基于組態(tài)軟件的溫度測控研究

中 北 大 學畢業(yè)論文開題報告學 生 姓 名：鐘耀徽學 號：1002044234學 院：機械與動力工程學院專 業(yè)：機械電子工程設計(論文)題目：基于組態(tài)軟件的溫度監(jiān)測和實時控制研究指導教師:原霞 2014 年 3 月 10 日開題報告填寫要求1開題報告作為畢業(yè)論文答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)論文工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）。文中應用參考文獻處應標出文獻序號，文后“參考文獻”的書寫，應按照國標GB 771487文后參考文獻著錄規(guī)則的要求書寫，不能有隨意性；4學生的“學號”要寫全號（如0201140102,為10位數(shù)），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；5. 有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指導教師意見和所在專業(yè)意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫。畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)論文課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述1本課題研究意義溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度密切相關。在科學研究和生產(chǎn)實踐的諸多領域中, 溫度控制占有著極為重要的地位, 特別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。對于不同生產(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。例如冶金、機械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等1。溫度控制系統(tǒng)的工藝過程復雜多變，具有很大的不確定性，因此對系統(tǒng)要求更為先進的控制技術和控制理論。隨著現(xiàn)代傳感技術以及控制方法的不斷革新和發(fā)展，對實時溫度控制的精度和翻譯的快速性的要求越來越高2?？删幊炭刂破鳎≒LC）可編程控制器是一種工業(yè)控制計算機，是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動裝置。它具有抗干擾能力強，價格便宜，可靠性強，編程簡單，易學易用等特點，在工業(yè)領域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個領域中被廣泛地使用3。目前在控制領域中，雖然逐步采用了電子計算機這個先進技術工具，特別是石油化工企業(yè)普遍采用了分散控制系統(tǒng)（DCS）。但就其控制策略而言，占統(tǒng)治地位的仍然是常規(guī)的PID控制。PID結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、使用中不必弄清系統(tǒng)的數(shù)學模型4。PID的使用已經(jīng)有60多年了，有人稱贊它是控制領域的常青樹。你為什么研究這個課題1.2 本課題研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢主要寫別人在溫度檢測和控制方面做過哪些工作，不是寫軟件1.2.1 溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應用，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領域占有重要的地位。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。期間，從低級到高級，從簡單到復雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術得到迅速發(fā)展。當前比較流行的溫度控制系統(tǒng)有基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，基于PLC 的溫度控制系統(tǒng)，基于工控機（IPC）的溫度控制系統(tǒng)，集散型溫度控制系統(tǒng)（DCS），現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比有著較大差距。成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主。它只能適應一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復雜、時變溫度系統(tǒng)控制。而適應于較高控制場合的智能化、自適應控制儀表，國內(nèi)技術還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品。但由于國外技術保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件。控制參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗及現(xiàn)場調(diào)試確定。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應、參數(shù)自整定等方面取得成果。日本、美國、德國、瑞典等技術領先，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儀表，并在各行業(yè)廣泛應用。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展5。1.2.2 可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）第一臺PLC是1969年由美國數(shù)字設備公司（DEC）研制出來的，并在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。由于PLC的高可靠性，豐富的I/O接口模塊，采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡單易學，安裝簡單，維修方便等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領域中推廣應用，到1971年已經(jīng)成功地應用于食品、飲料、冶金、近年發(fā)展迅速的工業(yè)控制裝置。隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術的不斷進步，PLC也取得迅速的進步6。PLC作為一種新型的控制裝置與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比具有時間響應快、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易與計算機連接、維修方便、體積小、重量輕和功耗低等諸多高品質(zhì)與功能7。在農(nóng)業(yè)應用中，以PLC為主機，集成光學傳感器和控制裝置設計的變量施肥控制系統(tǒng)，根據(jù)實時監(jiān)測的光譜信息和施肥機具實際前進速度來調(diào)節(jié)施肥量8。隨著計算機技術、控制理論、數(shù)字通信技術、微處理器技術的發(fā)展，PLC必定會適應這些新技術，不斷得到提高和完善功能，因此PLC是能夠在自動化工業(yè)趨勢中發(fā)揮重要作用9。1.2.3 組態(tài)軟件（Configuration Software）組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的軟件平臺工具，具有豐富地設置項目，使用靈活、方便，功能強大10。組態(tài)產(chǎn)品于20世紀80年代初出現(xiàn)，并在20世紀80年代末期進入我國，但在20世紀90年代中期之前，組態(tài)軟件在我國的應用并不普及。直到1995年以后，隨著工業(yè)控制系統(tǒng)應用的深入，組態(tài)軟件在國內(nèi)的應用逐漸得到了普及11。國外組態(tài)軟件產(chǎn)品有InTouch、Fix、Citech、WinCC。國內(nèi)有組態(tài)王、力控、MCGS(Monitor and Control Generated System)。隨著計算機軟件的發(fā)展，軟件功能越來越強，迫使工業(yè)組態(tài)軟件隨之發(fā)展。隨著組態(tài)軟件的進一步發(fā)展，將促使我國工業(yè)自動控制技術的應用不斷上臺階，縮短與發(fā)達國家生產(chǎn)自動化水平差距，提高我國工業(yè)產(chǎn)品在國際市場的競爭能力12。1.2.4 溫度傳感器（temperature transducer）溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。利用電阻隨溫度變化的特點制成的傳感器叫熱電阻傳感器13。在高精度溫度測量中，多使用鉑電阻傳感器。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻與溫度成一定函數(shù)關系而制成的溫度傳感器,鉑電阻具有測量范圍大、穩(wěn)定性好、示值復現(xiàn)性高和耐氧化等特點14。通常使用的鉑電阻溫度傳感器零度阻值為100歐姆，電阻變化率為0.385歐姆/每攝氏度，是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器15。3.本課題主要研究內(nèi)容 寫計劃怎么做，完成什么工作，預期達到什么目的1.3 參考文獻1樊軍慶,張寶珍.溫度控制理論的發(fā)展概況.工業(yè)爐.2008，30(6):12-142李國萍.基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設計.科技創(chuàng)新導報.2010，07：863 郁漢琪.可編程控制器原理及應用.北京：中國電力出版社，2004 :24-264 俞金壽.過程控制系統(tǒng)和應用.北京：機械工業(yè)出版社,2002：1-25L.Yi,X.Xiaoyao.Hightemperaturesmallclasscalorimetry dynamicshaketabletemperatureexpertPIDcontrol,In:Anti-counterfeiting,SecurityandIdentification,2008.ASID2008.2ndInternationalConferenceon,2008，481-4836 趙俊生.電機與電氣控制及PLC. 北京：電子工業(yè)出版社，2012：157-1637 廖常初.大中型PLC應用教程. 北京：機械工業(yè)出版社，2005:8 Shao Limin,Wang Xiu,Niu Xiaoying.Design and Experiment on PLC Control System of Variable Rate Fertilizer.Transation of The Chinese Society for Agricultral Machinery,2007,38（11）:84-879 ZHANG De-fu,HUANG Ming-jian,Xu Cui-cui.The Principle of PLC AND Application in Constrction Materials Industry.Information Security and Application,2009:51-5410 武俠云,陳登順，陶曾杰等.組態(tài)軟件的應用.中南工業(yè)大學報.2003,34:278-28011 嚴盈富，羅海平，吳海勤.監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門.北京：人民郵電出版社，2006:2-312 歐金成，歐世樂，林德杰等.組態(tài)軟件的現(xiàn)狀與發(fā)展.工業(yè)控制計算機，2002,15（4）:1-513 熊詩波，黃長藝，機械工程測試技術基礎.北京：機械工業(yè)出版社2006:95-9814 王紅萍.鉑電阻溫度傳感器測溫研究.撫順石油學院學報.2003，23（2）：5815 張紅兵，王華凌.基于鉑電阻Pt100的溫度傳感器設計.電子制作.2012，11：36 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：本課題解決的問題利用MCGS組態(tài)仿真、Pt100鉑電阻傳感器和西門子S7-200構(gòu)成溫度的監(jiān)測和控制的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度的監(jiān)測和控制。擬采用的研究手段1）對類似的溫度測控系統(tǒng)進行考察結(jié)合相關原理設計控制方案，畫出控制原理圖；2）進行流程圖設計3）PLC硬件配置和輸入輸出端口設計；4）設計基于PLC的主控電路，設計梯形圖并進行仿真調(diào)試；5）比較各組態(tài)軟件產(chǎn)品，學習MCGS，并進行組態(tài)仿真,實現(xiàn)對溫度的監(jiān)測和控制 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告指導教師意見： 指導教師： 年 月 日所在學院審查意見： 負責人： 年 月 日附件：參考文獻注釋格式學術期刊 作者論文題目期刊名稱，出版年份，卷(期)：頁次如果作者的人數(shù)多于3人，則寫前三位作者的名字后面加“等”，作者之間以逗號隔開。例如：1 李峰,胡征,景蘇等. 納米粒子的控制生長和自組裝研究進展. 無機化學學報， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57學術會議論文集 作者論文題目文集編者姓名學術會議文集名稱，出版地：出版者，出版年份：頁次例如：3 司宗國 謝去病 王群重子湮沒快度關聯(lián)的研究見趙維勤，高崇壽編第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會文集，北京：中國高等科學技術中心，1996：105圖書 著者書名版本出版地：出版者，出版年頁次如果該書是第一版則可以略去版次。例如：4韓其智 孫洪洲群論北京：北京大學出版社，1987101預印本 作者論文題目預印本編號（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998)學位論文 作者論文題目學士(或碩士、博士)學位