plc鍋爐控制畢業設計開題報告精選

本文是一篇開題報告，開題報告要根據研究目標來確定具體的研究內容，要求全面、詳實、周密，研究內容籠統、模糊，甚至把研究目的、意義當作內容，往往使研究進程陷于被動。（以上內容來自百度百科）今天為大家推薦一篇開題報告，供大家參考。

 

題目：基于s7-200 plc鍋爐控制系統設計

 

一、課題研究背景與意義

 

依目前國家工、農業發展來看 ,鍋爐仍然是國內各種工、農業企業中動力輸出、能源運輸、加工輔助等設備中不可或缺的一部分，那么其控制部分或操作部分就顯得格外重要。但是，據調查發現很多小型鍋爐的控制仍顯捉襟見肘，僅部分大中型鍋采用了如dcs,fcs等高端 控制技術。

許多 控制系統 僅使用 繼電器和儀表 來實現主要控制方式，投入過多人力造成浪費。不僅如此，其人員工作條件惡劣以及勞動強度過大都會是資源浪費的主要源頭，更有甚者還會使得鍋爐以低熱效率狀態工作。部分儀表或控制裝置已經趨于智能化，在鍋爐控制領域也實現了全自動化或者半自動化，但同時也使造價提高了許多，管理也得不要相應改善，所以，應用范圍并不大，局限性特別大。

例如，湖北省武漢市某廠早期購買并投入使用的一臺型號為ug-36/3.58-m17的中壓燃燒型鍋爐，整個鍋爐實施鍋爐、燃起以及機組的分別監控，鍋爐控制系統組成及其方式如下：

 

1、鍋爐控制系統使用的是iiddz-型單元組合儀表。

 

2、燃燒控制手動調節，手動控制燃燒器火位大小，不能實現高效率，低消耗控制，不能保證最經濟的運行且勞動強度大。

 

3、整個鍋爐控制系統是通過調風板和閥門對風量，以此來實現燃燒器的燃燒控制和鍋爐系統中水位的調節，從能耗方面 來看，該方式存在著嚴重的能源損耗問題。

 

由此可以發現，如何提高設備效率、優化控制過程及方案成一個待解決的問題。

 

另外，在各種大中型油田開采中，往往都需要長途運輸油、氣等易燃易爆物體，在運輸過程中確保運輸物的正常輸送是非常關鍵的環節。然而，許多油、氣在長途運輸過程中難免會遇到低溫環境，它們在低溫狀態下卻表現出流動性差等缺點，這樣是非常影響輸送物的正常運輸，嚴重時會導致無法估量的災難。所以，加入鍋爐控制系統對運輸過程中的溫度進行調節就顯得極其重要。那么，針對大滯后、大延遲控制對象，如何確定控制方案，提高使用壽命也是一個待解決的問題。

 

plc控制技術的引進成功地改善了鍋爐工作效率問題，不僅節約了控制成本，還從某種意義上來看減少了環境污染等問題，因此該技術具有深入研究的實在意義。其優越性在于：首先，燃燒器開關閥不僅能實現手動調節，還可以達到自動調節火位的功能，這樣可以使燃燒器工作在一種高效狀態，即合理的空燃比狀態。

 

其次，鍋爐控制過程中核心參數均被準確記錄，若鍋爐參數在控制范圍外均會被報警。這樣一來，不僅可以提高現場施工的安全性，還能降低工人的失誤率，從整個控制系統來講某種程度上實時性更強，更加可靠。

 

二、國內外發展現狀及趨勢

 

鍋爐之所以被人們稱為復雜的控制對象 ,其原因在于許多被測量、控制對象中的控制參數、各種擾動或干擾相互影響，相互之間都有相互作用，因此存在著或多或少顯而易見或難以察覺的復雜關系。鍋爐控制的另一個控制難點體現在控制參數的易變性，這樣會存在著非線性特性，也是在設計鍋爐控制系統必須考慮到的一個問題之一。

從發展史來看，鍋爐控制技術基本經歷了以下四個階段：

 

1、人工手動控制階段

五十年代末期，自動化以及自動化設備 的理念 還并沒有像現在這樣深入人心，整個自動化技術 還處于萌芽階段 ,那段時期人們僅僅通過 鍋爐手動調節的方式來控制 .通過人們不斷實踐來積累送、引風，給水、煤的經驗。這樣一來，必定會使操作強度非常高，還是提高事故發生率。高效的鍋爐運行更是很難實現。

 

2、儀表組合式控制階段

當自動化控制技術以及電子技術進入到高速發展時期，全自動化鍋爐控制技術已經在許多歐美國家中日漸流行。從 60 年代開始，中國開始將工業鍋爐和自動化控制技術相結合并開始著重發展。自 60年代末期開始，全自動化鍋爐控制技術慢慢被引入到國內并開始被投入使用，其控制系統的研發也開始進入雛形期。從 70 年代中后期開始，我國在全自動化鍋爐控制方面的研發也有一定突破，已自主研發出一些自動化相關儀表，這標志著我國已經正式將自動化控制技術應用在鍋爐的控制領域，同時還意味著鍋爐在實現自動化控制的同時已經在效率上有了質的飛越，與此同時更小的事故率也是被人們公認的一點。隨著控制技術的發展，人們對鍋爐的控制要求也不斷提高，在人們僅使用組合儀表來完成鍋爐控制時，慢慢發現簡單的控制算法，較低的精度已經不能滿足人們對鍋爐控制的需求。

 

3、微型計算機控制階段

當電子技術發展到單片機控制時代時（其特點表現為：較高的集成度、價格合理、更好的穩定性），其專門用于工業領域的專用型計算機在我國倍受青睞，這說明人們更愿意接受并使用高集成、高精度的控制方式。從 80 年代末期至今，單片機微控技術也被用在了鍋爐控制領域，并出現了各式各樣的微型計算機控制系統，雖然有效改進了鍋爐在自動控制方面的運行情況，但依然還是表現出在擾動過高時的不穩定，還是具有較大的可完善空間。

 

4、集散控制系統（dcs）階段

集散控制系統（dcs）的核心思想是將控制首先分散化，從結構上來看，是讓若干部分或結構達到獨立控制，爾后進行集中式的管理和綜合式調節。當這樣一種思想被提出以后，人們發現集散控制方式能夠讓控制系統體積更小，更高的可靠性。因此，人們研發出了plc,即可編程邏輯控制器，并被大家廣泛認可。這樣一種層次化體系鮮明，造價低廉的控制系統使鍋爐控制又進入到一個新的層次。

 

從以上的分析我們不難發現，當可編程邏輯控制器的發展步入飽和階段時，從成本和功能實現發面來看，普通的可編程邏輯控制器已經能滿足國內許多小型鍋爐的控制需求和安全等級，信價比較高。

 

從60年代末開始，微型電子控制技術和計算機控制技術已開始迅猛發展，另外又隨著工業控制要求和安全等級的不斷提高尤其在鍋爐控制領域中表現得十分明顯，這樣許多發展中國家和發達國家為滿足這樣一種控制需求也相應研制出了一批不僅性能更優且可靠性更高德儀表及儀器設備。在這樣一種發展熱潮的推動下，中國也漸漸開始集中使用這些儀器設備，它們特點如下：

 

1、當難以建立具體數學模型時 , 控制器也能有效適應溫度控制系統的控制，并能完成各項控制任務。

 

2、當被控對象控制環節異常復雜且參數會隨時間變化時，控制系統能完成整個控制任務。

 

3、由于控制器采用的是自適應控制、模糊控制并具有自動校正等功能，所以其廣泛被應用在各個領域。

 

4、當被控對象屬于滯后嚴重、慣性環節復雜時，控制系統能有效達到控制目的。

 

雖然在我國已經投入財力、人力進行控制系統相應的研發，但從世界自動化控制領域來看，發展水平仍然和其他先進國家有一定距離。較為成熟的產品僅能適用在一般的控制系統中，當控制對象為滯后、時變 、相對復雜的控制對象時，還是很難達到控制要求。因此，從控制系統的發展趨勢來看 ,高精度、友好人機、全控智能化等是我國發展的大方向。

 

三、章節安排

 

本文第一章主要對項目大環境上進行介紹，對國內外發展概況進行論述和對比，在相關背景下對后文控制系統設計打下基礎。

 

本文第二章首先分析項目控制要求，各項功能指標，并結合現場情況確定控制方案。

 

本文第三章詳細介紹了工程設計的相關細節，主要包括硬件上的選型和儀表選型。

 

本文第四章詳細介紹了 s7-200plc 程序設計具體內容，對部分程序進行了分析和介紹。

 

本文第五章主要對前文提出的改進型 pid 控制方案進行理論驗證仿真。驗證其適用性及合理性。

 

四、提綱

 

摘要

abstract

 

第一章 緒論

 

1.1 課題研究背景及目的

1.2 鍋爐控制技術的研究

1.2.1 控制技術的發展

1.2.2 國內外概況

1.3 可編程控制器的發展與應用

1.3.1 可編程控制器的發展歷史

1.3.2 可編程控制器的發展階段

1.3.3 可編程控制器的應用領域

1.4 主要工作內容

1.5 全文章節安排

 

第二章 控制對象及控制方式

 

2.1 鍋爐相關介紹

2.1.1 水浴鍋爐

2.1.2 燃燒器概況

2.1.3 鍋爐控制要求

2.2 加熱爐控制方案的確定

2.2.1 開-關控制

2.2.2 脈沖寬度調制（pwm）

2.2.3 經典pid算法控制

2.2.4 改進型pid控制方案

2.3 本章小結

 

第三章 水浴鍋爐控制系統設計

 

3.1 控制系統結構介紹

3.2 人機交互界面選型

3.3 控制柜選型

3.3.1 控制柜使用環境

3.3.2 控制柜結構

3.3.3 控制柜基本操作

3.3.4 控制柜接線圖

3.4 plc及其模塊選取

3.5 現場儀表的選型

3.5.1 溫度傳感器的選型

3.5.2 壓力變送器的選型

3.5.3 水位計的選型

3.6 本章小結

 

第四章 加熱爐控制系統軟件設計

 

4.1 常用邏輯控制器編程工具介紹

4.2 step7-micro/win操作介紹

4.3 加熱爐控制系統程序介紹

4.3.1 plc地址及參數名稱

4.3.2 模擬量轉換處理

4.3.3 燃燒器保護模塊

4.4 主操作界面

4.5 本章小結

 

第五章 改進型pid算法matlab仿真

 

5.1 改進型pid算法及仿真

5.2 本章小結

 

第六章 總結與展望

 

6.1 總結

6.2 展望

 

參考文獻

致謝

 

五、主要工作內容

 

本文首先分析了鍋爐控制需求，結合實際控制情況在控制方案上進行了確定，然后對硬件設備進行了相應的選型，軟件程序方面進行了合理設計。結合本項目的控制算法，本文在此基礎上提出了算法的改進方案 .加入了偏差修正和變速積分控制環節對出口處物料的溫度進行控制，可大大優化控制系統并改善其穩定性，并對該假設方案進行了仿真，效果理想。

 

主要包括以下幾個部分：

 

1、明確項目控制對象，并對該對象進行分析和總結，確定所有控制要求和控制目標。

 

2、鍋爐控制方案的確定。根據現場使用情況，分析控制過程，降低使用成本，確定最終控制方案。

 

3、鍋爐控制系統硬件設計。該流程包括對燃燒器的選型，各種儀表的選型，控制柜設計等。

 

4、鍋爐控制系統軟件設計。該過程主要對plc 各個模塊進行程序編寫，各個控制環節進行程序上的編程。

 

5、假設方案驗證。

 

六、進度安排

 

20xx年11月01日-11月07日 論文選題、

20xx年11月08日-11月20日 初步收集畢業論文相關材料，填寫《任務書》

20xx年11月26日-11月30日 進一步熟悉畢業論文資料，撰寫開題報告

20xx年12月10日-12月19日 確定并上交開題報告

20xx年01月04日-02月15日 完成畢業論文初稿，上交指導老師

20xx年02月16日-02月20日 完成論文修改工作

20xx年02月21日-03月20日 定稿、打印、裝訂

20xx年03月21日-04月10日 論文答辯

 

七、參考文獻

 

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