任務(wù)書(shū)SPLC夾套鍋爐水溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

1、南陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)電子與電氣工程系 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)079642班 學(xué)生陳娛樂(lè)學(xué)號(hào)96407033指導(dǎo)教師殷華文職稱(chēng)副教授畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于SIEMENS S7-300PLC的夾套鍋爐水溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)辻二 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)走進(jìn)行的日期：2009年2月16日起至2009年6月14日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn)：電子信息與控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心-變頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)室四、任務(wù)書(shū)的內(nèi)容：選題的目的、意義:綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、PLC （西門(mén)子）、智能儀表、遠(yuǎn)程I/O模塊、變頻調(diào)速器、智能流量調(diào)節(jié) 閥、溫度、壓力、流量、液位傳感器等對(duì)模擬工業(yè)對(duì)象的水槽、夾套鍋爐、管道進(jìn)行控制，運(yùn) 用計(jì)算機(jī)編程

2、、PLC編程、控制算法設(shè)計(jì)、過(guò)程控制、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、電氣線(xiàn)路設(shè)il等知識(shí) 和技術(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，主要的控制工程有溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)的單回路控制，雙 回路控制。通過(guò)以上環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提髙學(xué)生對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試能力，使學(xué)生有能力進(jìn)入 自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展。主要內(nèi)容及技術(shù)要求:首先由變頻器、泵、壓力傳感器組成恒壓供水系統(tǒng)，再由兩個(gè)調(diào)節(jié)閥控制兩個(gè)支路分別給 鍋爐的夾套和內(nèi)膽供水，設(shè)計(jì)制作夾套鍋爐（內(nèi)膽容積約30升），由熱電阻、智能儀表溫度變 送器、SIEMENS S7-300PLC.接觸器、加熱器組成溫度控制系統(tǒng)。主電路用三相四線(xiàn)制3x1. 5KW 加熱絲加熱。設(shè)il控制系統(tǒng)硬件電路，

3、由SIEMENS S7-300PLC作調(diào)肖器，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐內(nèi)膽溫度控制。（1）溫度設(shè)泄在50100C可調(diào)，穩(wěn)態(tài)誤差42$（2）控制系統(tǒng)圖紙不少于4張（3）畢業(yè)論文字?jǐn)?shù)8000-10000字原始數(shù)據(jù)與資料：電磁流量計(jì)：型號(hào)LDZ-6,量程02m/h輸岀信號(hào)4一20mA DC。磁力泵：型號(hào)Z0CQ-12,揚(yáng)程12m,進(jìn)口 20mm,出口 12mm,電源電壓380V。西門(mén)子PLC： S7300,工作電源220V AC,輸出信號(hào)24V DC.智能儀表：AI 708, Al 808P,工作電源220V AC,輸入信號(hào)4-20mA/l-5V DC,新型智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥： 型號(hào)QSTP 16K,公稱(chēng)通徑DN20

4、mm,公稱(chēng)壓力1. 6Mpa,工作電源220V AC, 輸出信號(hào) 4一20mA DC。逬度安排:年前第十九周：下發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)訃任務(wù)，查閱中英文技術(shù)資料和進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。第一周一一四周：確左設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行管路安裝，實(shí)驗(yàn)設(shè)備制作。第五周一一十周：控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)。第十一周一一十四周：控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試。第十五周一一十六周：英文資料翻譯.撰寫(xiě)畢業(yè)論文，畢業(yè)答辯。主要參考資料：1 龔運(yùn)運(yùn)方立友編著 孫長(zhǎng)庚審淸華大學(xué)岀版社2 vv過(guò)程控制工程設(shè)計(jì) 孫洪程翁唯勤編 化學(xué)工業(yè)出版社過(guò)程控制工程 孫洪程李大字翁唯勤編髙等教育出版社4 vv過(guò)程控制工程 金以慧主編 方崇智審校 淸華大學(xué)岀版社5 v

5、v工業(yè)過(guò)程控制工程 王樹(shù)淸等編著化學(xué)工業(yè)出版社vv西門(mén)子PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用柴瑞娟陳海霞編著機(jī)械工業(yè)出版社7 vvAI系列儀表使用說(shuō)明英文資料翻譯及其它要求:要求有一定的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)基礎(chǔ)，能夠閱讀翻譯4000字自動(dòng)化方面的英文說(shuō)明資 料。硏究室主任簽名：年月日系分管領(lǐng)導(dǎo)簽名：年月日學(xué)生簽名：年月日南陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告電子與電氣工程 系自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課題名稱(chēng)：基于SIEMENS S7-300PLC的夾套鍋爐水溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：陳娛樂(lè) 學(xué)號(hào)： 96407033指導(dǎo)教師：殷華文 報(bào)告日期：2009.01.021、本課題所述涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）的研究現(xiàn)狀綜過(guò)程控制課程是自動(dòng)化領(lǐng)

6、域的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論課程，自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)裝置是鍛煉學(xué)生動(dòng) 手能力和理論聯(lián)系實(shí)際的重要設(shè)備，現(xiàn)在市而上的一些設(shè)備學(xué)生通過(guò)它往往不能學(xué)到英核心技 術(shù)，而且價(jià)格昂赍。根據(jù)學(xué)院建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的精神，在殷老師的帶領(lǐng)下，根據(jù)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)教案的特點(diǎn)， 我們自行設(shè)計(jì)了基于過(guò)程控制理論基礎(chǔ)上集計(jì)算機(jī)監(jiān)控為一體的先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置，采用了多種控 制方式和理論。本裝置可以滿(mǎn)足自動(dòng)控制原理、過(guò)程控制、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與傳感器 等課程的實(shí)驗(yàn)教案。既能進(jìn)行驗(yàn)證性、設(shè)訃性實(shí)驗(yàn)，又能提供綜合性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生及學(xué)到了技術(shù)， 又節(jié)省了經(jīng)費(fèi)開(kāi)支。2. 本人對(duì)課題任務(wù)書(shū)提出的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析本課題分階段進(jìn)行。首先研究溫度

7、單回路，然后對(duì)循環(huán)水-溫度串級(jí)控制研究。 第一階段對(duì)溫度單回路研究分為兩步：硬件設(shè)計(jì)框圖為:第一步：在沒(méi)有外界擾動(dòng)下，采集鍋爐內(nèi)膽的溫度，送到變送器Al 808P,再將變換過(guò)的數(shù) 據(jù)送給PLC進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。第二步：在第一步的基礎(chǔ)上，當(dāng)溫度穩(wěn)泄時(shí)，在夾套鍋爐的夾套層注入冷水，此時(shí)采集溫度 信號(hào)送入PLC,調(diào)整PID參數(shù)使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定。第一階段為第二階段的進(jìn)行打下基礎(chǔ)，并能預(yù)知第二階段有可能出現(xiàn)的問(wèn)題。第二階段對(duì)循環(huán)水-溫度串級(jí)控制的研究硬件設(shè)計(jì)框圖為：在使用用串級(jí)控制方式中，主變量為鍋爐內(nèi)膽溫度，副變量為夾套內(nèi)循環(huán)水溫度。第二階段的難點(diǎn)是主回路的溫度的穩(wěn)左性問(wèn)題：對(duì)主回路而言：在給主回路加熱過(guò)

8、程中，當(dāng) 加熱到設(shè)泄的溫度值由于系統(tǒng)的慣性作用溫度會(huì)繼續(xù)上升.而副回路響應(yīng)速度不夠快：對(duì)副回路 而言：當(dāng)主變疑達(dá)到設(shè)泄值時(shí)，由于調(diào)節(jié)閥的關(guān)閥時(shí)間長(zhǎng)，而這時(shí)副回路循環(huán)水流量大這樣就帶 走了大量的熱量使溫度降到設(shè)左值之下。這時(shí)候加大副回路與主回路的參數(shù)的匹配力度使主回路 的溫度盡快達(dá)到設(shè)左值。本課題任務(wù)書(shū)提出的任務(wù)要求是：系統(tǒng)設(shè)訃完成后，要求能夠使主回路穩(wěn)左在設(shè)左值誤差為 2%；測(cè)出主、副回路的傳遞函數(shù)模型：在各個(gè)環(huán)卩中使用PID控制的控制參數(shù)。3. 本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路本課題需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題：（1）溫度單回路溫度信號(hào)的采集及傳送：（2）在加入擾動(dòng)后系統(tǒng)監(jiān)控軟件的組態(tài)得出

9、正確的溫度信號(hào)：（3）在循環(huán)水-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)中主副回路中PID參數(shù)整定及匹配問(wèn)題。（4）串級(jí)控制系統(tǒng)主副回路溫度信號(hào)的得出。 解決思路：（1）在對(duì)溫度單回路的研究中，利用溫度傳感器收集到鍋爐內(nèi)膽的溫度，經(jīng)變送器送到 PLC模塊中，再進(jìn)行PID整定。（2）在對(duì)水循環(huán)-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)的研究中，基本方法同（1）,不同是用到串級(jí)工程整 定方法。具體整左步驟如下：（1）.主回路斷開(kāi)，把副回路作為一個(gè)單回路系統(tǒng)，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集，進(jìn)而進(jìn)行PID 整定。（2）.副調(diào)節(jié)器參數(shù)值置于確左數(shù)值上，把主回路閉合，副回路作為一個(gè)等效環(huán)節(jié)，這 樣，主回路又成為一個(gè)單回路控制系統(tǒng)。再進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集，進(jìn)而進(jìn)行P

10、ID整泄。（3）、反復(fù)重復(fù)上而（1） .（2）步的操作，如此循壞下去，逐步逼近，直到滿(mǎn)意的控制效果要求達(dá)到為止。4完成本課題所必須的工作條件（如工具書(shū).實(shí)驗(yàn)設(shè)備或?qū)嶒?yàn)環(huán)境條件、某類(lèi)市場(chǎng)調(diào)研、 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)條件等等）及解決的辦法必須的工作條件：1 智能儀表、調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、溫度傳感器及其使用手冊(cè)2鋁塑管道、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、鐵支架及其安裝工具3西門(mén)子PLC、變頻調(diào)速器、磁力泵4 計(jì)算機(jī)（含AutoCAD. Mat lab 組態(tài)王、S7-300編程仿真軟件）解決的辦法：以上實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件、工具書(shū).等完成本課題所必須的工作條件均有學(xué)校實(shí)驗(yàn)室提 供。5. 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)度安排：年前第十九周：下發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，査閱中英文技術(shù)資料和進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn) 備，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。年后第一周一一四周：確左設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行管路安裝，實(shí)驗(yàn)設(shè)備制作。第五周一一十周：控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)連接。第十一周一一第十五周：控制系統(tǒng)軟件設(shè)il和調(diào)試。第十六周：英文資料翻譯、撰寫(xiě)畢業(yè)論文，畢業(yè)答辯。6. 指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)指導(dǎo)教師（簽字）：年月日7. 系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組評(píng)審意見(jiàn)領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)（簽字