基于PLC的模糊PID溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究【開題報告】

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告電氣工程與自動化基于PLC的模糊PID溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究一、選題的背景與意義隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鍋爐的使用范圍越來越廣泛。而鍋爐溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制,有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。現(xiàn)代鍋爐的生產(chǎn)過程可以實(shí)現(xiàn)高度的機(jī)械化，這就為鍋爐的自動化提供了有利條件。鍋爐自動化是提高鍋爐安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要措施。目前，鍋爐的自動化主要包括自動檢測、自動調(diào)節(jié)、程序控制、自動保護(hù)和控制計算五個方面。實(shí)現(xiàn)鍋爐自動化能夠提高鍋爐運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減少運(yùn)行人員。鍋爐是工業(yè)企業(yè)重要的動力設(shè)備，其任務(wù)是供給合格穩(wěn)定

2、的蒸汽或熱水，以滿足負(fù)荷的需要。鍋爐設(shè)備是一個復(fù)雜的控制對象，燃?xì)馊加湾仩t主要輸入變量包括負(fù)荷、給水、燃料量、送風(fēng)和引風(fēng)量等，主要調(diào)節(jié)變量包括水位、溫度及壓力、煙氣氧量和爐膛負(fù)壓等；電加熱鍋爐主要輸入變量包括負(fù)荷、鍋爐給水和電阻絲電壓等，主要調(diào)節(jié)變量包括水位和溫度等。鍋爐生產(chǎn)過程的各個主要參數(shù)都必須嚴(yán)格控制。鍋爐系統(tǒng)是一個具有時變和時滯的比較復(fù)雜的系統(tǒng)，因此，對鍋爐溫度進(jìn)行控制是工業(yè)過程控制中一個重要而且困難的問題。在生產(chǎn)過程控制中，一些復(fù)雜環(huán)節(jié)，往往需要進(jìn)行串級控制。即把兩個控制器串聯(lián)起來，第一個控制器的設(shè)定值是控制目標(biāo)，它的輸出傳給第二個控制器，作為它的設(shè)定值，第二個控制器的輸出作為串級控

3、制系統(tǒng)的輸出，送到被控系統(tǒng)，作為它的控制“動作 ”?？刂葡到y(tǒng)的這種串級形式對于復(fù)雜對象的控制往往比單回路控制的效果更好。串級控制對克服被控系統(tǒng)的時滯之所以能收到好的效果， 是因?yàn)楫?dāng)用兩個控制器進(jìn)行串級控制時,每個控制器克服時滯的負(fù)擔(dān)相對減小,這就使得整個控制系統(tǒng)克服時滯的能力得到加強(qiáng)。在鍋爐自動控制系統(tǒng)中，除了應(yīng)用基于反饋控制原理而設(shè)計的各種調(diào)節(jié)器系統(tǒng)以外，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也越來越普及。由于PLC 具有高可靠性、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，PLC 已經(jīng)由原來的邏輯控制器發(fā)展成具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、通訊能力的標(biāo)準(zhǔn)工控設(shè)備，用其進(jìn)行各種算法的實(shí)現(xiàn)是工控

4、領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。本設(shè)計以電加熱鍋爐為被控對象，以鍋爐夾套溫度為主被控參數(shù)，以鍋爐內(nèi)膽溫度為副被控參數(shù)，以加熱爐電壓為控制參數(shù)，以PLC為控制器，構(gòu)成鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍋爐水溫的定值控制。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：研究的基本內(nèi)容1 .對系統(tǒng)進(jìn)行建模，形成我們所熟悉的系統(tǒng)框圖。2 .學(xué)習(xí)西門子的PLC的資源和編程語言。3 .用西門子PLC來編寫PID和模糊PID的控制算法4 .使用WinCC組態(tài)軟件做監(jiān)控界面5 .在AE2000A型系統(tǒng)中來進(jìn)行調(diào)試，進(jìn)行各個參數(shù)的調(diào)整 擬解決的主要問題1 .建立系統(tǒng)框圖對AE2000A型系統(tǒng)中的溫度控制的回路進(jìn)行了解， 確定使用審級控制，因?yàn)閷?/p>

5、級 控制系統(tǒng)由于副回路的存在，改善了對象的特性，使等效副對象的時間常數(shù)減小，系統(tǒng) 的工作頻率提高，改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能，使系統(tǒng)的響應(yīng)加快，控制及時。同時，由于 用級系統(tǒng)具有主副兩只控制器的總放大倍數(shù)增大，系統(tǒng)的擾干擾能力的增強(qiáng)。因此，它 的控制質(zhì)量要比單回路控制系統(tǒng)高。在設(shè)計審級控制系統(tǒng)時，要求系統(tǒng)副對象的時間常 數(shù)要遠(yuǎn)小于主對象。止匕外，為了指示系統(tǒng)的控制精度，一般主調(diào)節(jié)器設(shè)計成模糊PID調(diào)節(jié)器，而副調(diào)節(jié)器一般設(shè)計為 PID控制，以提高副回路的快速響應(yīng)。2 .學(xué)習(xí)用西門子PLC來編寫PID和模糊PID的算法程序通過對西門子PLC編程的學(xué)習(xí)，來編寫PID和模糊PID這兩個控制器的控制算法3 .

6、使用WinCC組態(tài)軟件做個監(jiān)控界面通過這個軟件的使用來熟悉系統(tǒng)的監(jiān)控，可以看出它的動態(tài)性和實(shí)時性，可以通過 修改參數(shù)看出輸出的情況，也可以通過外加擾動看系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。4 .系統(tǒng)調(diào)試把編寫好的控制算法程序下載到西門子的 PLC中，啟動AE2000A型系統(tǒng)，運(yùn)行PLC中 的程序，通過WinCC組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。三、研究的方法與技術(shù)路線：本設(shè)計是通過PLC編寫控制算法來控制AE2000A型系統(tǒng)中的加熱原件和閥門的開 度進(jìn)而控制系統(tǒng)的溫度。系統(tǒng)框圖鍋爐內(nèi) 膽閥門調(diào)節(jié)閥支 路動力泵放水口AE2000A型系統(tǒng)圖閥14陋系統(tǒng)顏控制釉圖圖3參數(shù)模糊自整定流程圖四、研究的總體安排與進(jìn)度：2010.11-201

7、0.12 熟悉西門子的PLC和審級控制的原理；2011.01-2011.02 學(xué)會西門的PLC的編程語言，組態(tài)軟件的使用和模糊PID控制；2011.03-2011.04 ;編寫程序在工業(yè)控制設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試，根據(jù)結(jié)果對自己的程序進(jìn)行 修改和PID參數(shù)的修改，直到得到滿意的解時為止。2011.05-2011.06完善程序，完成畢業(yè)論文及答辯。五、主要參考文獻(xiàn)：1路俊峰，PLC高溫?zé)Y(jié)爐的智能溫度控制，碩士論文D,上海交通大學(xué)，2001.2郁漢琪主編，電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M,南京，東南大學(xué)出版社，2003.1.3廖常初主編，S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)M,北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2

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