电气工程专业毕业论文开题报告_开题报告

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第一篇：电气工程专业毕业论文开题报告

设计(论文)题目：基于PLC及WinCC的锅炉监控系统的设计　　1.结合毕业设计(论文)课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述　　文献综述　　随着现代工业技术的快速发展，锅炉的应用更加广泛，锅炉变成国民经济中重要的热能供应设备，电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业，以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能。锅炉是利用燃料燃烧释放出的热能或其他能量将工质(中间载热体)加热到一定参数的设备。应用于加热水使之转变为蒸汽的锅炉称为蒸汽发生器。　　锅炉，主要是锅与炉两大部分的组合。燃料在炉内进行燃烧，将燃料的化学能转变为热能;高温燃烧产物―烟气则通过受热面将热量传递给锅内的工质，如水等，水被加热―沸腾―汽化，产生蒸汽。锅的基本构造包括锅筒(又叫汽包)、对流管束、水冷壁、上下集箱和下降管等组成一个封闭的汽水系统。炉，对于链条炉排锅炉来说，包括煤斗、炉排、除渣机、送风装置等;对于室燃炉来说，炉包括燃烧设备等。此外，为了保证锅炉的正常工作和安全运行，蒸汽锅炉还必须装设安全阀、水位表、高低水位报警器、压力表、主汽阀、排污阀、止回阀等。　　目前我国锅炉使用数量很大, 煤炭消耗约占我国原煤产量的三分之一左右。原煤产量的三分之一左右。绝大多数锅炉的热效率较低，一般在60%-70%，和国外相比热效率差距较大，而且对环境污染也较严重。如果采用锅炉的自控系，例如集散控制系统即DCS系统和以PLC为核心的控制系统等代替常规仪表或人工监控操作方式，可以提高锅炉的热效率，减少工人的劳动强度，节约能源，提高企业的经济效益和社会效益，可为一举多得。　　一、课题研究背景　　1、PLC的发展历史及发展趋势　　PLC可编程逻辑控制器，又称可编程控制器，有过多种定义。可以看作是一种经过特殊设计的工业计算机，整个的设计原则就是简单与实用。　　PLC的发展也是与计算机技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，正是这些高新技术的发展推动了可编程控制器的发展。从控制功能来看，　　可编程控制器的发展大致经历了4个阶段：　　第一初级阶段：从第一台PLC问世到20世纪70年代中期　　由于第一代PLC是为了取代继电器的，因此，主要功能是逻辑运算和计时、计数功能。CPU由中小规模数字集成电路构成。第一阶段就采用了梯形图语言作为编程方式，尽管有些枯燥，但却形成了工厂的编程标准。　　第二扩展阶段：从20世纪70年代中期到70年代末期　　这一阶段PLC产品的控制功能得到很大扩展。扩展的功能包括数据的传送、数据　　比较和运算、模拟量的运算等功能。　　第三通信阶段：20世纪70年代末期到80年代中期　　这一阶段产品与计算机通信的发展有关，形成了分布式通信网络。但是，由于各制造商各自为政，通信系统也是各有各的规范。　　第四开放阶段：从20世纪80年代中期开始　　由于国际标准化组织提出了开放系统互连的参考模型OSI，使PLC在开放功能上有较大发展。主要表现为通信系统的开放，使各制造厂商的产品可以通信，通信协议开始标准化，使用户得益。这一阶段的产品有西门子公司的S7系列，AB公司的PLC-5，SLC500等。　　目前PLC正朝着高性能和多品种方向发展，进一步由于其配置灵活方便，能适应恶劣的生产环境，抗干扰能力强，可靠性高，编程语言易懂易学，面向生产过程，适合工程技术人员直接使用。　　2、WinCC的基本知识　　WinCC 是Windows Control Center 的缩写，中文译为视窗控制中心。它是由Siemens 公司和Microsoft 公司共同开发, 控制精度高，快速性好，适用范围广，扩展性强，能兼容不同厂家PLC，具备友好界面、动态可视化的特点。在生产和过程自动化中解决可视化和控制人物的工业技术中性系统，提供了图形显示、消息、归档以及报表的功能模板。高性能的过程耦合、快速的画面更新、以及可靠的数据使其具有高度的实用性。　　3、锅炉的发展状况及其技术要求　　锅炉由一系列设备组成，期中分为锅炉本体和辅助设备两类。通常我们所说的“锅炉”一般是指锅炉本体，主要是指炉筒、机箱受热面及其间的整体，锅炉本体也称锅炉的重要部件;而“锅炉机组”是指由锅炉本体及配合锅炉本体工作的其他设备或机械构成的成套装置。目前由于许多锅炉的炉龄较长，采用的老的指针式仪表控制，不仅外观不美观，控制精度更不言而喻了。导致这些工业锅炉一直处于能耗高、浪费大，环境污染大，品质低下的生产状态。许多企业都希望能改变这种现状。锅炉控制系统采用计算机控制后，不仅可以节能，还具有减少污染，提高产品质量，提高自动化水平，改善劳动条件等优点。锅炉节能控制组要是采用控制技术，特别是采用计算机控制系统。采用西门子S7-300和WinCC对锅炉进行控制，从而提高燃烧效率、节能环保、减少烟气对大气的污染以确保对供热锅炉的安全可靠运行。　　随着工业锅炉市场技术竞争的日趋激烈，锅炉自动控制系统的好坏己成为决定锅炉性能的重要砝码。研究与开发功能完备、性能可靠的锅炉自动控制系统，是适应锅炉生产发展的需要，并具有广阔的发展前景与研究价值。采用西门子S7-300和WinCC对锅　　炉进行控制，是为了提高燃烧效率、节能环保、减少烟气对大气的污染以确保对供热锅炉的安全可靠运行。　　二、对课题的认识　　通过查阅与锅炉监控系统有关资料，我了解到了锅炉锅炉的用途以及目前我国锅炉技术的状况，锅炉是化工、发电、供热、炼油和制糖等工业及民用部门必不可少的重要的动力设备。随随着计算机控制技术的飞速发展和广泛应用，锅炉的控制系统和方式越来越引起人们的重视，而且对控制系统的要求越来越高，控制系统的水平已经成为衡量锅炉好坏的一个至关重要的指标。锅炉控制系统的主要任务是保证锅炉的安全、稳定运行，传统的锅炉采用指针式仪表控制，不仅外观差，而且控制分散，无数据记录或需人工记录。而且还凸显了很多弊端：耗费大，控制精度低，容易导致安全事故，导致能源和资源的浪费严重，另外运行维护成本也高，劳动效率低下。　　本次课题是基于PLC及WinCC的锅炉监控系统的设计，在自动化控制系统中这种控制方法是比较常见和比较有效的，系统主要是用西门子S7-300作为控制器来进行控制，主要是对燃煤的锅炉汽包水位、炉温等因素进行保护控制，根据因素的变化对系统进行操作，利用PLC 的记录、报警、分析及控制功能，对锅炉温度、压力、汽包液位等参数进行了测量、报警及自动调节，并对汽包液位超低、蒸汽压力超高及出口水温超高进行了自动联锁保护，实现了对锅炉运行状态的全面监控，确保了锅炉设备的安全运行。　　2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径)　　一、课题的研究目标与内容　　1.课题的研究目标　　(1)以可编程控制器PLC为核心控制系统，对锅炉温度、压力、流量、汽包液位等参数进行控制。　　(2)应用WinCC 建立锅炉运行的实时监控画面，并使监控画面根据现场实际情况动态显示，阐述创建动态人机界面，实现过程监控的具体步骤。　　2.课题研究的主要内容　　本毕业设计重点研究了基于PLC及WinCC的锅炉监控系统。本设计主要涉及如何使用PLC控制器以及如何运用step7程序设计软件进行控制程序的编辑，选用西门子公司的S7-300PLC作为现场控制器，利用step7:进行锅炉运作程序编写。同时采用与之配套的WINCC组态软件进行组态工作，建立一个人机交换界面，并实现PLC和组态软件之间通讯。通过使用远程计算机，实现对现场锅炉运行情况的实时监控和保护，并且记录相应的数据。　　二、研究手段　　1、通过对文献的检索查阅相关的技术资料，了解目前锅炉自动控制的发展现状，完成文献综述和相关外文资料的翻译工作。　　2、、熟悉信号检测、计算机技术、自动化控制技术、网络技术、组态软件的应用开发等方面的知识。　　3本课题采用 PLC及WINCC组态软件对锅炉控制。选用西门子公司的S7-300PLC作为现场控制器，利用step7:进行锅炉运作程序编写。应用WinCC 建立锅炉运行的实时监控画面。　　三、毕业设计进度表　　2月21日～2月27日准备材料，开题答辩　　2月28日～3月31日 PLC控制软件设计　　4月1日～4月30日 WinCC监控组态软件设计　　5月1日～5月14日系统的统调　　5月15日～5月28日撰写论文　　5月29日～6月2日打印论文　　6月6日～6月10日毕业答辩　　主要参考文献：　　1 施仁.自动化仪表与过程控制. 北京:电子工业出版社,2003　　2 何衍庆,俞金寿.工业生产过程控制. 北京:化学工业出版社,2004　　3 求是科技.PLC应用开发技术与工程实践. 北京:人民邮电出版社,2005.1　　4 何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧. 北京:化学工业出版社,2003.5　　5 郑晟.现代可编程序控制器原理与应用.北京:科学出版社,1999　　6 西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-300PLC.北京: 北京航空航天大学出版社,2004　　7 廖常初. S7-300/400 PLC应用技术.北京:机械工业出版社,2005　　8 钟肇龅.西门子S7-300系列PLC及应用软件STEP7.广州:华南理工大学出版社,2004　　9 胡学林.可编程控制器教程(提高篇).北京:电子工业出版社,2005　　10 胡学林.可编程控制器教程(实训篇).北京:水利电力出版社,2004　　11 胡学林.可编程控制器教程(基础篇).北京:电子工业出版社,2003　　12 苏昆哲.深入浅出西门子Wincc V6. 北京:北京航空航天大学出版社,2004.5

第二篇：基于PLC的电梯智能控制系统设计开题报告

鸡西大学

PLC 设计报告

题目基于PLC 的电梯智能控制系统设计

专业名称机械设计制造及其自动化

班级学号 [1**********]

学生姓名海涛

指导教师杨超

填表日 2012 年月日

一、选题的依据及意义：

（1）选题背景：随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术上发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。如何解决电梯的可靠性、维护方便等问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切心声。

（2）题目研究的意义：目前，由可编程序控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC 控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，已成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现。

可编程控制系统是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出控制各种类型的机械设备或生产过程。通过可编程控制器可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且最主要的是可编程控制器的“可编程”功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可，而不需要像继电器控制系统那样改变硬件和接线。

二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：

传统的电梯控制系统主要采用继电器—接触器进行控制，其缺点是触点比较多，故障高，可靠性差、体积大、维修工作量大等缺点，正逐步被淘汰。世界上各主要PLC 生产厂家几乎都有运动控制功能，它的运动控制功能广泛地应用于各种机械，如金切削机床、金属成型机械、电梯等；随着计算机控制的发展，近年来国外工厂自动化通信网络发展很快，各个著名的PLC 厂家都推出了自己的网络系统。这有利于电梯向智能化方向发展，而PLC 控制系统的开关柜制作、现场施工和梯形图设计可以同时进行，梯形图可以在实验室模拟调试，发现问题后修改起来非常方便。

自1889年美国奥斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，

电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可缺少的代步工具，而且作为载人工具，人们在运动的平滑性、高速行、准确性和高效性等一系列静动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障较多、可靠性较差、接线较复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程序控制器（PLC ）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口和维修方便等诸多高品质性能，又采用一种可编程运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入、输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。因此，现在PLC 在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程序控制器更多的具有计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有数据处理、通信、网络等功能。由于它可以通过软件来改编控制过程，而且体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。可编程控制系统是一种专门为工业环境下使用而设计的数字运算操作电子系统，它采用了一种可编程运算、顺序控制、定时、计数和算术运算的操作的指令，通过数字式模拟式输入、输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程序控制器的出现，以其无可媲美的优越性，正在以惊人的速度取代继电器-接触器系统。

在发达的工业国家，可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门，随着

可编程序控制器的性能价格比不断提高，过去许多使用计算机的场合可以使用可编程序控制器。可编程序控制器的应用范围不断扩大，正在成为工业控制领域的关键设备。

可编程序控制器的推广应用在我国更是得到了迅猛发展，大量地应用于引进设

备和国产设备中。伴随着现代高新技术带动传统产业发展的时代潮流，可编程序控制器在我国产业发展领域中将会有展示自己强大魅力的崭新舞台。

李方园在《PLC 工业应用实践》认为：PLC 是以微处理器为基础的新型工业控制

装置，是将计算机技术应用于工业环境下的崭新产品。它把逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等控制功能，以一系列指令形式存储在存储器中，然后根据存储的程序，通过数字或模拟量输入输出部件对过程进行控制。利用PLC 进行电梯的设计可以方便地进行程序的修改，控制模式的转换，同时也提高了系统的可靠性、

灵活性和通用性等。

三、研究内容及实验方案：

3.1研究内容

主要包括；设备选型及系统设计。通过指导老师的指导，独立完成设计方案、

系统设计、设备选型、绘制流程图等工作。

3.2实验方案

PLC 试验方法有两种，一种是用PLC 实验装置进行实验和应用程序的开发：

另一种是用普通的PLC 外加若干导线进行简易的开发和实验。PLC 实验装备具有直

观，使用方便得优点，通常配有各种工业控制模板，可以形象的模拟工业现场控

制，尤其是导线的插拔连接形式，适用于教学的重复使用。如无PLC 实验装置，

亦可以直接使用PLC 配以外部连接导线，给出必要的输入信号进行试验，并可以

利用PLC 自身的输出功能指示观察PLC 运行结果。

1）PLC 的选型

要基于学校的调试与实验条件

2）电梯PLC 控制系统实现的基本功能

① 电梯运行到位后，具有手动及自动开关门功能

② 电梯的每一层均有升降及车厢所在楼层的指示灯显示

③ 每层的楼顶均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯

④ 具有自动定向、顺向截梯、反向保号、外呼记忆、自动开/关门、停梯销号、

自动达层等功能

⑤ 电梯能在一定条件下进行启动，加速和减速

3）模拟实现功能手段

① 换向说明

当电梯轿内或门厅呼叫按钮按下时，根据检测到的上行或下行指令给出相应的信号，从而控制电梯的驱动电机进行相应的动作；当有多个呼叫信号到达时，

执行方式为优先响应电梯运行方向上的信号，再响应另一方向信号；对未及时响

应的信号要进行保留。

② 换速说明电梯正常状态下以快速启动，当要到达需要停止的楼层时，给出换速信号控制拖动电机转为慢速运行，以确保电梯平稳的停止在目标位置。

4）设计流程

四、目标、主要特色及工作进度

4.1 目标及主要特色

1）电梯停止时，可以响应任意一层的呼叫；电梯在上升过程中，响应将经过楼层或高出目的楼层的同向呼叫；电梯在下降过程中，响应将经过楼层或低于目的楼层的同向呼叫，不响应其他呼叫。电梯中途停靠，需延时一段时间，上升或下降指示灯不灭。若无键按下，电梯停止。系统必须有必要的电气保护。

2）硬件和软件联调。

3）论文书写规范。

4.2 毕业设计（论文）的工作进度

1）查阅相关资料，外文资料翻译（6000字符以上），撰写开题报告。

第1周—第2周

2）系统总体设计和电源电路设计。第3周—第5周

3）系统键盘电路和显示电路设计，相关软件设计。第6周—第9周

4）电梯驱动电路设计，相关软件设计。第10周—第13周

5) 电梯保护电路设计。第14周—第15周

6) 撰写毕业论文。第16周—第17周

五、参考文献

【7】张万忠. 电器与PLC 控制技术[M].北京化学工业出版社，2003

【5】李世基. 微机与可编程控制器[M].北京机械工业出版社，1994

【12】贺德明. 电梯结构与原理. 广州: 中山大学出版社, 2009.08

【8】李方园.PLC 工业应用实践[M].中国电力出版社,2001:12-58.

【3】刘载文、彭莉萍、张远峰. 电梯实时远程计算机监控网络与故障诊断专家系统. 电气传动，1998

【4】王永华. 现代电气控制及可编程控制技术[M].北京航空航天出版社，2002

【6】郭肖永. 浅谈PLC 安全性[J].化工自动化及仪表，1998

【9】张靖武. 单片机系统的PROTEUS 设计与仿真. 北京：电子工业出版社，2007

【10】马忠梅. 单片机的C 语言应用程序设计. 北京：北京航空航天大学出版社，2005年

【11】岳庆来. 电梯现代智能控制技术. 北京: 机械工业出版社, 2009

【13】Richard C.Dorf. Modern Control Systems.北京：科学出版社，2005年

【2】唐勇奇，赵葵银. 电梯变频调速PLC 控制的设计与实现[J].电机电器技术，2000