基于PLC的熱水箱恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文) 開(kāi)題報(bào)告題目： 系部 專(zhuān)業(yè) 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師： 年 月 日一、文獻(xiàn)綜述1. 課題來(lái)源 依據(jù)老師的要求來(lái)設(shè)計(jì)的課題。2選題依據(jù)、背景情況 溫度是是工業(yè)上常見(jiàn)的被控參數(shù)之一，特別在冶金、化工、機(jī)械制造等領(lǐng)域，恒溫控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于熱水器等一些熱處理設(shè)備中。在一些溫控系統(tǒng)電路中，廣泛采用的是通過(guò)熱電偶、熱電阻或pn結(jié)測(cè)溫電路經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，轉(zhuǎn)換成a/d轉(zhuǎn)換器能接收的模擬量，在通過(guò)采樣/保持電路進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，最終送入單片機(jī)及其相應(yīng)的外圍電路，完成監(jiān)控。本文介紹單片機(jī)通過(guò)數(shù)字溫度傳感器檢測(cè)外部溫度對(duì)水箱進(jìn)行恒溫控制的設(shè)計(jì)，采用pid算法來(lái)控制pwm波形的產(chǎn)生，進(jìn)

2、而來(lái)控制熱水箱的加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)恒溫控制。采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單、靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度的提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。3. .國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài) 在人類(lèi)的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。無(wú)論你生活在哪里，從事什么工作，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)發(fā)展對(duì)是否能掌握溫度有著絕對(duì)的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等

3、等行業(yè)，可以說(shuō)幾乎80%的工業(yè)部門(mén)都不得不考慮著溫度的因素。目前，國(guó)內(nèi)外恒溫控制系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)已發(fā)展的比較成熟，大多數(shù)是使用單片機(jī)和plc對(duì)溫度進(jìn)行控制，但隨著plc、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控組態(tài)軟件的迅速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中基于plc的恒溫控制系統(tǒng)開(kāi)始占據(jù)了主導(dǎo)地位?；趐lc的恒溫控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中充分體現(xiàn)了一下優(yōu)點(diǎn)：（1）采用光電隔離、rc濾波器等屏蔽措施具有較高的抗干擾能力和可靠性；（2）針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)有相應(yīng)的i/o模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備直接連接；（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)；（4）編程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)；（5）系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；（6）維修方便，維修工作量小；（7）投產(chǎn)周期及成本

4、比較低。本設(shè)計(jì)基于一個(gè)plc的恒溫控制監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到溫度的實(shí)時(shí)控制與顯示。該系統(tǒng)克服傳統(tǒng)的位式調(diào)節(jié)器和pid調(diào)節(jié)器超調(diào)大的缺點(diǎn),充分發(fā)揮plc控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強(qiáng)和fameview的實(shí)時(shí)顯示的優(yōu)點(diǎn),提高了控制的精確度。而且該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)并有良好的組態(tài)監(jiān)控界面,能遠(yuǎn)程控制，適應(yīng)了當(dāng)前現(xiàn)代化工業(yè)的需要,適用范圍廣,其經(jīng)濟(jì)效益很好。在工業(yè)生產(chǎn)中,常用閉環(huán)控制方式控制溫度、流量等連續(xù)變化的模擬量,pid控制是常見(jiàn)的一種控制方式。在使用模擬量控制器的模擬控制系統(tǒng)和使用計(jì)算機(jī)(包括plc)的數(shù)字控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破?plc)是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)

5、算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)等高新技術(shù)，可以構(gòu)成不同的控制系統(tǒng),將模擬量輸入輸出控制和現(xiàn)代控制方法融為一體,實(shí)現(xiàn)智能控制、閉環(huán)控制、多控制功能一體的綜合控制系統(tǒng)。本文針對(duì)恒溫水箱溫控系統(tǒng)的要求,以plc為溫度控制系統(tǒng)的核心,利用pid控制算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒溫控制。4. 主要參考文獻(xiàn)1 吉順平，孫承志，路明，等西門(mén)子plc與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008. 2 梁森，歐陽(yáng)三泰，王侃夫. 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.3 張洪潤(rùn)，張亞凡，.傳感器原理及應(yīng)用m.北京：清華大學(xué)出版社，2008.4 嚴(yán)盈富，羅海平，吳海勤. 監(jiān)控組態(tài)軟件與 plc 入門(mén).北京：人民郵

6、電出版社，2011.45 居里. 分析電力工業(yè)中的新型紅外溫度傳感器j.中國(guó)光學(xué)期.2011,(23):14-17.6 宿元斌. 數(shù)字溫度傳感器lm83及其應(yīng)用j.儀表技術(shù)，2006,(04):26-28.7 徐興建，高峰. 基于dsp與數(shù)字溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)j.現(xiàn)代電子技術(shù),2010(09)：23-25.8 汪國(guó)平. 淺談傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用j.硅谷，2011,（05）:10-11.9 張華平. plc應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用中注意的問(wèn)題j.城市建設(shè)理論研究，2011，(21):15-18.10 張?jiān)庐? plc技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革初探j(luò).中國(guó)科技教育.理論版，2011,(08)：

7、12-14.11 王俊. 可編程序控制器_plc_概述j.科技資訊，2010,(08):24-25.12 李梅, 馮健雨. plc在機(jī)械手自動(dòng)控制裝置中的應(yīng)用分析j.機(jī)床電器，2004，31（3）：36-3713 陸貴友. 電加載機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì).吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào).1999,29（3）：100-10214 plc恒溫箱的設(shè)計(jì)：15 機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)(plc的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì))：16 (李永忠)恒溫箱plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì): 17 plc應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例: 18 溫度傳感器：19 基于plc電阻爐溫度控制系統(tǒng)：20 基于plc的智能溫度控制器的研究: 二、設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容1. 研究目

8、的 溫度控制對(duì)象，在工業(yè)控制過(guò)程中，是相當(dāng)重要的控制對(duì)象，因?yàn)闇囟戎苯拥挠绊懙搅巳紵?、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、蒸餾、濃度，結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理的和化學(xué)的變化過(guò)程。溫度控制的不好很有可能引起嚴(yán)重的安全事故，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列的問(wèn)題。溫度控制是許多設(shè)備的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，以利于進(jìn)行工件的加工與處理。不論是在生活中還是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，溫度的變化對(duì)生活、生產(chǎn)的某些細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)都會(huì)造成不同程度的影響，所以適時(shí)地對(duì)溫度進(jìn)行控制具有重要的意義。2. 主要內(nèi)容及技術(shù) 本次設(shè)計(jì)是基于plc水箱恒溫控制系統(tǒng)，通過(guò)可編程控制器控制，讓水箱中的水保持恒定值。首先要通過(guò)pt-1

9、00鉑電阻來(lái)檢測(cè)水溫，并把檢測(cè)到的溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，將其偏差值經(jīng)過(guò)pid運(yùn)算后控制雙向晶閘管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)加熱絲的功率，從而使實(shí)際溫度迅速接近給定值溫度。pid參數(shù)主要受到進(jìn)出水流量、水箱水溫設(shè)定控制溫度、室溫等因素影響。3. 研究方法本次設(shè)計(jì)恒溫箱將基于plc設(shè)計(jì)完成。恒溫系統(tǒng)要求通過(guò)冷熱水的各自流通來(lái)控制恒溫箱內(nèi)的溫度在2080之間的某個(gè)設(shè)定數(shù)值。兩個(gè)數(shù)碼顯示管分別用于顯示設(shè)定溫度及顯示測(cè)試溫度。當(dāng)水溫低于設(shè)定值時(shí)，報(bào)警并采用電加熱升溫。當(dāng)水溫高于設(shè)定值時(shí)，報(bào)警并啟動(dòng)冷卻水泵使水流經(jīng)冷卻器向恒溫箱供水降溫。由此系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)由控制部分，電源部分，按鍵部分，溫度測(cè)量部分，顯示部分，加熱裝置

10、，狀態(tài)指示燈部分，水泵部分，報(bào)警部分組成。基本組成框圖如圖所示。 系統(tǒng)模塊框圖4. 預(yù)期成果 第一、開(kāi)通電源，狀態(tài)指示燈1亮。第二、通過(guò)按鍵鍵入設(shè)定溫度，數(shù)碼顯示管1顯示設(shè)定溫度。第三、數(shù)碼顯示管2顯示恒溫箱內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度。第四、當(dāng)數(shù)碼顯示管2上顯示的溫度低于鍵盤(pán)顯示板1上的設(shè)定溫度時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。加熱裝置加熱。水泵2開(kāi)始運(yùn)行，狀態(tài)指示燈3亮，水泵2抽取儲(chǔ)水箱2中的熱水注入恒溫箱的第二組金屬管，同時(shí)儲(chǔ)水箱3中的第二組金屬管端口有水流出。第五、當(dāng)數(shù)碼顯示管2所顯示的溫度等于數(shù)碼顯示管1的設(shè)定溫度時(shí)，蜂鳴器停止報(bào)警，加熱裝置停止工作，水泵2停止工作，狀態(tài)指示燈3熄滅。第六、當(dāng)數(shù)碼顯示管2上顯示的溫度高于數(shù)碼顯示管1上的設(shè)定溫度時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，水泵1開(kāi)始運(yùn)行，狀態(tài)指示燈2亮。水泵1抽取儲(chǔ)水箱1中的冷水注入恒溫箱的第一組金屬管，同時(shí)儲(chǔ)水箱3中的第一組金屬管端口有水流出。第七、當(dāng)數(shù)碼顯示管2所顯示的溫度等于數(shù)碼顯示管1的設(shè)定溫度時(shí)，蜂鳴器停止報(bào)警，水泵1停止工作，狀態(tài)指示燈2熄滅。5.論文提綱（或?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模塊）根據(jù)上文我們要實(shí)現(xiàn)的恒溫箱功能可知