基于plc的温度控制系统毕业论文.doc

前言
课题研究背景
温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反应过程与温度密切相关。则在科学研究和生产实践的诸多领域中,温度控制占有着极为重要的地位,特别是在冶金,化工,建材,食品,机械,石油等工业中,具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制,所采用的加热方式,燃料,控制方案也有不所不同。例如冶金,机械,食品,化工等各种工业生产中广泛使用的各种加热炉,热处理炉,反应炉等;燃料有煤气,天然气,油,电等。温度控制系统的工艺过程复杂多变,具有不确定性,因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
可编程控制器(PLC)是一种工业控制计算机,是继承计算机,自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强,价格便宜,可靠性强,编程简单,易学易用等特点,在工业领域中深有工程操作人员的喜欢,因此PLC已在工业的各个领域中被广泛的使用。
目前的控制领域中,虽然逐步采用电子计算机这个先进技术工具,特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统(DCS)。但就其控制策略而言,占统治地位的仍然是常规的PID控制。PID结构简单,稳定性好,工作可靠,使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了,有人称赞他是控制领域的常青树。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业西东控制监控功能的,通用层次的软件工具。在组态概念出现之前要实现某一任务,都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大,周期长,而且容易犯错误,不能保证工期。组态软件几天就可以完成。组态王是国内一家比较有影响力的组态软件公司开发的,组态王具有流程画面,过程数据记录,趋势曲线,报警窗口,生产报表等功能,已经在多个领域被应用。
温度控制系统的发展状况
温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用,在农业生产,国防,科研以及日常生活等领域占有重要的地位。唯独控制系统在人类供热,取暖的主要设备的驱动来源,它的出现迄今已经有两百余年的历史。器件,从低级到高级,从简单到复杂,随着生产力的发展和对温度控制系统有基于单片机的温度控制系统,基于PLC的温度控制系统,基于工控机(IPC)的温度控制系统,集散型温度控制系统(DCS),现场总线控制系统(FCS)等。
单片机的发展历史虽然不长,但它凭借这体积小,成本低,功能强大和可靠性高等特点,已经在许多领域得到了广泛的应用。单片机已经由开始的4位机发展到32位机,其性能进一步得到改善。基于单片机的温度控制系统运行稳定,工作精度高。但相对其它温度控制系统而言,单片机响应速度慢,中断源少,不利于在复杂,高要求的系统中使用。
PLC是一种数字控制专用电子计算机,它使用了可编程序存储器存储指令,执行诸如逻辑,顺序,计时,计数与演算等功能,并通过模拟和数字输入,输出等组件,控制各种机械或工作程序。PLC可靠性高,抗干扰能力强,编程简单,易于被工程人员掌握和使用,目前在工业领域上被广泛使用。相对于PLC,DCS,FSC,等系统而言,PLC是具有成本上的优势,因此,PLC占领者很大的市场份额,其前景也很有前途。
工控机(IPC)即工业用个人计算机。IPC的性能可靠,软件丰富,价格低廉,应用日趋广泛。它能够适应多种工业的复杂恶劣环境,抗振动,抗高温,防灰尘,防电磁辐射。过去工业锅炉的燃烧系统大多用人工结合常规仪表监控,一般较难达到满意的结果,原因是工业锅炉的燃烧系统是一个多变量输入的复杂系统。影响燃烧的因素十分复杂,较正确的数学模型不以建立,以及“模糊判断”功能,是常规仪表和人力难以实现或者无法实现的。在工业锅炉温度检测系统中采用工控机可大大改善了对锅炉的监控品质,提高了平均热效率。
但如果单独采用工控机作为控制系统,又有易干扰和可靠性差的缺点。
集散型温度控制系统(DCS)是一种功能上分散,管理上集中的新型控制系统。与常规仪表相比具有丰富的监控,协调管理功能等特点。DCS的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。由于他的任务是为系统所有部件之间提供通信网络,因此,数据公路自身的设计就是决定了总体的灵活性和安全性。基本DCS的温度控制系统提供了生产的自动化水平和管理水平,能减少操作人员的劳动强度,有助于提高系统发的效率。但DCS在设备配置上要求网络,控制器,电源甚至模件等都为冗余结构,支持无忧切换和带电插拔,由于设计上的高要求,导致DCS的成本太高。
现场总线控制系统(FCS)综合了数字通信技术,计算机技术,自动控制技术,网络技术和智能仪表等多种技术手段的系统。其优势在于网络化,分散化控制。基于总线控制系统(FCS)的温度控制系统具有高精度,高智能,便于管理等特点,FCS系统由于信息处理