基于PLC的单螺杆吹膜机温度控制系统设计开题报告.doc

附件4：华南理工大学广州汽车学院本科生毕业设计（论文）开题报告论文题目 基于PLC的单螺杆吹膜机温度控制系统设计班 级 07自动化1班 姓 名 张达伟 学 号 200730873193 指导教师 韦莉莉 填表日期 2010.03.20 二一一 年 三 月说 明1 毕业设计的开题报告是保证毕业设计质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。2 学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。3 此表一式三份，一份交学院装入毕业设计（论文）档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。4 开题报告需经各系或论文指导小组讨论、学院教学指导委员会审查合格后，方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。姓 名张达伟开题时间学 制专 业自动化指导教师(导师组长)韦莉莉论文题目：基于PLC的单螺杆吹膜机温度控制系统设计开题报告内容：一：课题的背景和意义温度与人们的生存、生活、生产息息相关。从古人类的烧火取暖，到今天的工业温度控制，处处都体现了温度控制的重要性。随着生产力的发展，人们对温度控制精确度要求也越来越来高，温度控制的技术也得到迅速发展。各种温度控制算法如：PID温度控制，模糊控制算法，神经网络算法，遗传算法等都应用在温度控制系统中。随着电子技术的发展，可编程控制器（PLC）已经由原来简单的逻辑量控制，逐步具有了计算机控制系统的功能。随着PLC技术的进步和普及，PLC在现代工业控制中，占具了重要的地位，它可以独立或与计算机一起组成功能完善的控制系统。同时，在许多行业的工业控制系统中，温度控制系统是常见、需要解决的问题之一。但大多数温度控制系统都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制，存在控制精度低、超调量大等缺点，如塑料吹膜机温度控制系统不能控制好温度精度，就很难生产出高质量的塑料制品。在其他行业都存在类似的问题。PLC作为一种通用的工业控制器，其拥有可靠性高、使用方便灵活、控制功能完善、控制精度较高等特点，因此基于PLC技术，研究、设计较为通用的温度控制系统具有重要意义，控制系统的具体参数或元器件可根据各行业的要求不同来进行选择。二：工作任务分析 本次毕业设计主要研究塑料吹膜机温度控制系统，其基本结构下图所示，它由PLC主控系统、固态继电器、温控区、温度传感器等4个部分组成。温度控制实现过程：首先温度传感器将温控区的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为PLC可识别的数字量，PLC将系统给定的温度值与测量反馈回来的的温度值进行比较，得到偏差，经过PID运算处理后，PLC输出开关信号，控制固态继电器的输出端导通与否，使温控区根据控制要求判断是否进行加热或冷却，从而实现温度控制。其中，PLC主控系统为吹膜机温度控制系统的核心部分起着重要作用。三：方案拟定与分析1.温度控制系统原理吹膜机目标温度设定为1805，当吹膜机的温控区温度低于175 摄氏度或高于185摄氏度时，系统能自动调节（主要是控制继电器的开关，进而控制加热管与风机，即当温度低于175时接通加热管继电器，温度高于185时接通风机继电器），同时，系统具有温度上下限报警功能，即当实际温度低于或高于目标温度15时，系统发出报警信号，同时开启电热管或风机进行调节。系统用开机脉冲SM0.1来启动控制程序，设置绿、红、蓝，三个指示灯来指示温度状态，被控温度在要求范围内，绿灯亮，表示系统运行正常，当被控温度超过上限，红灯亮；当被控温度低于下限，蓝灯亮。2. PLC 应用PLC的应用领域：开关量的逻辑控制、模拟量的闭环控制、数字量的智能控制、数据采集与监控、通信联网及集散控制。PLC作为一种通用的工业控制器，其拥有可靠性高、使用方便灵活、控制功能完善、控制精度较高等特点，因此基于PLC技术，研究、设计较为通用的温度控制系统具有重要意义。PLC在本设计中主要负责程序的编程、运算、执行指令动作等任务。一款强大的PLC CUP是必不可少的，本设计选用的西门子S7-200系列PLC就是工控界中口碑相当好的一款产品，它绝对有能力完成本次设计的要求。3. 研究方法及措施温度测量方法： 本系统是基于注塑机的温度控制原理设计的，因为本设计的温控区温度最高可达到400，所以要选用量程大的热电偶，本设计使用的传感器是K型热电偶温度传感器，它可以直接测量各种生产中从0到1300范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。K型热电偶的特性主要有：测量精度高、测量范围广、构造简单，使用方便。A/D转换模块：由于PLC不能直接识别模拟量（温度），因此需要进行A/D转换，也就是将模拟信号转换为数字信号，本设计使用EM231-AI4TC模块，它有4路模拟量输入，分辨率为12位A/D转换，该分辨率指的是A/D模拟量转换芯片的转换精度，即用多少位的数值来表示模拟量，转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的最小单位是满量程的1/4096，其性能完全可以完成本设计工作要求。而且它可适用于复杂的控制场合，只需设置好模块上的DIP开关，就能直接与K型热电偶温度传感器连接，传感器检测到温度产生041mv的热电势，经EM231-AI4TC模块A/D转换与放大后，直接将放大后的电压信号送入PLC。PID控制参数整定方法 PID控制也就是比例、积分、微分控制。比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差；积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高误差度；微分调节作用：微分作用反应系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用。PID控制广泛应用于温度控制系统，本设计中也用到了PID控制，以确保控制精度，因为温度的精度控制对于塑料成型来说是非常重要的一个技术，高精度的温度控制系统能确保品质优良薄膜生产。PID控制参数整定方法有两种：理论计算法和工程整定法，由于理论计算法比较繁琐、工作量大，计算结果经常与实际情况不符，在工程实践中没有得到推广和应用，故本系统PID控制参数将采用工程整定方法。PLC控制系统的构成 PLC系统采用西门子S7-200 作为控制器，根据被控系统的要求，选用PLC 基本单元，并配置模拟量输入/输出单元。在温度系统中，采用K型热电阻进行温度测量点，测得热电势后，经由EM231-AI4TC A/D转换、电压放大之后,PLC 读入温度值，与给定温度值比较，若被测温度超过允许范围，则温度高报警指示灯亮，且系统停止加热并开启冷却装置；如果被测温度低于预设值，则温度低报警指示灯亮，系统立即启动加热器，进行加热，直至达到设定温度范围内。四. 研究工作进度安排第1周（3.14-3.20）查阅课题相关论文文献，阅读相关的资料，了解背景。第2周（3.21-3.27）撰写文献综述和开题报告。第3周（3.28-4.3） 熟悉西门子S7-200型PLC可编程控制器组成的温度控制系统。第4周（4.4-4.10） 熟悉PLC控制编制软件及编写程序。第5周（4.11-4.17）调试修改控制程序。第6周（4.18-4.24）准备完成中期检查。第7周（4.25-5.1） 开始撰写毕业论文。第8周（5.2-5.8） 按相关要求完成毕业论文初稿，交导师审阅。第9周（5.9-5.15） 修改毕业论文，并最终定稿打印，准备答辩。指导教师（导师组）意见：签 名： 年 月 日审查小组意见：审查小组负责人（签 名）： 年 月 日备注：1、 要有5篇以上相关文章的阅读量。2、 理、工科开题报告撰写要求在1500字左右，人文社科开题报告在2500字左右，包括论文选题的背景和意义、工作任务分析、调研报告、方案拟定与分析、毕业论文撰写提纲及实施计划、文献综述（理、工科可不提交文献综述）等。3、 电脑打印，用A4纸，页边距左边3.2cm，右边2.54cm,上下边距2.54cm，在左边装订；内容为小四号宋体，行距为固定