。
上传数据依次为控制参数C1、C2、C3、CURRENTl、CURRENT2、CLEARANCE。数据类型标示依次为0x17、0x27、0x37、0x47、0x57、0x67。由于上位机要同时接收多个控制器上传的数据，所以为了正确区分这些参数，需要给上传的数据包加入端口标示，指出数据包来自哪个总线端口。上传的数据包在前面格式的基础上还要加入对应于各控制器的CAN总线端口号。
上传命令是对总线通信出现异常情况的应答，因为控制器随时将控制参数上传，且参数字节数较少，出错的可能性较低，不需配备应答命令；而上传程序的数据量较大，容易出现错误，必须配备应答命令，指示程序写入过程。
图5
3通信程序设计流程
3．1控制器通信流程
控制器的通信部分主要在主程序循环中完成。每次主程序循环中，控制器都向调试系统发送当前C1、C2、C3、CURRENTl、CURRENT2、CLEARANCE等信息；一旦接收到调试系统下传的信息，控制器便分析下传信息的性质，对它们分别进行判别与应答。
图5是控制器的通信流程。控制器上电后，程序从FLASH的参数存储区(最后256个字节)读取控制参数值，存人控制参数缓存中，作为参数初值。同时，控制器通过CAN总线接收上位机下传的控制参数，校验后存入控制参数缓存中。一旦接收到参数使能命令，则将缓存中的数据复制给C1、C2、C3等变量，作为实际的工作参数；调试完毕后，在接收到参数写入命令后，将参数写入FLASH的参数存储区，作为永久工作参数。接收到程序数据包后，控制器首先检验数据的次序，保证接收到的数据按次序排列；接着代入校验算法，将计算得到的校验值和接收的校验值作比较，不一致则给上位机反馈校验值错误命令，要求上位机重发该段程序，否则将数据写入FLASH。图中监控信息的发送周期可根据情况确定。
3．2上位机通信流程
1系统方案设计
转换机构的逻辑控制单元主要用来接收司机的转换信号X1、发动机的水温信号X2、高压天然气的压力信号X3及燃料转换机构工作状态的反馈信号X4等，先进行一定的逻辑判断，发出适当的指令，完成指定的任务。然转换机构示意图如图1所示。
然转换机构的机械执行部分必须能够将逻辑控制单元的指令信号化为机械运行，以实现燃料转换的目的，这一功能由开关电磁铁完成。在方案设计中，要求开关电磁铁的两种位置对应机械执行部分的两种工作状态，即双燃料工作状态和纯柴油工作状态。通过机械部分的连动，传动机构切断或连接加速踏板的运动，控制调速器控制杆的运动状态。当加速踏板对调速器起作用时，调速器控制杆决定发动机的运动，此时逻辑控制部分关闭高压天然气阀与电控单元（ECU），这就是纯柴油工作状态。当加速踏板的运动向调速器控制杆的传递被机械部分切断时，调速器控制杆被固定在怠速油量位置，逻辑控制单元开启天然气高压阀并给电控单元（ECU）发送工作信号，这就是双燃料工作状态。这样，司机只需板动转换开关，由它发出指令，逻辑控制单元根据接收的信号作出判断，同时驱动外沿器件，即可实现纯柴油与双燃料两种工作状态的转换[1]。
2逻辑控制单元设计
逻辑控制单元主要实现信号的接收、判断和发送。主要由三个部分组成，即逻辑判断部分、外沿接口部分和电源转换部分。
逻辑控制单元的工作过程如下：外沿接口部分将接收的模拟信号转化为数字信号传递给逻辑判断部分后，由逻辑判断部分判断转换条件是否满足，并发出控制指令；再由外沿接口部分将指令转化为对应器件能识别的信号，如驱动电源阀的大电流等。电源部分主要是将汽车电瓶的12V电压转换为逻辑控制单元上电子元件所需要的电压（5V）。
2.1逻辑判断部分
逻辑判断部分接收外沿接口部分传来的数字信号，进行判断后发出适应的指令。
在此规定：在司机将转换开关转换到双燃料工作位置时，转换信号x1=1，而纯柴油位置时，X1=0；当水温达到双燃料状态的要求时，水温信号x2=1，否则x2=0；当高压天然气在允许使用的最小压力以上时，天然气气压信号x3=1，否则x3=0；当机械部分处于双燃料工作状态时，反馈信号x4=1，当机械部分恢复纯柴油工作状态时，反馈信号x4=0。逻辑判断部分发出的指令有：启动开关电磁铁信号Y1（供电时开关电磁铁工作，将机械部分转换至双燃料工作状态时Y1=1，否则Y1=0），启动高压天然气电磁阀信号Y2（供电时电磁阀开启时Y2=1，否则电磁阀关闭Y2=0），故障信号Y2（有故障时故障信号灯供电Y3=1，否则，Y3=0），启动电控单元（ECU）信号Y4（给ECU供电使其工作时Y4=1，否则Y4=0）。
由以上分析得出以下各输出信号与输入信号的逻辑关键式：
Y1=X1X2X3
Y2=X1X2X3X4
Y3=X1X4+X1X2X3X4
X4=X1X2X3X4
由于逻辑关系比较简单，采用TTL电路，由74系列的芯片完成其逻辑判断功能，逻辑部分的电路图如图2所示[2]。图中，7411和7408是与门，7404是反相器，7402是或非门。输入信号是X1、X2、X3、X4，输出信号是Y1，Y3，Y4。由于Y2=Y4，所以高压天然气的电磁阀和电控单元（ECU）的驱动电路都可以由Y4来控制。
2.2外沿接口电路
因为有些器件的输出信号是模拟量，如水温传感器输出的是可连续变化的电压信号，逻辑控制单元无法直接接收并辨识判断，因此就需要有外沿接口电路将其转化为数字信号。
外沿接口电路的另一个作用就是将逻辑判断部分的指令转化为一些器件所需的电信号，如电流信号等。
2.2.1电压比较器
在逻辑控制单元中，有两处需要用到电压比较器，一个是水温传感器的接口，另一个是天然气压力传感器的接口。
对比较器LM311给定一个参考电压，当输入电压低于参考电压时，比较器输出的电压为低电平，高于参考电压时，输出电压为高电平。
2.2.2驱动电路部分
在燃料转换机构的驱动器件中，开关电磁铁和高压天然气截止阀需要较强的工作电流，驱动电路部分采用固态继电器，将逻辑判断部分的指令转换为较强的电流信号。
图3为高压天然气截止阀的驱动电路，器件01为固态继电器。当发动机处于双燃料状态工作时，燃料转换机构工作，逻辑判断部分发出指令，使Y4=1，为高电平，经U2（7404，反相器）后，B点的电热UB为低电平，面A点的电势UA比点B高，这时固态继电器的输入端接通，输出端也导通。输出端CD一旦接通，电磁阀HPVALVE两端就会加上12V的额定工作电压，使减压器前的高压天然气阀门打开，天然气经减压进入发动机。当逻辑判断部分发出的指令使电磁阀关闭时，Y4=0，经反相器后，B为高电平，UA=UB，固态继电器的输入端没有电流通过，输出端不导通，电磁阀在弹簧力的作用下恢复常闭状态。
ΔT是通过选择电阻R10和电容C3的值来确定的。本处ΔT取为1秒，R10=1000Ω，C3=1000μF。
从产生机理上讲，开关电磁铁的维持电流与高电压天然气电磁阀的工作电流是同样的机理：当Y1=1时，存在维持电流，铁芯维持在吸入状态；当Y1=0时，不存在维持电流，铁芯在回位弹簧的作用下恢复原来的伸出位置。
2.3电源部分
前言
公共照明系统广泛采用高压钠灯（highpressuresodiumlamp）或金属卤化物灯（metallichalidelamp），传统照明系统经常采用电感镇流器，照明灯具采用统一开关控制方案。
随着数字技术和网络技术的发展，公共照明数字化和网络化已经成为一种必然趋势。节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。本文将介绍基于镇流器的全数字公共照明系统。该系统在国内首次实现了远程单个路灯节点的任意监控，并重点介绍了系统的核心设备——组群控制器的作用、组成、工作原理是以及主要软件结构框图。
1数字路灯照明系统
图1给出了数字路灯系统的系统组成原理图。在该系统中，每个路灯节点采用全数字化电子镇流器，可以实现0%、50%、80%、100%功率输出，可以随时发送路灯的电流、电压信息，并具有开路、断路和路灯老化报警功能。每一个路灯节点内包含一个电力载波通信（PLC）模块，利用电力载波模块实现路灯节点之间以及路灯节点与组群控制器之间信息通信。组群控制器采用双CPU结构，负责日常系统的正常运行控制，并可以随时响应上位管理计算机发出的指令。组群控制器与照明管理计算机通过GSM/GPRS短信方式实现正常情况下的通信。在组群控制器发生故障的情况下，照明管理计算机可以通过GSM/GPRS直接实现路灯线路的开关控制，实现系统安全双保险。照明管理计算机采用地理信息系统（GIS）技术，实现图形化动态实时监控管理。
图2
2组群控制器工作原是与系统组成
2．2组群控制器系统组成
图2给出了一种组群控制器设计方案。它包括CPU模块、线路状态检测模块、交流接触器驱动模块、后备电源模块、时钟模块、控制策略模块、电能计量模块、温湿度检测模块、GSM通信模块和电力载波通信模块。CPU模块采用CPU结构。主微控制器采用高性能、8位、40引脚、具有8KBFlash、多路8位A/D的RISC单片机PIC16F877，负责与GSM通信模块和电力载波模块通信，与交流接触器驱动控制，与实时时钟的读取和校准以及根据照明控制策略发送控制指令等功能。从微控制器采用与主微控制器同一系列的高性能8位、28引脚、多路8位A/D、具有4KBFlash的RISC单片机PIC16F873。该控制器负责管理电能计量模块、后备电源及监控模块、温湿度监控模块和线路状态检测模块等。
图3
2.3双CPU通信方法与RS-485通信
虽然PIC16F87x系列单片机通信接口丰富，但是，整个系统通信复杂，接口资源仍然很紧张。主从CPU的可靠通信，是组群控制器可靠工作的关键之一。
根据资源分配，主微控制器PIC16F877与从微控制器PIC16F873采用SPI接口，并以主从方式通信。根据系统端口配置需要，PIC16F873采用硬件SPI接口方式，PIC16F877采用普通I/O口RB1～RB3来模拟硬件SPI口，即软件SPI接口。PIC16F877的SPI硬件资源分配给E2PROM24C64使用。PIC16F873的SPI接口工作在从模式下，PIC16F877需要选用一个普通I/O口（这里是RB4）与PIC16F873的SPI通信控制端RA4/SS相连，控制SI通信的发起与结束，如图3所示。每次通信都是由PIC16F877发起，PIC16F873响应。
图4
电能计量模块为单独模块，能够测量供电线路的电压、电流、功率、功率因数等参数，并具有标准的RS-485接口。为此，PIC16F873利用硬串口RC6/TX和RC7/RX，通过RS485接口变换，与电能计量模块JP1相连。这里MAX485芯片作为485总线接口转换芯片，用RC2作为RS-485总线通信输入/输出使能控制端，控制信号的读入和送出。
2．4交流接触器控制与状态保持
2．5时钟与控制策略
要实现自动定时控制，系统时钟和系统预存控制策略是关键。组群控制器采用DS1302时钟芯片，为系统提供实时时钟。DS1302是一种带备份电源的、8脚、具有I2C串行通信功能的高性能、低功耗时钟芯片，提供秒、分、时、日、周、月、年日历功能。I2C串行总线SCL和SDA分别需要一个上拉电阻。主微控制器PIC16F877采用硬件I2C接口（RC3/SCL和RC4/SDA）与DS1302通信，如图5所示。组群控制器可以实现远程时钟校准。
图6
2．6软件实现
2008年6月，《企业内部控制基本规范》正式，并于2009年7月1日起正式施行。规范提出，现代企业要构建以内部环境为基础、以风险评估为环节、以控制活动为手段、以信息沟通为条件、以内部监督为保证的相互联系、相互促进的内部控制框架。《规范》指导企业建立五要素齐全的内部控制体系，以促进企业规范经营，实现企业可持续发展。
1内部控制制度概述
内部控制，是指企业为了使生产经营活动规范运行，保护企业资产、资金安全完整，保证会计信息真实可靠而制定的一套完善的制度措施。科学合理的内部控制对企业健康发展有极其重要的引导、规范作用。
1．1保证生产和经管活动顺利进行
内部控制系统通过制定标准的业务流程，建立适合企业自身特点的组织结构，合理划分部门分工、明确员工职责权限，促进企业各个职能部门间的相互配合，相互制约的监督机制等内容，保证企业的按照既定的程序、流程运行，防止舞弊行为的发生，促进企业经营管理活动提高效益和效率。
1．2保护企业财产的安全完整
1．3提高会计信息资料的正确性和可靠性
合理有效的内部控制，通过一系列相互协调、制约的机制、流程，将生产经营及管理活动有机结合在一起，对企业的经营、决策明确岗位职责分工，强调相互监督、稽核机制，对会计信息的采集、记录、归类、汇总等过程实现全面的监督与控制，从而提供真实可靠的真实地反映出企业生产经营的实际状况，保证企业决策的正确合理。
2内部控制审计对健全完善内部控制的重要作用
近年来，面临激烈的市场竞争和越来越规范有序的市场环境，企业建立实施内部控制的意识越来越强。但由于我国内部控制理论研究起步晚，大部分企业还是难以扭转传统的经营管理方式。内部控制发挥的作用还及其有限。内部控制审计通过对企业内控制度的审查、分析、测试、评价，确定其合理性和执行效果，对企业内部控制制度的建设做出评价的一种审计方法。内部控制审计不仅是内部控制的再控制，监督、推动企业将内部控制落到实处，促进企业主动加强内部控制建设，防止舞弊欺诈、规范经营管理。更是企业改善经营管理、提高经济效益的自我需要。因此，要确保企业内部控制设计合理，在经营管理过程中真正得到贯彻落实，必须受到监督控制，同时可以及时发现漏洞和隐患，对内部控制审计进行不断修订完善，直至发挥最大的引导作用。
3内部控制审计实施办法与步骤
3．1利用常规审计手段，查找内控风险点
3．2抓住内控制度风险点，进行测试，评价内控制度的合理和有效性
3．3根据审计结果，提出改进内控制度的建议
内部控制审计的目的就是要对内部控制系统进行评价，提出改进建议，以便内控系统发挥其应有的作用。根据审计结果，对制度的设计缺陷和执行缺陷，提出改进建议，对内控执行中存在的错弊行为，提交管理层处理。企业内部控制是一个过程，内部控制是否能够发挥作用，不仅取决于企业管理层的重视程度，内部控制系统的科学合理性和可执行性，还要接受审计监督和改进建议，才能不断完善和防范风险。
作者:苏肖花单位:呼和浩特铁路局
［参考文献］
［1］时现．内部审计学［J］．北京：中国时代经济出版社，2009．
二、系统控制设计
2.1温度与加热功率
2.2温度测量
为了更加准确地测量敏感芯体温度场的温度，在氢敏芯体上集成了一个测温电阻与一个加热电阻。测温电阻、加热电阻和氢敏电阻版图设计经过温度场仿真实现最佳耦合。因而测温电阻能真实反映氢敏电阻当前工作温度。测温电阻材料采用高纯铂电阻镀膜而成，实际测试的测温电阻温度特性，从图中可以看出测温电阻具有良好的温度线性关系。该测温电阻的温度系数因为采用薄膜沉积工艺制备，温度系数没有标准PT100大，但并不影响使用。电阻经过测温电桥检测，输出反映温度的电压信号。这个信号在控制区域非常微弱，为了提高温度测量精度，采用四线制检测电路，减少测温铂电阻引线长度与铂电阻通电电流对温度测量的影响。
2.3温度控制环路
通常温度系统是大惯性系统，具有较大的滞后性，往往需要具有超前调节的微分环节。气体传感器芯体体积很小，无论是加热还是制冷，芯体对温度都有快速响应，采用比例积分［3］控制就可以获得不错的效果。
2.3.1比例环节
比例环节具有快速调节能力，比例系数越大静差越小，过大容易震荡。电路如图4所示，其增益为－RP1／RP2，试验测试比例系数为－4时控制效果较好。
2.3.2积分环节
2.3.3微分电路
微分环境对输入快速变化的情况具有较大的反应输出，能提高控温系统对环境温度波动的快速响应能力。
2.3.4PWM产生电路
PWM电路［4］采用简单分立器件搭建，具体电路如图7所示，主要构成有比较器产生限阈值翻转波形，然后经过积分电路充放电产生标准锯齿波，锯齿波在与PID环节输出电压比较，产生脉宽随温度误差调整的波形，该波形输出给驱动加热电路。
三、实验结果
1．2基于企业需求的电气控制类专业的职位
在课程设计创新教学模式中，课程设计的过程尽可能与企业中工程项目的运作过程接近。根据对企业职位设置的调研，笔者将该教学模式中团队中各成员的职位和任务说明如下:
(1)项目管理工程师是一个团队的核心人物，负责制定和管理项目进程，组织必要的讨论和会议。对于项目管理工程师而言，如何调动团队内每个成员的工作积极性，最大程度地发挥成员的专长是其主要任务。可见，良好的沟通能力和个人魅力最为重要。这个职位为学生毕业后的个人创业或某些管理职位提供了基本的训练。
(2)硬件工程师和软件工程师完成整个项目的核心技术工作，包括系统的方案设计、绘制图纸等。在国内外倡导工程教育的背景下，工程师的工作尤其要与企业需求和行业规范相结合，指导教师对软硬件工程师的具体工作提出严格的要求。
(3)外观或结构设计师需要机械类专业的知识，不是电气控制类专业的主要学习范畴，在教学实施过程中将机械类与电气控制类专业的学生进行混合，组成一个更加专业的团队，不仅有利于更好地完成任务，而且扩大了团队成员的知识面。而且，一般情况下电气控制类专业的学生也会学习机械制图(或AutoCAD)，若设计要求不是很高，他们也能完成任务。
(4)销售工程师在企业人员的职位中也是比较重要的角色。在我校电气控制类专业的毕业生中，有不少同学都从事市场或销售方面的工作。一方面企业需要有该类专业背景的毕业生，另一方面电气控制类专业某些学生善于言谈，亲和力强，更喜欢做与人沟通的工作。销售工程师需要掌握一定的销售理论，做全面的市场调研，提炼产品特色和产品卖点，制定完整的销售计划。
(5)秘书的主要任务是会议记录，制作项目陈述PPT，撰写论文等文字性工作。从方案设计开始，秘书就开始构思并撰写论文。秘书的工作是整理和总结资料，大部分的文档原始资料都需要其它成员提供。秘书需要经常和每一个成员沟通，尽量按照毕业设计论文的标准完成课程设计论文的撰写。
2课程设计创新教学模式的实施
2．1对课程设计团队的要求
团队人数要适宜，若人数过多，任务分配不均，必然有成员的工作较轻松，易偷懒，造成不团结;若人数过少，每个人承担任务较多，不能起到成员间交流合作，培养良好职业素养的目的。经过实践，根据任务复杂程度，一个课程设计团队的组成人数以3～5人为宜。团队中每个成员根据需要可以承担多项工作，比如项目管理工程师可以兼任其他任何职位，外观设计工程师兼任销售工程师，采购人员兼任秘书;而软件和硬件工程师一般独立设置，而且在项目软件编程任务较多时，可以采用模块化设计，由多个人共同承担。团队内每位成员按照分工都有自己明确的工作任务，具有强烈的责任感和使命感。而且，由于是团队工作的性质，团队之间的竞争更为激烈，在工作过程中每位成员也会强烈地感受到集体的凝聚力和荣誉感。在这种情况下，个体能力强并不意味着集体的成功，只有大家团结合作、互帮互助才能取得最终的成功。因此，在做好课程设计的同时培养了成员的工作主动性、积极性和团队协作意识。
2．2选题要求
多数应用型大学的电气控制类课程设计都是诸如电子钟、交通灯的控制之类的小题目，设计题目单一，与专业技术的当前应用脱节［4］，而且容易查找到现成的资料，不利于培养学生的实践能力和创新精神。由于以团队形式工作，人数增加，可以适当地增加课程设计题目的难度。课程设计选题可以结合教师科研项目，与企业进行深度合作并能为其解决实际问题的综合性选题最好。比如在单片机系统课程设计中，与某企业合作，设计题目为“多功能电压力锅”;在工业控制系统综合课程设计中，与某自动化公司合作，设计题目为“恒压供水系统的PLC控制与远程监控”［5］。在课程设计过程中不满足于只考虑软硬件是否能实现任务要求的基本功能，还可以在图纸的完整性和规范性、系统的安全性和可靠性等方面提出更高的工程要求。
2．3工作流程
2．4考核与评分
3课程设计创新教学模式的支撑体系
(1)加强师资队伍的培养。对于应用型大学而言，高水平的师资队伍是应用型创新人才培养的关键。要培养出企业需要的应用型人才，必须建立一支综合素质强的“双师型”教师队伍。而大多数教师从学校毕业又进入学校授课，本身没有在企业工作过，教师的工程素质和实践经验不足，具有丰厚工程背景又有学术水平的“双师”型教师尤其缺乏［10-12］。一方面，可以建立教师有计划分批次轮流到企业锻炼的常规制度;另一方面，吸引企业的优秀工程师兼职或全职到教师岗位，充分发挥其多年来的企业工作经验。
(3)开设公共选修课。公共选修课是高校面向全体学生开设的综合素质培养课程，对学生知识结构完善，知识面扩大，兴趣和个性发展和综合素质提高有重要意义。对于工科专业来说，根据企业对人才的需求，高校开设如市场营销、会计、社交技巧等人文类和经济类选修课，不仅有利于培养学生的综合能力，而且学生也可以结合自身职业生涯规划科学地进行选课，为将来的职业储备和积累知识［15］。
蒸发器的示意所示，其工作流程大致可描述为：待浓缩的稀液从蒸发器上部进入蒸发器E1201，吸收过热蒸汽提供的热量，稀液中的水分变成二次蒸汽从蒸发器顶部排出，浓缩液从蒸发器底部排出；浓缩液浓度不能在线测量；稀液流量为F1201，稀液管线上设阀门V1201；浓缩液流量为F1202，浓缩液管线上设阀门V1202；二次蒸汽流量为F1203，二次蒸汽管线上设阀门V1203；从蒸发器中部通入满足工艺要求的过热蒸汽，蒸汽流量为F1105，过热蒸汽管线上设阀门V1105；换热后的过热蒸汽变为冷凝水排出。蒸发器为真空操作，蒸发器液位为L1201，温度为T1201，压力为P1201。
1．2工艺流程分析蒸发器的工艺流程可以具体描述为：
1）打开稀液流量阀V1201，向蒸发器E1201注入稀液，并使蒸发器液位稳定在80％左右。
2）打开过热蒸汽流量阀V1105和二次蒸汽流量阀V1203，向蒸发器通入过热蒸汽，使蒸发器温度达到108℃，并保持稳定。
3）待浓缩液浓度达到7．5％时，开启浓缩液流量阀V1202，开始连续出料，使浓缩液流量达到4．63kg／s，并保持流量平稳。
2系统总体方案设计
2．1控制要求与技术指标
（1）控制要求
基础过程控制（BPCS）的任务是保证蒸发器温度、浓缩液浓度以及浓缩液流量均符合工艺要求。根据工艺要求可以将BPCS的控制任务分解为：建立蒸发器液位、提升蒸发器温度、蒸发器提升负荷运行、浓缩液浓度控制、蒸发器温度控制、蒸发器液位控制、浓缩液流量控制。
（2）系统安全要求
现代过程控制系统包括基本过程控制系统(BPCS)和安全仪表系统（SIS）。蒸发过程可能会出现蒸发器内压力过大而引起事故，因此SIS系统的设计非常重要。
2．2控制系统总体方案设计
考虑到安全可靠和经济适用的同时兼顾，本方案选择了西门子的PLCS7416－2F，与PCS7BOX构成冗余结构，两个CPU同时具有基础控制系统（BPCS）和安全控制系统（SIS）的功能，正常运行状态下PCS7BOX执行BPCS功能，PLCS7416－2F执行SIS功能。BPCS系统和SIS系统共用一个工程师站和一个操作员站，这样避免了传统DCS和SIS之间复杂的数据处理，节省了成本与安装费用，系统中备件品种少，经济性好，并且可以互为代用，便于维护。BPCS系统与SIS系统之间的通信连接采用光纤实现，使系统的安全可靠性大大提高。此外，PCS7BOX和冗余PLC相互独立，冗余系统的存在与否不影响控制系统的正常运行。用PROFINET工业以太网扩展此系统，使此系统一方面可与管理系统对接，另一方面具有了良好的可扩展性，能方便地实现监控功能，同时使此系统的维护也变得更加方便。
3控制系统硬件设计与实现
3．1仪表供配电设计
为保证供电的安全和可靠，设计供电系统时，应按照用电仪表的电压等级和电源类型进行设计。本方案采用二级供电方式，由第一级总供电箱直接向设置在底层的各二级供电箱供电，并在第二级供电系统中同样设置总供电箱、分供电箱。供电系统可采用多回路供电的配电方式，将各分供电箱分别接到总供电箱上的各组端子上，这样在灵活分配用电负荷的同时能够分散端子故障所带来的影响。
3．2输入／输出模块配置
BPCS和SIS的输入／输出模块配置相类似，以BPCS为例，在分析控制系统的基础上。确定了BPCS所需配置的I／O点数后，即可进行输入／输出模块的选择。本方案选择西门子公司的分布式I／O产品ET200M。
3．3系统控制柜设计
接下来是系统控制柜的设计，包括主控制柜和分控制柜的设计，确定控制柜以及输入输出模块后，绘制系统输入输出模块的接线原理图。
3．4系统组态
在SIMATICManager中完成系统组态。系统硬件组态如图3上半部分所示，左边是BPCS系统的硬件组态，右边是SIS系统的硬件组态。通信网络的组态如图3的下半部分所示，完成BPCS功能和SIS功能的DCS和PLC均挂接在PROFIBUS总线上。PCS7BOX和IM153－2分别是BPCS的CPU和ET200M通信模块；AS400F和IM153－2FO则是SIS的CPU和ET200M通信模块。
4控制系统软件设计与实现
4．1控制程序总体设计
根据程序的功能以及程序执行情况，控制程序可以被划分为3个部分：
1）启动组织块OB100。OB100在PLC启动时执行一次，通过该组织块可以实现初始化操作。
2）主程序OB1。OB1由操作系统不断地循环调用。通过OB1可以进行系统常规处理，转换系统的运行状态，比如更新程序中的标志，并进行相应处理。
4．2控制程序设计与实现
（1）S7CFC编程语言
CFC（ContinuousFunctionChart，连续功能图）用图形的方式连接程序库中的各种功能块，包括从简单的逻辑操作到复杂的闭环和开环控制等领域。编程的时候将需要的功能块复制到图中并用线连接起来即可。定时中断程序即采用CFC来编写。
（2）定时中断的整体结构
4．3推理程序设计与实现
经过分析，可以看出被控对象的特点是多回路、多参数、强耦合。因此控制策略为：将复杂大系统分解成相对独立的简单子系统进行处理，控制律力求简单实用。其中，根据对被控对象的分析，发现浓缩液浓度不可在线测量。为了实现浓度的准确控制，采用了推理控制策略，利用可实时测得的稀液流量、浓缩液流量以及二次蒸汽流量，通过推理运算实现浓度的间接控制。推理控制算法采用SCL（类似于C语言）进行编程，并将其编译成模块，供CFC编程调用。BPCS部分主要采用连续功能图CFC实现。
4．4系统安全SIS设计
作为保证生产安全的重要措施，安全控制系统主要包含安全仪表和信号报警两部分。大多数工业生产过程要求安全仪表系统和信号报警遵循失效安全原则，使工业设备在发生故障的时候转入预定义的安全状态。在本方案中，包括了报警指示、紧急停车联锁等安全控制。紧急停车联锁在蒸发器装置的机械设备故障、某些过程参数越限、系统自身故障或稀液进料中断时，对系统实施紧急停车。紧急停车联锁能自动产生一系列预先定义的动作，使工艺装置和人员处于安全状态。
4．5系统监控设计
控制系统使用西门子WinCC组态软件对操作员站进行了组态，实现对蒸发器的实时控制及调整、系统运行监控与管理。WinCC使生产过程的状态能够以文字、图像、曲线和报警等多种形式清晰地表达出来，同时能够记录生产过程中发生的事件，供历史查询使用，还可以组态可打印的报表。
一、建立健全会计内部控制制度在现代企业中的作用
1.建立健全会计内部控制制度是法律、法规的必然要求，也是经济全球化的迫切需要
建立健全会计内部控制制度对于及时发现和纠正企事业单位的各种错误和营私舞弊现象及违法行为，确保法律法规履行具有特殊的作用。在新旧体制转轨阶段，现代企业经营中低效率以及人为的损失、浪费现象较为普遍，无章可循、有章不循、弄虚作假、违规操作等不正当行为时有发生。《会计法》以及财政部所颁布的《会计内部控制规范》中都明确要求单位必须建立健全会计内部控制制度，加强内部监督，以保证会计信息的真实性和合法性。
2.建立健全会计内部控制制度保证会计信息的真实性和准确性
健全的会计内部控制，可以保证会计信息的采集、归类、记录和汇总过程，从而真实的反映现代企业生产经营活动的实际情况，并及时发现和纠正各种错弊，从而保证会计信息的真实性和准确性。
3.建立健全会计内部控制制度有效的防范现代企业经营风险
在现代企业的生产经营活动中，现代企业要达到生存发展的目标，就必须对各类风险进行有效的预防和控制，会计内部控制作为现代企业管理的中枢环节，是防范现代企业风险最为行之有效的一种手段。它通过对现代企业风险进行有效评估，不断的加强对现代企业经营风险薄弱环节的控制，把现代企业的各种风险消灭在萌芽之中，是现代企业风险防范的一种最佳方法。
4.建立健全会计内部控制制度能维护财产和资源的安全完整。
健全完善的会计内部控制能够科学有效的监督和制约财产物资的采购、计量、验收等各个环节，从而确保财产物资的安全完整，并能有效的纠正各种损失浪费现象的发生。
5.能够保证企业高效率的经营。科学的内部控制制度，能够合理地对企业内部各个职能部门和人员进行分工控制、协调和考核，促使企业各部门及人员履行职责、明确目标，保证企业的生产经营活动有序、高效地进行。
二、当前企业会计内部控制存在的问题
目前，我国现代企业组织管理体制尚未形成规范化的模式，因而影响和制约了现代企业的投资决策能力和市场竞争能力，导致现代企业会计内部控制失效。
1.控制环境失效
会计内部控制环境是指一个现代企业的风气或氛围。它直接影响着现代企业员工的控制意识，是会计内部控制所有其他要素的基础。控制环境失效，将直接影响现代企业会计内部控制制度的实施以及实施的效果，并影响其他控制要素作用的发挥。目前，我国现代企业的股权高度集中，即使将上市现代企业的流通股全部买进，也不能取得现代企业的控制权，资本市场对经营者的约束非常有限。现代企业董事会很大程度上由内部人组成，对经营人员的监督有限，缺乏对高层经理的评估和有效激励，容易造成经营的决策失控。
2.财会系统失效
3.控制程序失效
三、现代企业会计内部控制设计
1.组织结构控制需要解决的问题
组织结构控制是指对现代企业组织结构设置、职务分工的合理性以及有效性所进行的控制。在组织机构方面主要体现在两个层面：一是法人治理结构方面，涉及到董事会、经理设置和相互关系问题。现代企业缺乏规范的法人治理结构设置，存在职责不清等问题，使现代企业目标发生偏移；二是现代企业管理部门的设置。这里探讨的主要是现代企业治理结构方面的问题。现代企业由于业务岗位设置的先天缺陷而未得到分离，这同现代企业对不相容职务是否应该加以分离的认识以及业务流程的复杂程度有关；没有认识到应该加以分离这进一步验证了现代企业财务负责人对不相容职务的认识水平还停留在一个较低的层次。
2.会计内部控制
会计内部控制应该与其经营管理过程相结合，成为生产经营过程的一个组成部分，而不应游离于它的基本活动之外。现代企业生产经营活动的全过程，也就是资金运动的全过程。要维护现代企业的整体利益，强化对所属现代企业生产经营活动的过程控制，达到控制和减少风险、改善会计状况、扩大会计成果的目的，就必须将会计内部控制渗透到现代企业的会计管理和资金运动之中，强化对现代企业会计管理和资金运动的过程控制。
3.预算控制
4.风险防范控制
引入先进管理思想，运用现代风险管理手段和方法，借鉴先进企业的成功经验，结合自身管理实践，逐步树立管理创新的思想；在现代企业管理层树立谨慎而不悲观、果断而不冒进的经营风格。现代企业须树立风险意识，针对各个风险控制点，建立有效的风险管理系统，通过风险预警、风险识别、风险评估、风险报告等措施，对财务风险和经营风险进行全面防范和控制。
5.内部审计控制
内部审计作为现代企业最高管理层控制现代企业的工具，对现代企业的各种财务资料的可靠性和完整性、现代企业资产运用的经济有效性等进行审核，并评价现代企业及其成员现代企业的会计内部控制是否有效，减少舞弊行为。
四、现代企业会计内部控制的保障机制
1.完善现代企业的会计内部控制环境
控制环境包括员工的诚实性和道德观、员工的胜任能力、管理者的管理哲学和经营风格、组织结构、授予权利和责任的方式、人力资源政策和实施等。控制环境构成了一个单位的氛围。首先，现代企业全体员工尤其是管理层应当树立会计内部控制理念。会计内部控制能否有效关键看现代企业员工有没有会计内部控制观念，特别是看管理层是否重视会计内部控制制度。其次，完善现代企业和成员的现代企业治理。第三，加强人力资源投资，提高员工素质。第四，建立积极向上的现代企业文化。
3.建立风险评估机制和财务预警系统
1控制理论基础
1．1回路增益
对于一般负反馈控制系统，其闭环系统方框图如图1所示。闭环传递函数C（s)/R(s)=G(s)/[1+G(s)H(s)]，其特征方程式为F(s)=1＋G(s)H(s)=0，特征方程式的根即为系统的闭环极点。由此方程式可以看出G(s)H(s)项，其包含了所有关于闭环极点的信息，一般称G(s)H(s)为回路增益。实际应用中，可通过对回路增益Bode图的分析来设计系统的补偿网络，以达到闭环系统稳定性要求。
1．2Bode定理
Bode定理对于判定所谓最小相位系统的稳定性以及求取稳定裕量是十分有用的。其内容如下：
1）线性最小相位系统的幅相特性是一一对应的，具体地说，当给定整个频率区间上的对数幅频特性（精确特性）的斜率时，同一区间上的对数相频特性也就被唯一地确定了；同样地，当给定整个频率区间上的相频特性时，同一区间上的对数幅频特性也被唯一地确定了；
2）在某一频率（例如剪切频率ωc）上的相位移，主要决定于同一频率上的对数幅频特性的斜率；离该斜率越远，斜率对相位移的影响越小；某一频率上的相位移与同一频率上的对数幅频特性的斜率的大致对应关系是，±20ndB/dec的斜率对应于大约±n90°的相位移，n=0，1，2，…。
例如，如果在剪切频率ωc上的对数幅频特性的渐进线的斜率是－20dB/dec，那么ωc上的相位移就大约接近－90°；如果ωc上的幅频渐近线的斜率是－40dB/dec，那么该点上的相位移就接近－180°。在后一种情况下，闭环系统或者是不稳定的，或者只具有不大的稳定裕量。
在实际工程中，为了使系统具有相当的相位裕量，往往这样设计开环传递函数，即使幅频渐近线以－20dB/dec的斜率通过剪切点，并且至少在剪切频率的左右，从ωc/4到2ωc的这段频率范围内保持上述渐近线斜率不变。
2逆变器电压环传递函数（建模）
一个逆变器的直流输入电压24V，交流输出电压110V，频率400Hz，电路开关频率40kHz，功率500W。其控制至输出整个电压环的电路结构如图2所示。现求其回路增益。
2．1驱动信号d（s）至输出Vos）的传递函数
1）驱动信号d为SPWM脉冲调制波，加在IGBT管的栅极（G）上，而输入母线电压Vin加在管子的集电极（C）和发射极（E）两端，根据图2所示结构，输出电压Vd与驱动d之间相差一个比例系数，设为K1，则K1=。在具体的逆变器电路中，母线电压Vin为±200V，驱动信号为12V，代入可得K1=400/12=33.33。2）LC低通滤波网络传递函数推导可得=Vo(s)/Vo''''(s)=1/(s2LC+1)，其中L=3mH，C=2μF。
综上，驱动信号d（s）至输出Vo（s）的传递函数为Vo(s)/d(s)=G1(s)=K1/(s2LC+1)；
2．2输出Vo（s）至反馈信号B（s）的传递函数H（s）
1）输出电压采样变压器的传递函数为一个比例系数，即其变比，设为K2，即V''''o(s)/Vo(s)=K2，具体电路中，K2=18/110=0.164。
2）电阻电容分压网络如图2虚线框所示，其传递函数为=B(s)/V''''o(s)=1/(sR1C2+R1/R2+1)，其中R1=820Ω，R2=5.1kΩ，C2=10nF。
综上，Vo（s）至B（s）的传递函数H(s)=B(s)/Vo(s)=K2/(sR1C2+R1/R2+1)；
2.3脉宽调制器（PWM）传递函数Gd(s)
一般PWM调制器的传递函数为Gd(s)==，其中Vm为三角波最大振幅。在具体电路中，反馈信号与基准正弦波信号送入差动放大器，输出误差信号再与标准三角波比较，生成SPWM驱动信号。此处所用三角波的振幅为Vm=3V。
综上，在未加入补偿网络之前，整个回路增益为
G（s）=G1(s)H(s)Gd(s)
=K1/(s2LC+1)[K2/(sR1C2+R1/R2+1)(1/Vm)
=1.569/[(6×10-9s2+1)(7×10-6s+1)
绘制其幅频Bode图，如图3所示。
3补偿网络设计
由前述Bode定理，补偿网络加入后的回路增益应满足，幅频渐近线以－20dB/dec的斜率穿过剪切点（ωc点），并且至少在剪切频率左右从到2ωc的范围内保持此斜率不变。
由此要求，首先选择剪切频率。实际应用中，选fc=fs/5为宜，其中fs为逆变器工作频率或开关管开关频率。具体逆变器中，开关频率为40kHz，则fc=40/5=8kHz。
在未加补偿网络之前的回路增益Bode图如图3所示，在fc=8kHz处的增益为－20.17dB，由此，补偿网络应满足如下条件，即在fc=8kHz处的增益为＋20.17dB，斜率为＋20dB/dec，而且，此斜率在fc/4=2kHz与2fc=16kHz（取15kHz）的范围内保持不变。补偿网络的Bode图如图4所示（幅频）。
由图4可得：f1=2kHz处，G(ω)=20lg(2πf1)=8.129dB或者2.55（倍数）=AV1，f2=15kHz处，G(ω)=20lg(2πf2)=25.63dB或者19.12（倍数）=AV2，两个零值对应频率为fz1=fz2=2kHz，一个极值在fp1=15kHz处，另一个极值在fp2=20kHz处。考虑选用如图5所示补偿放大器时，其电阻电容参数值可计算如下：
取R3=5.1kΩ，R0=39kΩ，则R2=R3AV2=97.5kΩ，C2=1/(2πfp2R2)=81.6pF，C1==816pF，R1=1/(2πfp1R3)=39kΩ，C3=π=2040pF。
实际电路中，取R2=100kΩ，C2=100pF，C1=800pF，R1=39kΩ，C3=2200pF。
4实验结果
2.正确安装典型控制线路通过分析电气原理图后，进行安装接线；学生要能够把原理图中电气元件符号，与实物上的各对应部分联系起来，正确接线；先接主电路，在接主电路时，要注意电源的进线是上进下出；接控制电路时，根据编号，依次完成接线；在接按钮盒时，要注意，进盒的线要通过接线端子引入。对每个元件在所接线路中的作用，学生一定要清楚。
3.调试学生安装接线完成后，先通过静态检测，对所接线路有一个初步的判断，即是否存在短路或断路情况，静态值是否合理；然后是进行通电测试，通过通电试验，可以直观看到各元器件的动作，及电动机运行情况是否正常。这一过程，让学生看到每个元件的动作情况，以及所接线路完成的控制功能。
二、学习简单控制线路的设计
1.首先根据所设计控制线路的要求，对所需要用到的电气元器件写出材料清单（元器件的名称、数量、型号）。
2.根据所设计线路的要求，通过自己在理论学习和实习学习中掌握的知识，考虑如何设计。
3.通过分组完成或自己完成，画出能够实现设计要求的电气原理图，分析工作原理，请带实习的教师审核图纸，提出建议，方可照图安装接线。
4.在我们设计线路时，还要考虑一个重要的因素，就是要根据现有的元器件条件，完成我们的设计课题。因为，每个设计线路的功能，可以通过很多种控制方式来完成。
三、设计实例（三相异步电动机单向运行控制，扩展为两地控制的两台电动机手动顺起，手动逆停控制线路，具有短路、过载、欠压及失压保护）
1.元件清单三相空气开关1个、主熔断器3个、控熔断器2个、交流接触器2个、热继电器2个、三联按钮2个。
2.设计思路
（1）由于要完成两地控制，必须考虑甲、乙两地均有起动按钮和停止按钮；根据现有的条件，我们只能提供两组三联按钮，所以，在设计线路时，学生必须考虑其中两个按钮，即要做起动按钮使用，又要做停止按钮使用。学生还需要掌握一个要点，就是只要是多地控制，每台电动机的控制电路，起动按钮要并联、停止按钮要串联。
（2）两台或多台电动机要求顺序起动时，控制第一台电动机的交流接触器常开辅助触头，必须串联在第二台电动机的控制电路里，以此类推。
（3）两台或多台电动机的逆序停止时，控制第二台电动机的交流接触器常开辅助触头，必须并联在第一台电动机的停止按钮上。
3.画出设计电路根据设计思路，画出能够实现控制要求的电路图，（主电路省略）。控制电路中SB11、SB12是第一台电动机的停止按钮，SB21、SB22的常开触头是第一台电动机的起动按钮，SB21、SB22的常闭触头是第二台电动机的停止按钮，SB31、SB32是第二台电动机的起动按钮。通过这六个按钮，我们就能够实现在甲乙两地控制两台电动机的运行。KM1控制第一台电动机，KM2控制第二台电动机。
四、我们在设计了手动控制基础上，进一步学习自动控制的设计（两地控制的两台电动机自动顺起，自动逆停控制电路）