电子与电气工程 系 自动化 专业 079641班 学生 陈祎 学号
指导教师 殷华文 职称 副教授
一、毕业设计(论文）题目：基于SIEMＥNS S7-3０0 PLＣ的流量比值控制系统软件设计 二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：20０9年２月16日起至2009年6月１4日止
三、毕业设计(论文）进行地点： 电子信息与控制技术实验中心-变频技术实验室 四、任务书的内容: 选题的目的、意义: 综合运用计算机、ＰLＣ（西门子)、智能仪表、远程I/O模块、变频调速器、智能流量调节阀、温度、压力、流量、液位传感器等对模拟工业对象的水槽、夹套锅炉、管道进行控制,运用计算机编程、PLＣ编程、控制算法设计、过程控制、工业现场总线技术、电气线路设计等知识和技术对学生进行培养，主要的控制项目有温度、压力、流量、液位等参数的单回路控制,双回路控制。 通过以上环节的训练，提高学生对自动化控制系统的设计与调试能力，使学生有能力进入自动化行业发展。 主要内容及技术要求： 首先由变频器、泵、压力传感器组成恒压供水系统，再由两个调节阀控制两个支路分别给锅炉的上下水箱供水。 由电磁流量传感器、PＬC、调节阀组成两个流量支路的双闭环流量比值控制。使用西门子S7—300 PLC实现两个流量回路的PIＤ调节、流量比值计算。 设计控制系统软件,并在计算机上用组态软件实现监控。 (1）主流量设定在300—100０L／ｈ可调，稳态误差 2%,流量比值在1-2可调 （2)毕业论文字数80０0-１00０0字 原始数据与资料： 电磁流量计： 型号LDＺ-6, 量程0—２ｍ/h，输出信号 4－20mＡ DC。 磁力泵: 型号 20CQ－12, 扬程 １2ｍ， 进口 20mｍ, 出口 1２mｍ， 电源电压 380V。 西门子ＰＬC: Ｓ７—30０,工作电源 220Ｖ AC，输出信号２４V ＤＣ。 智能仪表： AI ８18,工作电源 2２0V AC，输入信号 ４－20ｍA ＤＣ。 新型智能电动调节阀： 型号ＱＳＴP－１6K， 公称通径 DN2０mｍ， 公称压力 １.６Mpa, 工作电源 2２０Ｖ AC， 输入信号 4-20mＡ DＣ。 进度安排： 年前第十九周:下发毕业设计任务书，明确设计任务,查阅中英文技术资料和进行技术准备。 第一周——四周：确定设计方案，进行管路安装,实验设备制作。 第五周——十周：控制系统电路设计。 第十一周——十四周：控制系统软件设计和调试。 第十五周——十六周：英文资料翻译、撰写毕业论文,毕业答辩。 主要参考资料： ［1] <<工业组态软件实用技术>> 龚运运 方立友 编著 孙长庚 审 清华大学出版社 [2] <<过程控制工程设计＞> 孙洪程 翁唯勤 编 化学工业出版社 [３］ <<过程控制工程>> 孙洪程 李大字 翁唯勤 编 高等教育出版社 [４］ ＜<过程控制工程>> 金以慧 主编 方崇智 审校 清华大学出版社 [５] <<工业过程控制工程>＞ 王树清 等编著 化学工业出版社 [６］ < 南阳理工学院 毕业设计(论文)开题报告 电子与电气工程 系 自动化 专业 课题名称:基于SIEMＥNS Ｓ７-３00 PLC流量比值控制系统软件设计 学生姓名: 陈 祎 学 号： ９６4０７07０ 指导教师: 殷华文 报告日期: 2009.01．02 1、本课题所述涉及的问题在国内（外）的研究现状综 过程控制课程是自动化领域的一门重要的专业基础理论课程,自动化实验装置是锻炼学生动手能力和理论联系实际的重要设备,现在市面上的一些设备学生通过它往往不能学到其核心技术，而且价格昂贵,根据学院建设实验室的精神,在殷老师的带领下,根据自动化专业及相关专业教学的特点,我们自行设计了基于过程控制理论基础上集计算机监控为一体的先进的实验装置,采用了多种控制方式和理论。本装置可以满足《自动控制原理》、《过程控制》、《自动检测技术与传感器》等课程的实验教学。既能进行验证性、设计性实验,又能提供综合性实验。学生及学到了技术,又节省了经费开支。 做为高级过程控制系统的比值控制系统，本着工程化，参数化,现代化，开放性，综合性的发展特点，应用与多中自动化控制系统中，是工业现场常用对象。掌握此次控制系统，为以后研究复杂控制系统,先进控制系统的研究提供一个良好的台阶和平台。 比值控制系统在工业现场中易与使用与研究，另外，在实现自动控制方面,又比较容易实现。因此，此控制系统的发展前景是比较可观的。 2.本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析 所谓的比值控制系统,一般的是指实现两个或两个以上参数符合一定的比例关系的控制系统,称为比值控制。由于过程工业中大部分物料是以气态、液态、或混合的物体状态在密闭管道、容器中进行能量的传递与物质的交换,所以保持两种或几种物料的比例实际上是保持两种或几种物料的的流量比例关系，因此比值控制系统一般是指流量比值控制系统。 在需要保持比值关系的两种物料中,必有一种物料处于主导地位，称之为主物料,表征这种物料的参数称之为主动量。一般的也称为主流量;而另一种物料按主物料进行配比，在控制过程中随主物料的变化而变化,称之为从物料,表征其特性参数称为从动量或副流量。 一般认为比值控制系统就是要实现副流量与主流量成一定的比值关系。 本课题任务书提出的任务要求是:系统设计完成后,要求能够完成由电磁流量传感器、PLC、调节阀组成两个流量支路的双闭环流量比值控制。使用西门子S７—３0０ ＰＬC实现两个流量回路PID调节、流量比值计算。设计控制系统软件，并在计算机上用组态软件实现监控。 需要本课题解决以下几个问题环节: （1)西门子PLC作为控制器,控制两回路流量成一定比值;智能电动调节阀作为执行器，用来调节系统流量的大小; （2）用流量计检测流量大小，作为系统的反馈值; (3)运用力控组态,画面检控系统的运行,并记录系统数据。 西门子ＰLＣ作为最主要的控制核心采用的是Ｓ7－3０0;力控软件来进行数据的统计以及整个控制过程的监控。 双闭环比值控制系统是由一个定值控制的主流控制回路和一个跟随主流量变化的副流量控制回路组成。主流量控制回路能克服主流扰动,实现其定值控制；副流量控制回路能抑制作用于副回路的干扰,从而使主、副流量均比较稳定,使总物料量也比较平稳。在工业生产中是一种很好的控制方案。 3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 (1)流量信号的检测,主流量和副流量的选择，比值控制部件的选择、系统的参数整定，ＰID控制原理等。 (２）流量信号的检测可由各种传感器检测后的电流信号经通讯转化后送到计算机进行监控。 (3）主流量和副流量的选择是根据所在硬件系统搭建的,根据实际使用情况而定 （4)系统的参数整定在单闭环或双闭环比值控制系统中的主从控制器均按流量的特性,一般选PI,串级变比值控制中的主控制器按回路选择；比值控制系统的副流量回路整定应按随动系统运行,比值控制系统的目的在于副流量在动态和静态时与主流量保持严格的比例关系，当主流量发生变化时，副流量应准确快速,成比例地跟上主流量的变化，要求尽量不产生震荡,即一般用衰减的过渡过程。 (5）PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，采用的是临界比例法。利用该方法进行 PＩD控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;(２)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;(３)在一定的控制度下通过公式计算得到PＩＤ控制器的参数。 4.完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法 必须的工作条件： 1.智能仪表、调节阀、涡轮流量计、压力传感器及其使用手册 2.铝塑管道、手动调节阀、铁支架及其安装工具 3．西门子ＰLＣ、变频调速器、磁力泵 4.计算机（含ＡutoCAD、Matlab、力控、S7－300编程仿真软件) 解决的办法: 以上实验设备、实验环境条件、工具书、等完成本课题所必须的工作条件均有学校实验室提供。 5.完成本课题的工作方案及进度计划进度安排: 年前第十九周：下发毕业设计任务书，明确设计任务,查阅中英文技术资料和进行技术准备,撰写开题报告。 年后第一周——四周：确定设计方案，进行管路安装，实验设备制作。 第五周——十周：控制系统电路设计和网络连接。 第十一周——第十五周:控制系统软件设计和调试。 第十六周：英文资料翻译、撰写毕业论文,毕业答辩。 ６.指导教师审阅意见 指导教师（签字）： 年 月 日 7.系毕业设计（论文)工作领导小组评审意见 领导小组组长(签字）： 系（签章） 年 月 日 说明： 1. 本报告必须由承担毕业设计(论文）课题任务的学生在接到“毕业设计(论文）任务书”、正式开始做毕业设计（论文）的第2周或第３周末之前独立撰写完成,并交指导教师审阅。 2. 每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业设计(论文)指导小组审查学生能否承担该毕业设计(论文）课题任务的依据，并接受学校的抽查。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容