以下是以C++为核心技术栈的火力发电厂控制系统README文档框架，整合行业标准与专利技术要求：

火力发电厂控制系统技术文档

1. 专业术语 [[1]][[5]][[9]]

术语	定义
DCS（分布式控制系统）	采用分层架构的工业控制系统，包含过程控制级、操作监控级等[[5]]
SCADA	数据采集与监视控制系统，实现设备远程监控[[6]]
PID控制	比例-积分-微分控制算法，用于模拟量闭环调节[[4]]
SOE（事件顺序记录）	记录设备状态变化时间戳，精度达1ms[[1]]
HART协议	支持模拟信号与数字通信的混合协议，用于智能仪表[[5]]

2. 功能描述 [[4]][[9]][[2]]

核心模块

// 模拟量控制基类（策略模式）
class AnalogController {
public:
    virtual double calculateOutput(double setpoint, double pv) = 0;
};

// PID控制实现
class PIDController : public AnalogController {
    double Kp, Ki, Kd;
    double integral = 0, prevError = 0;
public:
    double calculateOutput(double setpoint, double pv) override {
        double error = setpoint - pv;
        integral += error * Ts;
        double derivative = (error - prevError)/Ts;
        prevError = error;
        return Kp*error + Ki*integral + Kd*derivative;
    }
};

关键流程

数据采集：通过Modbus TCP读取4~20mA信号[[5]]
控制运算：执行带抗积分饱和的PID算法[[9]]
指令输出：通过AO模块输出4~20mA调节阀开度[[1]]
故障保护：三取二冗余判断触发安全联锁[[9]]

3. 流程图

graph TD
    A[Modbus主站] -->|读取AI| B[压力变送器]
    B --> C[信号滤波]
    C --> D[PID运算]
    D --> E[AO输出]
    E --> F[调节阀]
    F --> G[压力反馈]
    G --> A

4. 数据库设计 [[1]][[2]]

实时数据库表结构

struct AnalogPoint {
    uint32_t tagId;         // KKS编码[[3]]
    double rawValue;        // 原始ADC值
    double engValue;        // 工程单位值（0-10MPa）
    uint64_t timestamp;     // 纳秒级时间戳
    Quality quality;        // 数据品质（GOOD/BAD/UNCERTAIN）
};

历史存储方案

// 使用InfluxDB C++客户端
auto point = influxdb::Point{"BoilerPressure"}
    .addField("value", 9.81)
    .setTimestamp(std::chrono::system_clock::now());
client.write(point);

5. UML类图

classDiagram
    class DCSMaster {
        +vector<SlaveDevice*> devices
        +void scanIO()
        +void executeControl()
    }
    
    class SlaveDevice {
        <<abstract>>
        #ProtocolType protocol
        +virtual void readInput() = 0
    }
    
    class ModbusRTUSlave {
        +ModbusRTUSlave(string port)
        +void readHoldingRegisters() override
    }
    
    DCSMaster --> SlaveDevice : 控制
    SlaveDevice <|-- ModbusRTUSlave

6. 网络通信结构体 [[5]][[6]]

#pragma pack(push, 1)
struct ModbusFrame {
    uint8_t  unitId;        // 从站地址
    uint8_t  funcCode;      // 功能码（03:读保持寄存器）
    uint16_t startAddr;     // 起始地址（40001）
    uint16_t quantity;      // 寄存器数量
    uint16_t crc;           // 校验码
};

struct ControlCommand {
    uint32_t deviceId;      // 设备KKS编码[[3]]
    double   setValue;      // 设定值（工程单位）
    uint8_t  controlMode;   // 0:手动 1:自动
    uint64_t timestamp;     // 命令时间戳
};
#pragma pack(pop)

技术栈实现

实时框架：使用RT-Linux内核补丁实现硬实时[[9]]
协议栈：libmodbus库处理Modbus通信[[5]]
数值计算：Eigen库实现状态观测器[[4]]
日志系统：boost::log支持SOE事件记录[[1]]

参考标准

IEC 61131-3 控制器编程标准
IEC 62443 工业网络安全标准[[5]]
GB/T 38624 工业物联网安全规范

该架构通过C++的高效性满足火力发电10ms级控制周期要求，符合《火力发电厂分布式控制系统技术导则》[[1]]和智能控制集成标准[[2]]的技术规范。