基于组态软件的温度测控研究

中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：钟耀徽学 号：1002044234学 院：机械与动力工程学院专 业：机械电子工程设计(论文)题目：基于组态软件的温度监测和实时控制研究指导教师:原霞 2014 年 3 月 10 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1本课题研究意义温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等1。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有很大的不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。随着现代传感技术以及控制方法的不断革新和发展，对实时温度控制的精度和翻译的快速性的要求越来越高2。可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用3。目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。但就其控制策略而言，占统治地位的仍然是常规的PID控制。PID结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型4。PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。你为什么研究这个课题1.2 本课题研究现状及发展趋势主要写别人在温度检测和控制方面做过哪些工作，不是写软件1.2.1 温度控制系统温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用，在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源，它的出现迄今已有两百余年的历史。期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温度控制系统的控制技术得到迅速发展。当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统，基于PLC 的温度控制系统，基于工控机（IPC）的温度控制系统，集散型温度控制系统（DCS），现场总线控制系统（FCS）等。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展5。1.2.2 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）第一台PLC是1969年由美国数字设备公司（DEC）研制出来的，并在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。由于PLC的高可靠性，丰富的I/O接口模块，采用模块化结构，编程简单易学，安装简单，维修方便等一系列优点，很快地在美国其他工业领域中推广应用，到1971年已经成功地应用于食品、饮料、冶金、近年发展迅速的工业控制装置。随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通信技术的不断进步，PLC也取得迅速的进步6。PLC作为一种新型的控制装置与传统的继电器控制系统相比具有时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易与计算机连接、维修方便、体积小、重量轻和功耗低等诸多高品质与功能7。在农业应用中，以PLC为主机，集成光学传感器和控制装置设计的变量施肥控制系统，根据实时监测的光谱信息和施肥机具实际前进速度来调节施肥量8。随着计算机技术、控制理论、数字通信技术、微处理器技术的发展，PLC必定会适应这些新技术，不断得到提高和完善功能，因此PLC是能够在自动化工业趋势中发挥重要作用9。1.2.3 组态软件（Configuration Software）组态软件是面向监控与数据采集的软件平台工具，具有丰富地设置项目，使用灵活、方便，功能强大10。组态产品于20世纪80年代初出现，并在20世纪80年代末期进入我国，但在20世纪90年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。直到1995年以后，随着工业控制系统应用的深入，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及11。国外组态软件产品有InTouch、Fix、Citech、WinCC。国内有组态王、力控、MCGS(Monitor and Control Generated System)。随着计算机软件的发展，软件功能越来越强，迫使工业组态软件随之发展。随着组态软件的进一步发展，将促使我国工业自动控制技术的应用不断上台阶，缩短与发达国家生产自动化水平差距，提高我国工业产品在国际市场的竞争能力12。1.2.4 温度传感器（temperature transducer）温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。利用电阻随温度变化的特点制成的传感器叫热电阻传感器13。在高精度温度测量中，多使用铂电阻传感器。铂电阻温度传感器是利用其电阻与温度成一定函数关系而制成的温度传感器,铂电阻具有测量范围大、稳定性好、示值复现性高和耐氧化等特点14。通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100欧姆，电阻变化率为0.385欧姆/每摄氏度，是中低温区最常用的一种温度检测器15。3.本课题主要研究内容 写计划怎么做，完成什么工作，预期达到什么目的1.3 参考文献1樊军庆,张宝珍.温度控制理论的发展概况.工业炉.2008，30(6):12-142李国萍.基于PLC的温度控制系统设计.科技创新导报.2010，07：863 郁汉琪.可编程控制器原理及应用.北京：中国电力出版社，2004 :24-264 俞金寿.过程控制系统和应用.北京：机械工业出版社,2002：1-25L.Yi,X.Xiaoyao.Hightemperaturesmallclasscalorimetry dynamicshaketabletemperatureexpertPIDcontrol,In:Anti-counterfeiting,SecurityandIdentification,2008.ASID2008.2ndInternationalConferenceon,2008，481-4836 赵俊生.电机与电气控制及PLC. 北京：电子工业出版社，2012：157-1637 廖常初.大中型PLC应用教程. 北京：机械工业出版社，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 武侠云,陈登顺，陶曾杰等.组态软件的应用.中南工业大学报.2003,34:278-28011 严盈富，罗海平，吴海勤.监控组态软件与PLC入门.北京：人民邮电出版社，2006:2-312 欧金成，欧世乐，林德杰等.组态软件的现状与发展.工业控制计算机，2002,15（4）:1-513 熊诗波，黄长艺，机械工程测试技术基础.北京：机械工业出版社2006:95-9814 王红萍.铂电阻温度传感器测温研究.抚顺石油学院学报.2003，23（2）：5815 张红兵，王华凌.基于铂电阻Pt100的温度传感器设计.电子制作.2012，11：36 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题解决的问题利用MCGS组态仿真、Pt100铂电阻传感器和西门子S7-200构成温度的监测和控制的计算机监控系统，实现温度的监测和控制。拟采用的研究手段1）对类似的温度测控系统进行考察结合相关原理设计控制方案，画出控制原理图；2）进行流程图设计3）PLC硬件配置和输入输出端口设计；4）设计基于PLC的主控电路，设计梯形图并进行仿真调试；5）比较各组态软件产品，学习MCGS，并进行组态仿真,实现对温度的监测和控制 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在学院审查意见： 负责人： 年 月 日附件：参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰,胡征,景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国 谢去病 王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如：4韩其智 孙洪洲群论北京：北京大学出版社，1987101预印本 作者论文题目预印本编号（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998)学位论文 作者论文题目学士(或硕士、博士)学位