本文是一篇開題報(bào)告，開題報(bào)告要根據(jù)研究目標(biāo)來(lái)確定具體的研究?jī)?nèi)容，要求全面、詳實(shí)、周密，研究?jī)?nèi)容籠統(tǒng)、模糊，甚至把研究目的、意義當(dāng)作內(nèi)容，往往使研究進(jìn)程陷于被動(dòng)。（以上內(nèi)容來(lái)自百度百科）今天為大家推薦一篇開題報(bào)告，供大家參考。

 

題目：基于s7-200 plc鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 

一、課題研究背景與意義

 

依目前國(guó)家工、農(nóng)業(yè)發(fā)展來(lái)看 ,鍋爐仍然是國(guó)內(nèi)各種工、農(nóng)業(yè)企業(yè)中動(dòng)力輸出、能源運(yùn)輸、加工輔助等設(shè)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(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)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(shù)。

許多 控制系統(tǒng) 僅使用 繼電器和儀表 來(lái)實(shí)現(xiàn)主要控制方式，投入過(guò)多人力造成浪費(fèi)。不僅如此，其人員工作條件惡劣以及勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大都會(huì)是資源浪費(fèi)的主要源頭，更有甚者還會(huì)使得鍋爐以低熱效率狀態(tài)工作。部分儀表或控制裝置已經(jīng)趨于智能化，在鍋爐控制領(lǐng)域也實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化或者半自動(dòng)化，但同時(shí)也使造價(jià)提高了許多，管理也得不要相應(yīng)改善，所以，應(yīng)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(gòu)買并投入使用的一臺(tái)型號(hào)為ug-36/3.58-m17的中壓燃燒型鍋爐，整個(gè)鍋爐實(shí)施鍋爐、燃起以及機(jī)組的分別監(jiān)控，鍋爐控制系統(tǒng)組成及其方式如下：

 

1、鍋爐控制系統(tǒng)使用的是iiddz-型單元組合儀表。

 

2、燃燒控制手動(dòng)調(diào)節(jié)，手動(dòng)控制燃燒器火位大小，不能實(shí)現(xiàn)高效率，低消耗控制，不能保證最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行且勞動(dòng)強(qiáng)度大。

 

3、整個(gè)鍋爐控制系統(tǒng)是通過(guò)調(diào)風(fēng)板和閥門對(duì)風(fēng)量，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)燃燒器的燃燒控制和鍋爐系統(tǒng)中水位的調(diào)節(jié)，從能耗方面 來(lái)看，該方式存在著嚴(yán)重的能源損耗問(wèn)題。

 

由此可以發(fā)現(xiàn)，如何提高設(shè)備效率、優(yōu)化控制過(guò)程及方案成一個(gè)待解決的問(wèn)題。

 

另外，在各種大中型油田開采中，往往都需要長(zhǎng)途運(yùn)輸油、氣等易燃易爆物體，在運(yùn)輸過(guò)程中確保運(yùn)輸物的正常輸送是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。然而，許多油、氣在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中難免會(huì)遇到低溫環(huán)境，它們?cè)诘蜏貭顟B(tài)下卻表現(xiàn)出流動(dòng)性差等缺點(diǎn)，這樣是非常影響輸送物的正常運(yùn)輸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)法估量的災(zāi)難。所以，加入鍋爐控制系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸過(guò)程中的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)就顯得極其重要。那么，針對(duì)大滯后、大延遲控制對(duì)象，如何確定控制方案，提高使用壽命也是一個(gè)待解決的問(wèn)題。

 

plc控制技術(shù)的引進(jìn)成功地改善了鍋爐工作效率問(wèn)題，不僅節(jié)約了控制成本，還從某種意義上來(lái)看減少了環(huán)境污染等問(wèn)題，因此該技術(shù)具有深入研究的實(shí)在意義。其優(yōu)越性在于：首先，燃燒器開關(guān)閥不僅能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)，還可以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)火位的功能，這樣可以使燃燒器工作在一種高效狀態(tài)，即合理的空燃比狀態(tài)。

 

其次，鍋爐控制過(guò)程中核心參數(shù)均被準(zhǔn)確記錄，若鍋爐參數(shù)在控制范圍外均會(huì)被報(bào)警。這樣一來(lái)，不僅可以提高現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性，還能降低工人的失誤率，從整個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)講某種程度上實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，更加可靠。

 

二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

 

鍋爐之所以被人們稱為復(fù)雜的控制對(duì)象 ,其原因在于許多被測(cè)量、控制對(duì)象中的控制參數(shù)、各種擾動(dòng)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(fù)雜關(guān)系。鍋爐控制的另一個(gè)控制難點(diǎn)體現(xiàn)在控制參數(shù)的易變性，這樣會(huì)存在著非線性特性，也是在設(shè)計(jì)鍋爐控制系統(tǒng)必須考慮到的一個(gè)問(wèn)題之一。

從發(fā)展史來(lái)看，鍋爐控制技術(shù)基本經(jīng)歷了以下四個(gè)階段：

 

1、人工手動(dòng)控制階段

五十年代末期，自動(dòng)化以及自動(dòng)化設(shè)備 的理念 還并沒(méi)有像現(xiàn)在這樣深入人心，整個(gè)自動(dòng)化技術(shù) 還處于萌芽階段 ,那段時(shí)期人們僅僅通過(guò) 鍋爐手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式來(lái)控制 .通過(guò)人們不斷實(shí)踐來(lái)積累送、引風(fēng)，給水、煤的經(jīng)驗(yàn)。這樣一來(lái)，必定會(huì)使操作強(qiáng)度非常高，還是提高事故發(fā)生率。高效的鍋爐運(yùn)行更是很難實(shí)現(xiàn)。

 

2、儀表組合式控制階段

當(dāng)自動(dòng)化控制技術(shù)以及電子技術(shù)進(jìn)入到高速發(fā)展時(shí)期，全自動(dòng)化鍋爐控制技術(shù)已經(jīng)在許多歐美國(guó)家中日漸流行。從 60 年代開始，中國(guó)開始將工業(yè)鍋爐和自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合并開始著重發(fā)展。自 60年代末期開始，全自動(dòng)化鍋爐控制技術(shù)慢慢被引入到國(guó)內(nèi)并開始被投入使用，其控制系統(tǒng)的研發(fā)也開始進(jìn)入雛形期。從 70 年代中后期開始，我國(guó)在全自動(dòng)化鍋爐控制方面的研發(fā)也有一定突破，已自主研發(fā)出一些自動(dòng)化相關(guān)儀表，這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)正式將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用在鍋爐的控制領(lǐng)域，同時(shí)還意味著鍋爐在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的同時(shí)已經(jīng)在效率上有了質(zhì)的飛越，與此同時(shí)更小的事故率也是被人們公認(rèn)的一點(diǎn)。隨著控制技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)鍋爐的控制要求也不斷提高，在人們僅使用組合儀表來(lái)完成鍋爐控制時(shí)，慢慢發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制算法，較低的精度已經(jīng)不能滿足人們對(duì)鍋爐控制的需求。

 

3、微型計(jì)算機(jī)控制階段

當(dāng)電子技術(shù)發(fā)展到單片機(jī)控制時(shí)代時(shí)（其特點(diǎn)表現(xiàn)為：較高的集成度、價(jià)格合理、更好的穩(wěn)定性），其專門用于工業(yè)領(lǐng)域的專用型計(jì)算機(jī)在我國(guó)倍受青睞，這說(shuō)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(jī)微控技術(shù)也被用在了鍋爐控制領(lǐng)域，并出現(xiàn)了各式各樣的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，雖然有效改進(jìn)了鍋爐在自動(dòng)控制方面的運(yùn)行情況，但依然還是表現(xiàn)出在擾動(dòng)過(guò)高時(shí)的不穩(wěn)定，還是具有較大的可完善空間。

 

4、集散控制系統(tǒng)（dcs）階段

集散控制系統(tǒng)（dcs）的核心思想是將控制首先分散化，從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，是讓若干部分或結(jié)構(gòu)達(dá)到獨(dú)立控制，爾后進(jìn)行集中式的管理和綜合式調(diào)節(jié)。當(dāng)這樣一種思想被提出以后，人們發(fā)現(xiàn)集散控制方式能夠讓控制系統(tǒng)體積更小，更高的可靠性。因此，人們研發(fā)出了plc,即可編程邏輯控制器，并被大家廣泛認(rèn)可。這樣一種層次化體系鮮明，造價(jià)低廉的控制系統(tǒng)使鍋爐控制又進(jìn)入到一個(gè)新的層次。

 

從以上的分析我們不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)可編程邏輯控制器的發(fā)展步入飽和階段時(shí)，從成本和功能實(shí)現(xiàn)發(fā)面來(lái)看，普通的可編程邏輯控制器已經(jīng)能滿足國(guó)內(nèi)許多小型鍋爐的控制需求和安全等級(jí)，信價(jià)比較高。

 

從60年代末開始，微型電子控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已開始迅猛發(fā)展，另外又隨著工業(yè)控制要求和安全等級(jí)的不斷提高尤其在鍋爐控制領(lǐng)域中表現(xiàn)得十分明顯，這樣許多發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)家為滿足這樣一種控制需求也相應(yīng)研制出了一批不僅性能更優(yōu)且可靠性更高德儀表及儀器設(shè)備。在這樣一種發(fā)展熱潮的推動(dòng)下，中國(guó)也漸漸開始集中使用這些儀器設(shè)備，它們特點(diǎn)如下：

 

1、當(dāng)難以建立具體數(shù)學(xué)模型時(shí) , 控制器也能有效適應(yīng)溫度控制系統(tǒng)的控制，并能完成各項(xiàng)控制任務(wù)。

 

2、當(dāng)被控對(duì)象控制環(huán)節(jié)異常復(fù)雜且參數(shù)會(huì)隨時(shí)間變化時(shí)，控制系統(tǒng)能完成整個(gè)控制任務(wù)。

 

3、由于控制器采用的是自適應(yīng)控制、模糊控制并具有自動(dòng)校正等功能，所以其廣泛被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

 

4、當(dāng)被控對(duì)象屬于滯后嚴(yán)重、慣性環(huán)節(jié)復(fù)雜時(shí)，控制系統(tǒng)能有效達(dá)到控制目的。

 

雖然在我國(guó)已經(jīng)投入財(cái)力、人力進(jìn)行控制系統(tǒng)相應(yīng)的研發(fā)，但從世界自動(dòng)化控制領(lǐng)域來(lái)看，發(fā)展水平仍然和其他先進(jìn)國(guó)家有一定距離。較為成熟的產(chǎn)品僅能適用在一般的控制系統(tǒng)中，當(dāng)控制對(duì)象為滯后、時(shí)變 、相對(duì)復(fù)雜的控制對(duì)象時(shí)，還是很難達(dá)到控制要求。因此，從控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看 ,高精度、友好人機(jī)、全控智能化等是我國(guó)發(fā)展的大方向。

 

三、章節(jié)安排

 

本文第一章主要對(duì)項(xiàng)目大環(huán)境上進(jìn)行介紹，對(duì)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況進(jìn)行論述和對(duì)比，在相關(guān)背景下對(duì)后文控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

 

本文第二章首先分析項(xiàng)目控制要求，各項(xiàng)功能指標(biāo)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況確定控制方案。

 

本文第三章詳細(xì)介紹了工程設(shè)計(jì)的相關(guān)細(xì)節(jié)，主要包括硬件上的選型和儀表選型。

 

本文第四章詳細(xì)介紹了 s7-200plc 程序設(shè)計(jì)具體內(nèi)容，對(duì)部分程序進(jìn)行了分析和介紹。

 

本文第五章主要對(duì)前文提出的改進(jìn)型 pid 控制方案進(jìn)行理論驗(yàn)證仿真。驗(yàn)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(shù)的研究

1.2.1 控制技術(shù)的發(fā)展

1.2.2 國(guó)內(nèi)外概況

1.3 可編程控制器的發(fā)展與應(yīng)用

1.3.1 可編程控制器的發(fā)展歷史

1.3.2 可編程控制器的發(fā)展階段

1.3.3 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域

1.4 主要工作內(nèi)容

1.5 全文章節(jié)安排

 

第二章 控制對(duì)象及控制方式

 

2.1 鍋爐相關(guān)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(guān)控制

2.2.2 脈沖寬度調(diào)制（pwm）

2.2.3 經(jīng)典pid算法控制

2.2.4 改進(jìn)型pid控制方案

2.3 本章小結(jié)

 

第三章 水浴鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 

3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

3.2 人機(jī)交互界面選型

3.3 控制柜選型

3.3.1 控制柜使用環(huán)境

3.3.2 控制柜結(jié)構(gòu)

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(xiàn)場(chǎng)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(jì)的選型

3.6 本章小結(jié)

 

第四章 加熱爐控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

 

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(tǒng)程序介紹

4.3.1 plc地址及參數(shù)名稱

4.3.2 模擬量轉(zhuǎn)換處理

4.3.3 燃燒器保護(hù)模塊

4.4 主操作界面

4.5 本章小結(jié)

 

第五章 改進(jìn)型pid算法matlab仿真

 

5.1 改進(jìn)型pid算法及仿真

5.2 本章小結(jié)

 

第六章 總結(jié)與展望

 

6.1 總結(jié)

6.2 展望

 

參考文獻(xiàn)

致謝

 

五、主要工作內(nèi)容

 

本文首先分析了鍋爐控制需求，結(jié)合實(shí)際控制情況在控制方案上進(jìn)行了確定，然后對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行了相應(yīng)的選型，軟件程序方面進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)。結(jié)合本項(xiàng)目的控制算法，本文在此基礎(chǔ)上提出了算法的改進(jìn)方案 .加入了偏差修正和變速積分控制環(huán)節(jié)對(duì)出口處物料的溫度進(jìn)行控制，可大大優(yōu)化控制系統(tǒng)并改善其穩(wěn)定性，并對(duì)該假設(shè)方案進(jìn)行了仿真，效果理想。

 

主要包括以下幾個(gè)部分：

 

1、明確項(xiàng)目控制對(duì)象，并對(duì)該對(duì)象進(jìn)行分析和總結(jié)，確定所有控制要求和控制目標(biāo)。

 

2、鍋爐控制方案的確定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，分析控制過(guò)程，降低使用成本，確定最終控制方案。

 

3、鍋爐控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。該流程包括對(duì)燃燒器的選型，各種儀表的選型，控制柜設(shè)計(jì)等。

 

4、鍋爐控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。該過(guò)程主要對(duì)plc 各個(gè)模塊進(jìn)行程序編寫，各個(gè)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行程序上的編程。

 

5、假設(shè)方案驗(yàn)證。

 

六、進(jìn)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(yè)論文相關(guān)材料，填寫《任務(wù)書》

20xx年11月26日-11月30日 進(jìn)一步熟悉畢業(yè)論文資料，撰寫開題報(bào)告

20xx年12月10日-12月19日 確定并上交開題報(bào)告

20xx年01月04日-02月15日 完成畢業(yè)論文初稿，上交指導(dǎo)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(xiàn)

 

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