基于PLC的模糊PID温度控制系统的应用研究【开题报告+文献综述+毕业设计】.Doc

PAGE I 毕业设计开题报告 电气工程与自动化 基于PLC的模糊PID温度控制系统的应用研究 一、选题的背景与意义 随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。而锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量和产量。现代锅炉的生产过程可以实现高度的机械化，这就为锅炉的自动化提供了有利条件。锅炉自动化是提高锅炉安全性和经济性的重要措施。目前，锅炉的自动化主要包括自动检测、自动调节、程序控制、自动保护和控制计算五个方面。实现锅炉自动化能够提高锅炉运行的安全性、经济性和劳动生产率，改善劳动条件，减少运行人员。 锅炉是工业企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽或热水，以满足负荷的需要。锅炉设备是一个复杂的控制对象，燃气燃油锅炉主要输入变量包括负荷、给水、燃料量、送风和引风量等，主要调节变量包括水位、温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等；电加热锅炉主要输入变量包括负荷、锅炉给水和电阻丝电压等，主要调节变量包括水位和温度等。锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。锅炉系统是一个具有时变和时滞的比较复杂的系统，因此，对锅炉温度进行控制是工业过程控制中一个重要而且困难的问题 。 在生产过程控制中，一些复杂环节，往往需要进行串级控制。即把两个控制器串联起来，第一个控制器的设定值是控制目标，它的输出传给第二个控制器，作为它的设定值，第二个控制器的输出作为串级控制系统的输出，送到被控系统，作为它的控制“动作”。控制系统的这种串级形式对于复杂对象的控制往往比单回路控制的效果更好。串级控制对克服被控系统的时滞之所以能收到好的效果，是因为当用两个控制器进行串级控制时,每个控制器克服时滞的负担相对减小,这就使得整个控制系统克服时滞的能力得到加强。 在锅炉自动控制系统中，除了应用基于反馈控制原理而设计的各种调节器系统以外，计算机技术的应用也越来越普及。由于PLC具有高可靠性、易于实现等优点，在工业控制领域中得到了广泛的应用。进入21世纪以来，PLC已经由原来的逻辑控制器发展成具有较强的数据处理能力、通讯能力的标准工控设备，用其进行各种算法的实现是工控领域的发展趋势 。 本设计以电加热锅炉为被控对象，以锅炉夹套温度为主被控参数，以锅炉内胆温度为副被控参数，以加热炉电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度串级控制系统，实现锅炉水温的定值控制。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 研究的基本内容 对系统进行建模，形成我们所熟悉的系统框图。 学习西门子的PLC的资源和编程语言。 用西门子PLC来编写PID和模糊PID的控制算法 使用WinCC组态软件做监控界面 在AE2000A型系统中来进行调试，进行各个参数的调整 拟解决的主要问题 建立系统框图 对AE2000A型系统中的温度控制的回路进行了解，确定使用串级控制，因为串级控制系统由于副回路的存在，改善了对象的特性，使等效副对象的时间常数减小，系统的工作频率提高，改善了系统的动态性能，使系统的响应加快，控制及时。同时，由于串级系统具有主副两只控制器的总放大倍数增大，系统的扰干扰能力的增强。因此，它的控制质量要比单回路控制系统高。在设计串级控制系统时，要求系统副对象的时间常数要远小于主对象。此外，为了指示系统的控制精度，一般主调节器设计成模糊 PID调节器，而副调节器一般设计为PID控制，以提高副回路的快速响应。 2．学习用西门子PLC来编写PID和模糊PID的算法程序 通过对西门子PLC编程的学习，来编写PID和模糊PID这两个控制器的控制算法 使用WinCC组态软件做个监控界面 通过这个软件的使用来熟悉系统的监控，可以看出它的动态性和实时性，可以通过修改参数看出输出的情况，也可以通过外加扰动看系统的动态响应。 系统调试 把编写好的控制算法程序下载到西门子的PLC中，启动AE2000A型系统，运行PLC中的程序，通过WinCC组态软件进行监控。 三、研究的方法与技术路线： 本设计是通过PLC编写控制算法来控制AE2000A型系统中的加热原件和阀门的开度进而控制系统的温度。 系统框图 AE2000A型系统图 四、研究的总体安排与进度： 2010.11-2010.12 熟悉西门子的PLC和串级控制的原理； 2011.01-2011.02 学会西门的PLC的编程语言，组态软件的使用和模糊PID控制； 2011.03-2011.04；编写程序在工业控制设备上进行调试，根据结果对自己的程序进行修改和PID参数的修改