plc锅炉控制毕业设计开题报告精选

本文是一篇开题报告，开题报告要根据研究目标来确定具体的研究内容，要求全面、详实、周密，研究内容笼统、模糊，甚至把研究目的、意义当作内容，往往使研究进程陷于被动。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇开题报告，供大家参考。

 

题目：基于s7-200 plc锅炉控制系统设计

 

一、课题研究背景与意义

 

依目前国家工、农业发展来看 ,锅炉仍然是国内各种工、农业企业中动力输出、能源运输、加工辅助等设备中不可或缺的一部分，那么其控制部分或操作部分就显得格外重要。但是，据调查发现很多小型锅炉的控制仍显捉襟见肘，仅部分大中型锅采用了如dcs,fcs等高端 控制技术。

许多 控制系统 仅使用 继电器和仪表 来实现主要控制方式，投入过多人力造成浪费。不仅如此，其人员工作条件恶劣以及劳动强度过大都会是资源浪费的主要源头，更有甚者还会使得锅炉以低热效率状态工作。部分仪表或控制装置已经趋于智能化，在锅炉控制领域也实现了全自动化或者半自动化，但同时也使造价提高了许多，管理也得不要相应改善，所以，应用范围并不大，局限性特别大。

例如，湖北省武汉市某厂早期购买并投入使用的一台型号为ug-36/3.58-m17的中压燃烧型锅炉，整个锅炉实施锅炉、燃起以及机组的分别监控，锅炉控制系统组成及其方式如下：

 

1、锅炉控制系统使用的是iiddz-型单元组合仪表。

 

2、燃烧控制手动调节，手动控制燃烧器火位大小，不能实现高效率，低消耗控制，不能保证最经济的运行且劳动强度大。

 

3、整个锅炉控制系统是通过调风板和阀门对风量，以此来实现燃烧器的燃烧控制和锅炉系统中水位的调节，从能耗方面 来看，该方式存在着严重的能源损耗问题。

 

由此可以发现，如何提高设备效率、优化控制过程及方案成一个待解决的问题。

 

另外，在各种大中型油田开采中，往往都需要长途运输油、气等易燃易爆物体，在运输过程中确保运输物的正常输送是非常关键的环节。然而，许多油、气在长途运输过程中难免会遇到低温环境，它们在低温状态下却表现出流动性差等缺点，这样是非常影响输送物的正常运输，严重时会导致无法估量的灾难。所以，加入锅炉控制系统对运输过程中的温度进行调节就显得极其重要。那么，针对大滞后、大延迟控制对象，如何确定控制方案，提高使用寿命也是一个待解决的问题。

 

plc控制技术的引进成功地改善了锅炉工作效率问题，不仅节约了控制成本，还从某种意义上来看减少了环境污染等问题，因此该技术具有深入研究的实在意义。其优越性在于：首先，燃烧器开关阀不仅能实现手动调节，还可以达到自动调节火位的功能，这样可以使燃烧器工作在一种高效状态，即合理的空燃比状态。

 

其次，锅炉控制过程中核心参数均被准确记录，若锅炉参数在控制范围外均会被报警。这样一来，不仅可以提高现场施工的安全性，还能降低工人的失误率，从整个控制系统来讲某种程度上实时性更强，更加可靠。

 

二、国内外发展现状及趋势

 

锅炉之所以被人们称为复杂的控制对象 ,其原因在于许多被测量、控制对象中的控制参数、各种扰动或干扰相互影响，相互之间都有相互作用，因此存在着或多或少显而易见或难以察觉的复杂关系。锅炉控制的另一个控制难点体现在控制参数的易变性，这样会存在着非线性特性，也是在设计锅炉控制系统必须考虑到的一个问题之一。

从发展史来看，锅炉控制技术基本经历了以下四个阶段：

 

1、人工手动控制阶段

五十年代末期，自动化以及自动化设备 的理念 还并没有像现在这样深入人心，整个自动化技术 还处于萌芽阶段 ,那段时期人们仅仅通过 锅炉手动调节的方式来控制 .通过人们不断实践来积累送、引风，给水、煤的经验。这样一来，必定会使操作强度非常高，还是提高事故发生率。高效的锅炉运行更是很难实现。

 

2、仪表组合式控制阶段

当自动化控制技术以及电子技术进入到高速发展时期，全自动化锅炉控制技术已经在许多欧美国家中日渐流行。从 60 年代开始，中国开始将工业锅炉和自动化控制技术相结合并开始着重发展。自 60年代末期开始，全自动化锅炉控制技术慢慢被引入到国内并开始被投入使用，其控制系统的研发也开始进入雏形期。从 70 年代中后期开始，我国在全自动化锅炉控制方面的研发也有一定突破，已自主研发出一些自动化相关仪表，这标志着我国已经正式将自动化控制技术应用在锅炉的控制领域，同时还意味着锅炉在实现自动化控制的同时已经在效率上有了质的飞越，与此同时更小的事故率也是被人们公认的一点。随着控制技术的发展，人们对锅炉的控制要求也不断提高，在人们仅使用组合仪表来完成锅炉控制时，慢慢发现简单的控制算法，较低的精度已经不能满足人们对锅炉控制的需求。

 

3、微型计算机控制阶段

当电子技术发展到单片机控制时代时（其特点表现为：较高的集成度、价格合理、更好的稳定性），其专门用于工业领域的专用型计算机在我国倍受青睐，这说明人们更愿意接受并使用高集成、高精度的控制方式。从 80 年代末期至今，单片机微控技术也被用在了锅炉控制领域，并出现了各式各样的微型计算机控制系统，虽然有效改进了锅炉在自动控制方面的运行情况，但依然还是表现出在扰动过高时的不稳定，还是具有较大的可完善空间。

 

4、集散控制系统（dcs）阶段

集散控制系统（dcs）的核心思想是将控制首先分散化，从结构上来看，是让若干部分或结构达到独立控制，尔后进行集中式的管理和综合式调节。当这样一种思想被提出以后，人们发现集散控制方式能够让控制系统体积更小，更高的可靠性。因此，人们研发出了plc,即可编程逻辑控制器，并被大家广泛认可。这样一种层次化体系鲜明，造价低廉的控制系统使锅炉控制又进入到一个新的层次。

 

从以上的分析我们不难发现，当可编程逻辑控制器的发展步入饱和阶段时，从成本和功能实现发面来看，普通的可编程逻辑控制器已经能满足国内许多小型锅炉的控制需求和安全等级，信价比较高。

 

从60年代末开始，微型电子控制技术和计算机控制技术已开始迅猛发展，另外又随着工业控制要求和安全等级的不断提高尤其在锅炉控制领域中表现得十分明显，这样许多发展中国家和发达国家为满足这样一种控制需求也相应研制出了一批不仅性能更优且可靠性更高德仪表及仪器设备。在这样一种发展热潮的推动下，中国也渐渐开始集中使用这些仪器设备，它们特点如下：

 

1、当难以建立具体数学模型时 , 控制器也能有效适应温度控制系统的控制，并能完成各项控制任务。

 

2、当被控对象控制环节异常复杂且参数会随时间变化时，控制系统能完成整个控制任务。

 

3、由于控制器采用的是自适应控制、模糊控制并具有自动校正等功能，所以其广泛被应用在各个领域。

 

4、当被控对象属于滞后严重、惯性环节复杂时，控制系统能有效达到控制目的。

 

虽然在我国已经投入财力、人力进行控制系统相应的研发，但从世界自动化控制领域来看，发展水平仍然和其他先进国家有一定距离。较为成熟的产品仅能适用在一般的控制系统中，当控制对象为滞后、时变 、相对复杂的控制对象时，还是很难达到控制要求。因此，从控制系统的发展趋势来看 ,高精度、友好人机、全控智能化等是我国发展的大方向。

 

三、章节安排

 

本文第一章主要对项目大环境上进行介绍，对国内外发展概况进行论述和对比，在相关背景下对后文控制系统设计打下基础。

 

本文第二章首先分析项目控制要求，各项功能指标，并结合现场情况确定控制方案。

 

本文第三章详细介绍了工程设计的相关细节，主要包括硬件上的选型和仪表选型。

 

本文第四章详细介绍了 s7-200plc 程序设计具体内容，对部分程序进行了分析和介绍。

 

本文第五章主要对前文提出的改进型 pid 控制方案进行理论验证仿真。验证其适用性及合理性。

 

四、提纲

 

摘要

abstract

 

第一章 绪论

 

1.1 课题研究背景及目的

1.2 锅炉控制技术的研究

1.2.1 控制技术的发展

1.2.2 国内外概况

1.3 可编程控制器的发展与应用

1.3.1 可编程控制器的发展历史

1.3.2 可编程控制器的发展阶段

1.3.3 可编程控制器的应用领域

1.4 主要工作内容

1.5 全文章节安排

 

第二章 控制对象及控制方式

 

2.1 锅炉相关介绍

2.1.1 水浴锅炉

2.1.2 燃烧器概况

2.1.3 锅炉控制要求

2.2 加热炉控制方案的确定

2.2.1 开-关控制

2.2.2 脉冲宽度调制（pwm）

2.2.3 经典pid算法控制

2.2.4 改进型pid控制方案

2.3 本章小结

 

第三章 水浴锅炉控制系统设计

 

3.1 控制系统结构介绍

3.2 人机交互界面选型

3.3 控制柜选型

3.3.1 控制柜使用环境

3.3.2 控制柜结构

3.3.3 控制柜基本操作

3.3.4 控制柜接线图

3.4 plc及其模块选取

3.5 现场仪表的选型

3.5.1 温度传感器的选型

3.5.2 压力变送器的选型

3.5.3 水位计的选型

3.6 本章小结

 

第四章 加热炉控制系统软件设计

 

4.1 常用逻辑控制器编程工具介绍

4.2 step7-micro/win操作介绍

4.3 加热炉控制系统程序介绍

4.3.1 plc地址及参数名称

4.3.2 模拟量转换处理

4.3.3 燃烧器保护模块

4.4 主操作界面

4.5 本章小结

 

第五章 改进型pid算法matlab仿真

 

5.1 改进型pid算法及仿真

5.2 本章小结

 

第六章 总结与展望

 

6.1 总结

6.2 展望

 

参考文献

致谢

 

五、主要工作内容

 

本文首先分析了锅炉控制需求，结合实际控制情况在控制方案上进行了确定，然后对硬件设备进行了相应的选型，软件程序方面进行了合理设计。结合本项目的控制算法，本文在此基础上提出了算法的改进方案 .加入了偏差修正和变速积分控制环节对出口处物料的温度进行控制，可大大优化控制系统并改善其稳定性，并对该假设方案进行了仿真，效果理想。

 

主要包括以下几个部分：

 

1、明确项目控制对象，并对该对象进行分析和总结，确定所有控制要求和控制目标。

 

2、锅炉控制方案的确定。根据现场使用情况，分析控制过程，降低使用成本，确定最终控制方案。

 

3、锅炉控制系统硬件设计。该流程包括对燃烧器的选型，各种仪表的选型，控制柜设计等。

 

4、锅炉控制系统软件设计。该过程主要对plc 各个模块进行程序编写，各个控制环节进行程序上的编程。

 

5、假设方案验证。

 

六、进度安排

 

20xx年11月01日-11月07日 论文选题、

20xx年11月08日-11月20日 初步收集毕业论文相关材料，填写《任务书》

20xx年11月26日-11月30日 进一步熟悉毕业论文资料，撰写开题报告

20xx年12月10日-12月19日 确定并上交开题报告

20xx年01月04日-02月15日 完成毕业论文初稿，上交指导老师

20xx年02月16日-02月20日 完成论文修改工作

20xx年02月21日-03月20日 定稿、打印、装订

20xx年03月21日-04月10日 论文答辩

 

七、参考文献

 

[1] 干洪宇。 浅析施工企业成本控制与管理[j]. 辽阳市隆嘉建筑工程有限公司。华北电力大学学报。 2011 年 9 期， p34-p35

[2] 韩璞， 董泽， 张倩。 自动化技术的发展及其在火电厂中的应用[j]. 华北电力大学。 控制科学与工程学院， 河北， 保定， 学术期刊。 2008 年 6 期， p94-p98

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[5] 王庐峰。 燃油锅炉微机控制系统[d]. 东北石油大学。 硕士论文。 2006

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[7] 孙威立。 实验型 cai 课件的开发与设计[d]. 硕士论文。 2003

[8] 邢俊红。 基于模糊 pid 控制理论的半导体激光器温控系统的研究[d]. 硕士论文。 2006

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