加热反应炉监控系统组态界面及PLC程序设计开题报告

重庆工商大学

毕业论文(设计)开题报告

计信 学院(系) 自动化 专业(本科) 09 级 2 班

课题名称： 加热反应炉监控系统

组态界面及PLC程序设计

毕业论文(设计)起止时间：

2013 年 2 月 25 日～ 5 月 17 日(共 12 周)

学生姓名： 杨普权 学号：2009133224

指导教师： 刘 宵惠

报告日期： 2013年3月6日

重庆工商大学毕业论文(设计)开题报告

1．本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述 加热炉温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金机械食品化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理均需要对温度进行控制。因此，在工业生产和家居生活过程中常需对温度进行检测和监控。加热反应炉是工业常用的重要设备，过去仅依靠人工经验进行操作，往往存在送料、温度、压力等条件变化时不能实施有效控制的问题，产品质量不稳定甚至出现次品,造成原料浪费。然而70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展，计算机控制技术的发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，传统继电器控制技术被基于计算机技术而产生的PLC控制技术所取代，而PLC本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。可编程序控制器PLC以其可靠性高、功能强、控制灵活等特点，已成为目前工业现场环境的首选控制装置。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。在这方面尤其以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，在各行业广泛应用。 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。现在，我国在温度等控制仪表与国外还有着一定的差距。

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 我认为首先应该理解分析所给任务的要求，利用PLC以及组态控制软件来完成。其中编程部分就需要我们了解一些指令的功能及用法，这样才能能够保证程序的可读性。再者就是我们要画出硬件设计图以及连线的方式，在了解了任务之后必须列出输入部分以及输出部分，以保证程序设计的逻辑性和高效性。本次设计目标首先是完成程序设计，然后是完成MCGS人机界面的设计，最后要让两者结合起来运行。这对于任务的执行者来说是需要花费很多的时间和智慧的。虽然对于MCGS组态不是特别熟悉，当然这其中也会遇到重重困难，但是我一定会找出答案。加热反应炉控制系统主要由上位机的监控部分、PLC 系统，信号检测部分及执行机构几部份组成通过在线实时记录、监控和显示数据，传递设备的实时状态，接受并执行系统实时控制命令，通过控制电磁阀开闭，满足系统控制的要求。最后希望自己能够克服毕业设计中的困难，达到老师的任务要求，圆满完成任务。对本课题进行可行性分析： 首先根据本课题列出相关知识点与所涉及的器件、应用如下： （1）温度传感器原理、技术选型、PLC与温度传感器的连接； （2）信号放大电路的原理分析； （3）定时器指令的使用； （4）PLC程序设计的方法。 根据收集的信息，列出方案实施的硬软件设计思路方法、流程步骤。 （1）根据控制要求进行I/O分配； （2）绘制PLC与温度传感器的连接图 （3）根据工艺要求，绘制系统流程图 根据列出的方案开始实施 （1）硬件构建，外部接线正确； （2）软件设计调试，正确编写梯形图程序，连接PLC进行调试 （3）画出MCGS人机界面动态图 （4）软硬件进行调试，观察运行结果是否满足系统控制的要求

3、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 首先得根据任务要求画出流程图，然后是是要找出输入量与输出量之间的关系，其中输入量里面有几个变量需要用到传感器，这个对于传感器的选择是需要费很大的功夫的。就拿温度传感器举例，首先我们得考虑它的温度控制范围，了解它输出的电压信号、或者电流信号的范围，最后才会选择它的型号以及规格。最后的那个报警装置，也得根据题目达成它应该达到的效果。另外一个关键的问题就是MCGS人机界面最后必须实现与PLC的连接，当然到时候肯定会去实验室里面进行调试。其中我认为重点应该分析送料控制、加热反应控制、泄放控制这三个阶段性的控制并且可以画出流程图便于直观的理解，控制过程如下： 第一阶段：送料控制 （1）检测下液面、炉内温度，炉内压力是否都小于给定值（逻辑值：小于输出0，大于输出1）其中用温度传感器实现温度检测、用液位传感器实现液位检测、用定时器指令实现延时功能。 （2）若小于给定值，则开启排气阀和进料阀。 （3）当液位上升到设定值时,应该关闭排气阀和进料阀。 （4）延时一段时间,开启氮气阀,氮气进入炉内,炉内气压上升。 （5）当压力上升到给定值,关闭氮气阀.送料过程结束。 第二阶段：加热反应控制。 （1）交流接触器KM带电，接通加热炉加热器的电源。 （2）当温度升高到给定值时，切断加热器电源。 （3）延时一段时间后，加热过程结束。 第三阶段：泄放控制。 （1）打开排气阀，使炉内压力降到预定值。 （2）打开泄放阀，当炉内液面下降到到液面时，关闭泄放阀和排气阀，系统返回初始状态，准备进入下一个循环。 对于报警装置当然也是要设计出相应的程序的，分析这几个步骤后编写满足控制要求的PLC程序,其中人机界面也是一个很重要的环节。

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 本课题要求利用CPM1A CPU40型PLC通过PLC程序设计实现对一台加热反应炉运行状态的监控，并通过MCGS组态界面控制和直观地显示加热反应炉的当前运行状态,须用到的相关资料 1. 欧姆龙PLC编程软件 2. 以及MCGS组态软件 3. 《可编程控制器及其系统》 4. 《组态控制技术》 5. 《PLC电气控制与组态设计》 6. CPM1A 操作手册 7. MCGS组态软件参考手册 8. MCGS组态软件用户指南 9. 学校里面的实验设备 5．完成本课题的工作方案及进度计划 第1周：调研及方案论证，查阅相关资料，完成开题报告、文献综述、外文翻译。 第2周：做出总体实施方案 第3周：完成PLC的加热反应炉控制的硬件设计 第4--5周：完成PLC的加热反应炉控制的软件设计，且完成程序的调试 第6-7周：完成MCGS人机界面的组态设计 第8--9周：联合组态和PLC进行调试 第10周：撰写毕业设计论文 第11--12周：整理论文，答辩

6．指导教师审阅意见 指导教师(签字)： 年 月 日 说明：

1. 本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在接到“毕业论文(设计)任务书”、正式开始做毕业论文(设计)的第二周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

2. 每个毕业论文(设计)课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业论文(设计)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。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rbq7.html