基于s7-300鍋爐盤管出口水溫滯后控制系統(tǒng)開(kāi)題報(bào)告

-.z.本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目：基于S7-300鍋爐盤管出口水溫滯后控制系統(tǒng)專題題目（若無(wú)專題則不填）：本課題來(lái)源及研究現(xiàn)狀：國(guó)外現(xiàn)狀由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化，自適應(yīng)，參數(shù)自整定等方面取得成果，在這方面，以日本，美國(guó)，德國(guó)，瑞典等國(guó)技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的，性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。它們主要具有如下的特點(diǎn)：1.適應(yīng)于大慣性，大滯后等復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控制。2.能夠適應(yīng)于受控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制。3.能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過(guò)程復(fù)雜，參數(shù)時(shí)變的溫度控制系統(tǒng)的控制。4.這些溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制，自校正控制，模糊控制，人工智能等理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的算法，適應(yīng)的范圍廣泛。5.普遍溫控器具有參數(shù)自整定功能。借助計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，溫度器具有對(duì)控制對(duì)象參數(shù)及特性進(jìn)行自動(dòng)整定相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化。國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀目前在我們國(guó)內(nèi)，鍋爐仍然是各種工業(yè)企業(yè)的動(dòng)力設(shè)備中重要的組成部分。但是，除了一些大中型鍋爐采用了先進(jìn)的控制技術(shù)，女HDCS、FCS。一般的小型鍋爐的控制仍較落后，仍在使用儀表、繼電器作主要的控制手段(如DDZ-II或III型系列儀表)，需要過(guò)多的人為參與，不僅工作人員的工作條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且鍋爐的熱效率很低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。即使現(xiàn)在的儀表不少已趨智能化，在鍋爐上也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)或半自動(dòng)控制，但是，由于其不菲的價(jià)格、缺乏管理功能等種種原因，其應(yīng)用受到很大限制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鍋爐的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，鍋爐的生產(chǎn)從它的雛型：蒸汽機(jī)到現(xiàn)在各式各樣的鍋爐，它的發(fā)展見(jiàn)證了工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，現(xiàn)代的鍋爐多數(shù)是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。它包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場(chǎng)所。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過(guò)蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發(fā)生器，常簡(jiǎn)稱為鍋爐，是蒸汽動(dòng)力裝置的重要組成部分，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。鍋爐承受高溫、高壓，其安全問(wèn)題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發(fā)生爆炸，后果也十分嚴(yán)重。因此，對(duì)鍋爐的材料選用、設(shè)計(jì)計(jì)算、制造和檢驗(yàn)等都制訂有嚴(yán)格的法規(guī)。而溫度也是其一個(gè)重要的影響因素，也是讓鍋爐起到其作用的必要因素。經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，可編程控制技術(shù)與交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來(lái)越廣。鍋爐的作用是燒水產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，這些蒸汽的溫度可達(dá)1000多度，這樣的蒸汽可以用來(lái)消毒、煮飯、加熱和提供蒸汽動(dòng)力。鍋爐是當(dāng)今工廠的一個(gè)動(dòng)力源泉之一，其作用不可忽視。PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它以其編程方便、操作簡(jiǎn)單，尤其是它的高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。而西門子S7-300系列的可編程控制器具有的高穩(wěn)定性的同時(shí)具有自主選擇性等特點(diǎn)，給我們搭建自動(dòng)控制系統(tǒng)提供了選型的方便。課題研究目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段：研究目標(biāo)針對(duì)目前工業(yè)型鍋爐系統(tǒng)普遍存在成本高、效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了由S7—300PLC和杰控組態(tài)軟件構(gòu)成的工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)。從控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬軟件配置以及程序設(shè)計(jì)和監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行闡述，實(shí)際運(yùn)行表明該控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠性高，在安全生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面發(fā)揮了重要作用，并為節(jié)能降耗提供了技術(shù)保證，具有一定的先進(jìn)性和推廣性。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有不少被控對(duì)象除了具有容積遲延外，往往不同程度地存在著純滯后，其特點(diǎn)是當(dāng)控制作用產(chǎn)生后，在時(shí)延τ范圍內(nèi)，被控參數(shù)完全沒(méi)有響應(yīng)。因此，這樣的過(guò)程必然會(huì)產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和較長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，所以，具有純遲延的過(guò)程是較難控制的過(guò)程，其難控程度隨著純遲延τ占整個(gè)過(guò)程動(dòng)態(tài)的份額的增加而增加，而路徑的長(zhǎng)度和物流的速度是構(gòu)成純滯后τ的因素。解決純滯后問(wèn)題的方法非常多，最簡(jiǎn)單的是利用常規(guī)調(diào)節(jié)器適應(yīng)性強(qiáng)、調(diào)整方便的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)個(gè)別的調(diào)整，在控制要求不太苛刻的情況下，滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求。鍋爐的水溫是一個(gè)滯后性很強(qiáng)的控制量，采用傳統(tǒng)的控制方法所得到的控制量的控制品質(zhì)不高，采用可編程控制器中的PID控制，使得我們可以得到一個(gè)品質(zhì)比較高的控制系統(tǒng)。又由于鍋爐有盤管出口，流水的傳輸會(huì)帶來(lái)時(shí)間的延遲，導(dǎo)致被控對(duì)象具有不同程度的純滯后，不能及時(shí)放映系統(tǒng)所承受的擾動(dòng)。研究?jī)?nèi)容電熱鍋爐控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置模擬日常生活中的熱水鍋爐控制系統(tǒng)，將變頻器調(diào)速技術(shù)、計(jì)算機(jī)和智能控制技術(shù)相結(jié)合，完成生活中熱水鍋爐對(duì)進(jìn)水、出水、電加熱裝置通斷時(shí)間比的自動(dòng)控制，使鍋爐的進(jìn)水流量、出水流量、水溫、水位保持在最佳狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)熱水鍋爐系統(tǒng)安全，可靠，穩(wěn)定運(yùn)行和達(dá)到節(jié)能降耗的目的。電熱鍋爐實(shí)驗(yàn)裝置主要由微型電熱鍋爐、固態(tài)繼電器電加熱裝置、變頻器及相關(guān)的檢測(cè)裝置、變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等過(guò)程控制儀表組成。圖1鍋爐控制示意圖方法和手段本次設(shè)計(jì)綜合和運(yùn)用計(jì)算機(jī)、PLC.溫度傳感器、流量傳感器等對(duì)工業(yè)對(duì)象的夾套鍋爐。管道進(jìn)行控制，運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程，PLC編程，控制算法設(shè)計(jì)，過(guò)程控制，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，電氣線路設(shè)計(jì)等知識(shí)。首先由變頻器，泵，溫度傳感器組成溫度控制系統(tǒng)，再由兩個(gè)調(diào)節(jié)閥控制兩個(gè)支路分別給鍋爐的夾套和內(nèi)膽供水。首先以鍋爐為控制對(duì)象，以鍋爐出口水為主被控參數(shù)，以爐膛內(nèi)水溫為副被控制參數(shù)，以加熱電爐絲電壓為控制參數(shù)，以PLC為控制器，構(gòu)成鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)：采用PID算法，運(yùn)用PLC梯形圖編程語(yǔ)言程序進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)鍋爐溫度的自動(dòng)控制。圖2溫度串級(jí)控制系統(tǒng)圖3鍋爐溫度控制系統(tǒng)原理框圖設(shè)計(jì)（論文）提綱及進(jìn)度安排：論文提綱第一章緒論1.1研究背景及現(xiàn)狀1.2該課題的研究目標(biāo)1.3研究的內(nèi)容及方法第二章系統(tǒng)方案2.1系統(tǒng)原理框圖2.2溫度自動(dòng)控制的方案2.2.1串級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.2.2PID控制系統(tǒng)2.2.3PLC控制器2.3程序結(jié)構(gòu)及框圖第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1溫度控制的系統(tǒng)電路3.2A/D轉(zhuǎn)換器3.3控制器3.4變送器第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1簡(jiǎn)介PLC4.2程序結(jié)構(gòu)流程圖4.2.1主程序4.2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換部分4.2.3控制模塊部分第五章人機(jī)界面的設(shè)計(jì)5.1人機(jī)界面的特點(diǎn)5.2杰控軟件5.3數(shù)據(jù)顯示總結(jié)與展望致謝參考文獻(xiàn)附錄進(jìn)度安排第一周至第二周對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行調(diào)研，了解各個(gè)課題的發(fā)展過(guò)程、前景，了解其中有哪些重要的技術(shù)。第三周至第四周進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)分析需求，確定系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)，寫開(kāi)題報(bào)告、任務(wù)書(shū)等。第五周至第十周進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)、原理圖繪制；軟件設(shè)計(jì)編寫程序；第十周至第十二周系統(tǒng)調(diào)試、實(shí)驗(yàn)分析與論文撰寫。第十三周畢業(yè)答辯主要參考文獻(xiàn)和書(shū)目：[1]林春燕.PLC在電熱鍋爐控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制與應(yīng)用，2009，2(5).2-3[2]黃鴻年．PLC在鍋爐控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性分析[J]．民營(yíng)科技.2009，4：21-22[3]高溥.孟建軍．電器控制基礎(chǔ)與可編程控制器應(yīng)用教程IM]．：西安電子科技大學(xué)出版社，2007：247-248．201-211[4]廖常初．可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M]．重慶大學(xué)出版社.2008．123-124[5]王芹．可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用[M]．天津大學(xué)出版社.2011．06-08[6]高志宏.過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表[M].浙江大學(xué)出版社.2006.12-14[7]厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2004.35-50[8]王森.儀表工試題集[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2008.01-03[9]邵彬.基于PLC和觸摸屏的電熱鍋爐控制系統(tǒng)改造[J]-工業(yè)控制計(jì)算機(jī)2010,23(5).45-48[10]趙陽(yáng).西門子S7-300PLC及工控組態(tài)軟件WinCC的應(yīng)用[M].重慶大學(xué)出版社.2006.12-13[11]王孝武.現(xiàn)在控制理論.浙江大學(xué)出版社.2006.13-67[12]劉鍇.周海深入淺出S7-300PILC[M].浙江大學(xué)出版社.2004.12-18[13]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2004.34-56[14]田峰.韓紹軍．PLC在堆垛機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[U]．國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2001，(2)：50-52．[15][I]尤曉玲.陳宏希，張治軍，段曉燕．PLC在堆垛機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[I]．蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,10(1)：30-32．[16]董青青.程紅基于PLC的爐溫開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)研究[J]-科海故事博覽·科教論壇2010(9).45-48[17]龔海舟.林榮文.賀志超基于PLC的高性能電熱鍋爐控制系統(tǒng)[J]-福建電腦2006(10).67-70[18]秦業(yè).喻壽益兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置[J]-2004.79-100[19]牛文勇;王君;李建平基于工業(yè)PC和PLC的中厚板軋機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[J]-冶金自動(dòng)化2001(06).06-16[20]趙先新;曹學(xué)軍SIEMENSS7系統(tǒng)工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)[J]-電氣傳動(dòng)自動(dòng)化2002(02).