开题报告--写作说明.doc

华中农业大学本科毕业论文（设计）开题报告书题 目热风干燥试验箱数据采集系统（课题题目的要求：能表达课题的主题内容）姓 名郑 洲学 号2007307200555专 业机械设计制造及其自动化指导教师黄汉英职 称副教授学 位硕士课题来源纵 向科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）课题的科学意义：研究的价值和要解决的科学问题。国内外研究概况、水平和发展趋势： 阐明课题的广度、深度、已经取得的成果；有待进一步研究的问题；有归纳和分析，从而确定研究的起点、特色或突破点。应用前景：理论意义和实用价值。1. 科学意义数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析处理。数据采集系统(Data Acquisition System，简称DAS)是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统，主要研究信息数据的采集、存储、变换、加工处理以及控制等作业，它在通信、雷达、水声、遥感、地震勘探、震动工程、工业无损探测、语声处理以及医学工程等领域均有着广泛的应用。随着计算机技术与大规模集成电路技术的发展，数据采集与处理技术将变得更为有效，应用领域也更为广阔。现有许多热风干燥试验箱不具备自动称重功能，只能通过人工测量读取数据，每次需要测量重量时都要打开干燥室，导致干燥室内的参数发生波动，影响试验效果。同时，人工读取记录数据任务繁琐，工作量大，误差较大，效率较低。针对以上问题，本课题旨在研制一套热风干燥试验箱数据采集系统，能够将干燥过程中的温度、湿度、风速、重量等重要信息自动采集、处理、存储、显示，从而减轻研究人员测量和记录试验数据的繁琐任务，提高工作效率。2. 国内外研究概况、水平和发展趋势数据采集系统开始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试项目，这是不依靠任何有关的测试文件，由非熟练人员上机进行自动操作。这是以电子计算机的速度完成的测试，而且通过程序编制的灵活性，还可以适应任何具体的测试项目，从而完成大量的数据测试。大约在60年代的后期，就有成套的数据采集系统进入市场。70年代后期，微型机的快速发展，诞生了仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了极大的发展， 开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类， 一类以仪器仪表和采集器、 通用接口总线和计算机等构成。90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域被广泛应用。3. 应用前景数据采集广泛应用于自动化中，是整个系统的最前端，测试精度、速度与实现功能是几个重要因素。高速、实时数据采集在运动控制、爆炸检测、医疗设备、快速生产过程和变电站自动化等领域都有非常重要的应用。在这些行业中，对高速数据采集的需求远远超过目前实际可以实现的程度，用户的需求促进了技术的发展和新产品的出现。因此，高速数据采集仍然是以后长期的发展趋势。总之，数据采集系统向着稳定，迅速，功能更加强大、软件操作更加简单，高分辨率、高带宽、高精度和高速度的趋势发展下去。研究内容阐述课题研究的问题，即通过哪几部分来实现，是设计方案（或试验方案）的基础。本课题针对本校食科院的热风干燥试验箱（QYH-1500A），应用西门子PLC和WinCC组态软件设计了一套数据采集系统，其主要研究内容如下：（1）根据用户要求，确定数据采集系统的功能；（2）系统硬件设计；（3）系统软件设计； （4）控制算法研究；（4）PLC与PC机之间的数据通信；（5）图形用户界面的设计；（7）系统的调试与完善。拟采取的研究方法、技术路线、试验方案及可行性分析解决问题的方法、具体技术实施的手段，是完成课题研究的途径和保障。1. 研究方法PC机与西门子PLC构成上、下位机，通过PC/PPI电缆连接，实现对热风干燥试验箱温度、相对湿度、风速以及干燥物料的重量的实时控制。其中温湿度检测采用温湿度传感器PT100，风速采用点式风速传感器检测，所有信号传输到EM235模块进行处理。物料重量采用威世称重传感器检测，经JB-F1放大，再送到称重模块SIWAREX MS。系统结构图如下图所示。温湿度传感器称重传感器（四个）接线盒PC机S7-200 PLCEM235SIWAREX MS自动除霜风速传感器 2. 技术路线在确定全自动食品干燥机工艺参数的基础上，对系统总体结构进行设计，具体技术路线图如图所示：控制软件的编码及调试控制电器选型：PLC控制器、触摸屏、变频器、温湿度控制器、传感器、接触器、电磁阀等电器设备选型。系统软件设计：系统的组织结构、模块划分、功能分配、接口设计、运行设计、数据结构设计和出错处理设计等系统硬件调试整体调试及改进确定工艺流程及工艺参数系统总体设计及结构设计系统软件详细设计系统硬件详细设计3. 试验方案以热风干燥试验箱（QYH-1500A）为对象，以西门子PLC为核心控制器，PC机为上位机实现对热风干燥试验箱的温度、湿度、风速以及干燥物料的重量进行实时控制。具体试验方案如下：（1）根据电路图连接好PLC、EM235模拟量模块、SIWAREX U 称重模块等各硬件部分；（2）建立上位PC机和下位机PLC之间的通信；（3）根据标准输入信号量程，设定EM235的模拟量输入量程；（4）对输入的模拟量进行校验；（5）分别对PLC程序，WinCC程序以及Excel程序进行调试；（6）整体联机调试。4. 可行性分析（1）西门子推出的EM235模拟量扩展模块可以实现4路模拟量输入和1路模拟量输出功能，并且称重模块SIWAREX MS的分辨率高达16位，可以满足精度要求；（2）PC机与PLC之间通过 PC/PPI电缆连接，采用常用的PPI协议进行通信，可以实现PC机与PLC之间的数据交换；（3）西门子推出的PC Access软件是专门用于S7-200 PLC的OPC服务器（Server）软件，可以与任何标准的OPC客户端（Client）通信并提供数据信息。step7-micro/win、Excel、WinCC三者之间的数据传输就可通过PC Access软件实现。（4）在Excel环境中，可以使用VBA实现以下功能：自定义excel工具栏，菜单和界面；创建报表；对数据进行复杂的操作和分析。VBA可以使Excel应用程序自动化。综上所述，方案可行。研究计划及预期成果研究进度安排2010.12.202011.03.02 查阅相关文献资料，提交开题报告，完成外文翻译；2011.03.032011.03.15 最终确定总体设计方案，完成中期检查报告表；2011.03.162011.04.15 系统硬件设计及组建，完成软件编程，现场调试优化；2011.04.162011.05.15 撰写毕业设计论文；2011.05.162011