关于plc论文的开题报告

理论？貌似PLC系列的，写个工程实例比较有用，这些东西也是工作以后才知道了，感觉大学白上了！

电梯plc的开题报告

所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握是PLC控制电梯的优点之一，那么知道优点之后又该怎样去写电梯plc开题报告的开题报告呢?下面是我带来的电梯plc的开题报告，希望对你有帮助。

一、 课题来源

老师命题

二、 选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义(包括应用前景、科学意义、理论价值)以及主要参考文献

1、国内外研究现状及水平：

在经济不断发展，科学技术R新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活中一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场.。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，已经进入了“第三次浪潮”，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台.。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了 74%”.

(1)先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO/TCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用，在电梯控制上采用微型计算机，取代传统的继电器控制方式越来越受到人们的重视。使用微型计算机控制，它成本低，体积小，可靠性高，使用寿命长，简化了安装调试工作，使得电梯控制系统体积减小，节省能源、可靠性提高。可编程使灵活性增大。更突出的优点是微型计算机具有算术运算功能和灵活的逻辑运算功能，因此可以实现更完善的自动控制，例如对于电梯平层可以实现自适应控制，便平层情况达到最佳状态”微机控制电梯是电梯技术的方向，～些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用可编程序控制器取代继电器控制系统的机型对单梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、防火厅门、自检测以及语言合成等电梯新功能;对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺”

(2)总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献“。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。

(3)随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草;在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目;在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁;在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等，同时绿色电梯也是将来发展的一个放心方向，要求电梯的智能化、安全水平、视觉协调、消除电磁辐射、舒适感等都要达到一定的要求。

2、研究的目的及意义：

电梯是垂直运行的电梯，通常简称电梯;倾斜方向运行的自动扶梯;倾斜或水平方向运行的自动人行道德总称。电梯已成为现代生活中广泛使用的运输工具，对电梯的安全性，舒适性，高效性等的不断追求推动了电梯技术的进步。目前，有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，并且有很大的灵活性，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的。

可编程控制(Progremmable Controller)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“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，而不需要像继电器一样需要更改硬件和接线。

3、主要参考文献：

(1)何衍庆，《可编程序控制器原理及应用技巧》[M].北京：北京工业出版社，1998、皮壮行，《可编程序控制器的系统设计与应用实例》[M].机械工业出

(2)版社，2000

(3)陈家盛，《电梯结构原理及安装维修》，北京：机械工业出版社，2000

、《电梯维修与操作》，中国劳动社会保障出版社 (4)

三、 研究的主要内容、研究方案及准备采取的技术路线、拟解决的关键问题(注：本部分内容必须详细填写)

主要研究内容：

本课题的目的是在全面了解国内外电梯发展现状的基础之上，以江西长林电梯公司的一个三层电梯本体为控制对象，开发出以EMERSON公司

型PLC为电梯控制器、采用TDl000-4T01 lOP型通用变频器的电梯控制系统，重点解决目前VVVF电梯发展过程中所存在的控制器性价比低、速度曲线实现难的问题，围绕这一主题，所开展的工作如下：

(1)根据长林公司提出的三层梯的控制的性能指标，确定一种新型的、以通用变频器、光电编码器组成的实现大闭环调速的控制方案，按该种方案 组建的控制系统价格将大幅下降。

(2)采用EMERsON公司型PLc的编程开发软件Controlst开发出本控制器软件，实现了本电梯逻辑信号的控制、速度的PID大闭环的控制，满足所要求的性能的控制。

(3)采用国内使用最广的工业控制组态软件组态王，开发出本电梯的上位机组态程序，实现了上位机对电梯系统的监测控制，可以使用该组态程序对电梯进行调试运行和实时监控。

(4)对电梯系统进行数学分析，实现控制机理的建模，在此基础上，从而对曳引电梯系统特性进行了分析，为控制策略实现和改进提供理论依据。

研究方案及准备采取的技术路线：

1、 查阅资料，选定设计方案;

2、 确定设计方案;

3、 确定工艺流程;

4、 PLC的选择;

5、 绘制程序图;

6、 实验室调制程序;

7、 比较得出结论;

8、 撰写设计论文。

拟解决主要研究内容：

(1)原有的电梯控制系统工作不稳定，故障率高，日常保养和故障检修工作十分繁重。

(2)原有的电梯依靠井道内的位置传感器获取楼层的信息，控制精度不高，平层精确度无法达到国家标准的相关规定。

(3)原有的电梯为双速电梯，起动和制动时的加速度和减速度比较大，乘客乘坐时不舒服，舒适感差。

四、 已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件(包括已经

取得的科研成果、已经完成的科学实验及调查研究、具备的主要仪器设备及资料与数据等)，以及可行性分析

五、 课题研究起止年限、任务安排、分阶段要求和预期结果

六、指导教师审查意见

指导老师签字：

年 月 日

摘要：电梯作为垂直运输的工具，其作用在建筑物中至关重要。为了保证电梯运行既高效节能又安全可靠、操作方便，可采用可编程控制器(PLC)来控制电梯系统。本文介绍了基于PLC的电梯控制系统的研究和设计。主要涉及两台11层住宅区居民楼电梯的PLC控制系统的基本结构、工作原理以及总体设计方案，并且分析了采用PLC在电梯控制系统中应用的优势。

关键词：PLC，电梯，控制系统，基本结构

1 文献综述

随着现代经济的发展，人们的物质文化生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起[1]。电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备，建筑的发展必然带来了电梯行业的快速发展[2]。如今电梯已和人们的日常生活密不可分，是机械电气相组合的机电一体化产品。电梯的应用日益广泛和普及，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠，已越来越多地引起了电梯业界人士的关注[3]。

自 1889 年美国奥梯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，已经历了一百多年，现在电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具，而且作为载人工具[4]，人们对电梯在可靠性、舒适性、低噪音、低能耗、操作方便性等性能方面的要求也愈来愈高，电梯群控系统应运而生，两台电梯的并联优化控制又是电梯群控较简单、也是最常见的情况[5]。两台电梯并联控制或是多台电梯群控，其最直观的感觉是两台或多台电梯并排设置并且共享各个楼层的厅外呼梯信号，并能按预定的规律进行各电梯的自动调度工作。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制[6]。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在抗干扰性差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌控其维修技术等缺陷;而PLC控制系统由于运行可靠，使用维修方便，抗干扰性强等优点[7]，使得系统可靠性大大提高[8]，从而PLC控制系统已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。

2 选题背景及其意义

随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为高层建筑主要的垂直交通运输工具[9],必然要做到高效、安全、可靠、方便等。现代高层建筑中各办公大楼、住宅、宾馆、医院、仓库、码头、甚至是大型的货轮等都离不开它。电梯已完全融入我们的生活、生产中，满足人们生活、工作以及学习上的需要[10]。

据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万～6万台的速度增长[11]。并

且在实现电梯群控系统后，据一些资料数据显示，电梯并联后的运送能力提高了20%-30%左右，减少了电梯因停层而带来的加减速、开门、关门及等待的时间，因而在上、下班客流量的高峰时段，乘员候梯和乘梯的时间大大减短。电梯运行实际能量消耗的50%是在减速、加速这段运行过程中。电梯并联后，电梯停层数量的减少很大程度减少电梯运行的电力消耗[12]。如果两电梯各自独立运行，容易发生电梯响应呼梯信号而运行到站后，乘客已被另一台电梯接走而空运行的现象，长期这样必然造成很大的能源浪费，给电梯的集中管理造成较大的困难[13]，而且使得电梯系统处于非最佳运行状态，难以提高运行效率，乘客的需求也不能得到最好的响应和最好的满足。

可编程控制器(PLC: Programmable Logic Controller)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置[14]。在电梯控制系统中，PLC控制可以降低因专门设计和制造微机控制装置的成本，且 PLC 具有编程简单、控制运行可靠性高、抗干扰能力强、通用性好、功能强大、开发周期短、体积小、使用方便、可扩展性强、成本低、维护方便以及强大的网络通讯功能等优点，因此成为现代楼宇电梯控制系统的主流[15]，同时在我国电梯行业有着广泛运用。这种电梯控制系统较原有电梯控制系统可以更容易的完成更为复杂的控制任务,其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。

现有的电梯控制技术仍存在缺点和不足之处，如何把更为先进的技术应用于电梯群控之中，以进一步改善运输的效果、提高运行的效率、满足乘客的需求[17]，仍然需要更深入的探索和研究。因此运用可编程控制器(PLC)对电梯控制系统、特别是电梯群控系统进行研究与设计具有十分重大的意义。

[16]

3 研究内容

电梯的主要组成部分

电梯是由机械系统和电气系统两部分组成。

电梯的机械系统部分由曳引系统、轿厢和门机系统、平衡系统、导向系统以及机械安全保护装置等部分组成，如图3-1所示。

电气系统又由电力驱动系统、电气控制系统和安全保护系统三部分组成。

1一减速箱

2一曳引轮

3一曳引机底座

4一导向轮

5一限速器

6一机座

7一导轨架

8一曳引钢丝绳

9一开关碰铁

10一紧急终端开关

11一导靴

12一轿架

13一轿门

14一安全钳

15一导轨

16一绳头组合

17一对重

18一补偿链

19一补偿链导轮

20一张紧装置

21一缓冲器

22一底坑

23一层门

24一呼梯盒

25一层楼指示灯

26一随行电缆

27一轿壁

28一轿内操纵箱

29一开门机

30一井道传感器

31一电源开关

32一控制柜

33一曳引电机

34一制动器

图3-1 电梯机械部分结构示意图

系统整体方案设计

本次设计对象是某住宅区内居民楼的两台11层并联电梯，电梯轿厢可上下运行，轿厢门具有开关和限位等保护功能。轿厢内可提供上行信号、下行信号、平层检测信号、开关门限位信号、门安全信号等。

2.系统整体设计框图

PLC电梯控制系统的硬件设计

在设计中两台电梯的硬件完全相同，在设计程序之前，首先通过进行PLC的I/O点的估算，进行PLC选型，在综合考虑各方面的因素后，本课题采用西门子公司生产的S7-200型号的PLC作为电梯的控制器。

PLC电梯控制系统的软件设计。

图3-3 电梯运行流程图

电梯的启、停控制 电梯的开、关门控制

图3-4 开关门流程图

双电梯的并联调度

正常情况下，1台梯在底层待命，另1台梯停留在最后停靠层，称自由梯或忙梯。某层有召唤信号，则忙梯立即定向运行去接某层的客人。

2台梯因轿内指令而到达基站后关门待命时，则应执行“先到先行”原则。如A梯先于B梯到基站，则A梯立即起动运行至事先指定的中间层楼待命，并成为自由梯而B梯则成为基站梯。

当A梯上行时，如上方出现任何方向的召唤信号，或下方出现向下的召唤信号，均在A梯的一周行程中完成，而B梯留在基站不予应答运行。但如在A梯下方出现向上召唤信号，则在基站的B梯应答信号而发车上行接客，此时B梯为忙梯。

如果当A梯正在向下运行时，其上方出现任何向上或向下的召唤信号，则在基站的B梯应答信号而发车上行接客，但如A梯下方出现任何方向的召唤信号，则B梯不予应答而由A梯去完成。

如当A梯正在运行，其他各层楼的厅外召唤信号又很多，但在基站的B梯又不具备发车条件，而在30～60s后，召唤信号仍存在，尚未消除，则通过延误时间继电器，令B梯发车运行。同理，如本应A梯应答厅外召唤信号而运行的，但由于电梯门锁等故障而不能运行时，则也经30～60s的延误时间后，令B梯(基站梯)发车运行。

召梯信号的登记和响应 电梯运行的方向

识别井道层间距离，实现准确的平层 故障报警控制

通过这几个程序模块以及其他控制程序的模块组成电梯运行时所需功能的总框架。 对系统进行仿真。

这次的设计中，由于要对电梯控制系统进行仿真，所以我选用了北京亚控公司的组态王软件，并且结合计算机以及S7-200型的PLC对系统进行仿真。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自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。PLC为控制装置，在组态软件的画面中生成的虚拟电梯为被控对象，可以通过计算机屏幕观察虚拟电梯的运行情况。PLC的输入信号可以从PLC的开关量输入端输入，也可以在组态软件的画面中用鼠标点击按钮来产生。

在系统仿真过程中，运用到的一些参数可能会有所偏差，所以要通过多次仿真调试才能更接近实际，做到更完善。

4 工作特色及其难点，拟采取的解决措施

工作特色及其难点

工作特色：随着电梯事业的快速发展，人们对电梯在运行中的可靠性、平滑性、高效性、准确性等都有了更为严格的要求，从而使电梯从故障率高、可靠性差、接线复杂等的继电器控制方式发展为如今安全高效的PLC控制方式。因此PLC电梯控制已然成为电梯行业中互相竞争的资本，所以想要突破现有的技术有一定的成就是十分困难的。

难点：

(1)了解电梯的全部运作方式，以及充分理解并且能运用PLC基本及功能的指令。 (2)通过PLC设计电梯的电梯的厅呼叫控制、电梯的到站指示控制以为电梯的自动平层控制、停留时间等功能，并实现。

(3)用PLC程序设计来实现电梯的并联控制系统。

(4)本次的设计电梯是通过系统仿真，虽然基本结构与实际的电梯能做到完全一样，但是设计中运用到的参数总会与现实稍有偏差，导致最终仿真的结果会有些不符合实际。

拟采取的解决措施

在进行设计之前，必须先将所学的可编程控制器(PLC)的基本知识、功能指令熟悉掌握，再通过图书馆、上网等方式认真查阅有关技术资料、并且分析此类资料的内容，和所学PLC知识相结合。

熟悉并联电梯的运行过程，并记录，了解其中两条电梯运作的规律以及电梯自动开关门、到站指示、显示电路等。之后选择恰当的可编程控制器的型号，以满足电梯并联控制系统的要求。参考关于电梯并联控制的书籍，对电梯运行过程更进一步的了解和掌握，通过自己的研究以及老师给出的资料进行设计，减少误差，成功完成最后电梯控制系统的仿真。本文中的电梯并联系统仿真较简单，还需要不断的改进和加强。 5 论文工作量及预期进度

2011年12月根据所选课题，完成毕业设计的资料收集工作，并进行汇总整理,研究所收集的资料，定出设计大纲，并撰写开题报告，在指导老师审阅通过后上交，进行开题答辩。

2012年1-3月：完成科技论文翻译工作;进一步了解系统工作原理，确定系统设计方案，完成系统硬件电路设计;准备中期检查。

2012年4月：完成系统各功能部分的软件设计。

2012年5月：写毕业论文，检查全部内容，进行排版整理、定稿，准备答辩。 6 预期成果及其可能的创新点

预期成果：使用可编程控制器(PLC)实现对两台11层住宅区内的民居电梯的并联控制，准确无误的实现电梯的运行过程，并通过组态软件做出仿真。最终完成一篇关于PLC电梯控制系统的论文。

参考文献

[1] 张聚丽.PLC在电梯控制中的应用[J].科技资讯,2009,(36):3.

[2] 周亚军.电气控制与PLC原理及应用[M].西安电子科技大学出版社,2008.

[3] 魏伟.PLC控制技术与应用[M].中国轻工业出版社,2010.

[4] 丁镔.PLC控制四层电梯教学模型的设计[J].现代制造技术与装备,2010,(4):33-35.

[5] 李柏树.PLC在双电梯并联控制系统中的应用[J].机电产品开发与创新,2007，(6):173-175.

[6] 李晓霞.PLC在电梯控制系统的应用设计[J]. 数字技术与应用,2010,(3):21.

[7] 唐勇奇,赵葵银.PLC在变频调速电梯控制系统中的应用[J].工业自动控制，2001,(9):26-27.

[8] 滕慧绒.PLC在电梯控制系统中的应用[J].太原城市职业技术学院学报,2007,(5):139-140.

[9] 张学锋,苏兰涛,李相荣.电梯限速器检测[J].中国电梯,2003,(22):15-16.

[10] 芮静康.电梯电气控制技术[M].中国建筑工业出版社,2005.

[11] 刘培尧.电梯原理与维修[M].电子工业出版社,1999.

[12] 王凤杰.电梯并联控制的研究[D].青岛大学,2007.

[13] 钟肇新.可编程控制器原理及应用[M].华南理工大学出版社,2004.

[14] 陈美谦.基于PLC/MCGS的电梯系统研究[D].厦门大学,2007.

[15] 胡国良.基于PLC网络的双电梯并联控制技术[J].机械制造与自动化,2010,(3):177-186.

[16] 李涛.基于PLC的电梯控制系统的设计与实现[J].仪器仪表用户,2010,(3):74-75.

[17] 周万珍，高鸿斌.PLC分析与设计应用[M].电子工业出版社，2004.

[18] 于庆广.可编程控制器原理及系统设计[M].电子工业出版社，2004.

[19] Siemens and Installation:CPU 312 IFM-318-2DP,2003.

[20] Siemens Hardware and Communication Connections STEP Manual,2002.

plc毕业设计开题报告

我们眼下的社会，报告使用的次数愈发增长，报告中提到的所有信息应该是准确无误的。你所见过的报告是什么样的呢？下面是我整理的plc毕业设计开题报告，仅供参考，欢迎大家阅读。

1、选题意义和背景。

可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)具有可靠性高、抗干扰能力强、功能丰富等强大技术优势，已经成为目前自动化领域的主流控制系统。然而，从目前的应用情况来看，PLC还大都只是承担最基本的控制功能，如顺序控制、数据采集和PID反馈控制。各个PLC厂家也在其产品中设计了PID模块。虽然PID算法控制有很高的稳定性，但对于一些复杂控制系统，PID控制很难满足控制要求，这也使PLC的发展面临着一种挑战。随着越来越多的PLC产品与IEC1131-3标准兼容，PLC控制系统越来越开放，将先进控制算法嵌入PLC常规控制系统成为可能。本课题从工业控制实际应用角度出发，对PLC的控制功能进行深入的研究和探讨，以提高和扩展PLC控制器的应用水平和应用范围。本课题：PLC先进控制策略的研究与应用，其目的是通过研究使一些先进控制算法在PLC及组态系统上得以实现，并开发相应的应用程序，经过验证后最终应用到工业过程控制中去。

在PLC组态系统中实现先进控制算法，包括预测控制算法和模糊逻辑控制算法，形成具有人工智能的控制模块及网络系统，能大大提高系统的控制水平，改善控制质量。从经济角度来看，目前PLC生产商的一些产品具备先进控制模块，如模糊模块。但它们的价格十分昂贵，且封闭性较强，不适合我国中小型企业的工业改造。因此开发较为通用的先进算法实现技术，对于我国中小型企业的工业改造具有很大的意义，既可降低生产成本，又可提高经济效益。

模糊控制与预测控制是智能控制中技术较为成熟的分支，因此，研制和开发出适合工业环境的实时先进控制开发工具，实现模糊控制、预测控制嵌入PLC,与常规控制集成运行，让先进控制从教授、专家手中走出来，实现先进控制的工程化、实用化、转化为社会生产力，对缩短控制系统开发周期，加快先进控制技术的广泛应用，提高我国的工业自动化水平有着重大的意义。

2、论文综述/研究基础。

在过程工业界，从40年代开始，采用PID控制规律的单输入单输出简单反馈控制回路己成为过程控制的核心系统。目前，PID控制仍广泛应用，即便是在大量采用DCS控制的最现代的工业生产过程中，这类回路仍占总回路80%-90%.这是因为PID控制算法是对人的简单而有效操作的总结和模仿，足以维护一般过程的平稳操作与运行，而且这类算法简单且应用历史悠久，工业界比较熟悉且容易接受。

然而，单回路PID控制并不能适用于所有的过程和不同的要求[4}0 50年代开始，逐渐发展了串级、比值、前馈、均匀和Smith预估控制等复杂控制系统，即当时的先进控制系统，在很大程度上满足了单变量控制系统的一些特殊的控制要求。在工业生产过程中，仍有10%-20%的控制问题采用上述控制策略无法奏效，所涉及的被控过程往往具有强藕合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特性，并存在着苛刻的约束条件，更重要的是它们大多数是生产过程的核心部分，直接关系到产品的质量、生产率和成本等有关指标。随着过程工业日益走向大型化、连续化，对工业生产过程控制的品质提出了更高的要求，控制与经济效益的矛盾日趋尖锐，迫切需要一类合适的先进控制策略。自50年代末发展起来的以状态空间方法为主体的现代控制理论，为过程控制带来了状态反馈、输出反馈、解疆控制、自适应控制等一系列多变量控制系统设计方法}s}.上述多变量控制策略有其自身的不足之处，工业过程的复杂性使得建立其正确的数学模型比较困难。同时，计算机技术的持续发展使得计算机控制在工业生产过程中得到了广泛的应用，强大的计算能力可以用来求解过去认为是无法求解的问题，这一切都孕育着过程控制领域的新突破。

整个80年代，出现了许多约束模型预测控制的工程化软件包。通过在模型识别、优化算法、控制结构分析、参数整定和有关稳定性和鲁棒性研究等一系列工作，基于模型控制的理论体系己基本形成，并成为目前过程控制应用最成功，也最有前途的先进控制策略。近年来，人工智能技术有了长足的长进并在许多科学与工程领域中取得了较广泛的应用。就过程控制而言，专家系统、神经网络、模糊系统是最有潜力的三种工具。专家系统可望在过程故障诊断、监督控制、检测仪表和控制回路有效性检验中获得成功应用。神经网络则可以为复杂的非线性过程的建模提供有效的方法，进而可用于过程软测量和控制系统的设计上。模糊系统不仅是行之有效的模糊控制理论基础，而且有望成为表达确定性和不确定性两类混合并提炼这些经验使之成为知识进而改进以后的控制，也将是先进控制的重要内容。

由于先进控制受控制算法的复杂性和计算机硬件两方面因素的影响，早期的先进控制算法通常是在PC机和UNIX机上实施的。随着DCS功能的不断增强，更多的先进控制策略可以与基本控制回路一起在DCS控制站上实现。国外发达国家几乎所有企业都采用了DCS系统或其它智能化设备来实现对生产过程的控制，并在此基础上通过实施先进控制与优化较大的提升了系统的性能。可以说，高性能控制系统，尤其是DCS系统的普及为先进控制的应用提供了强有力的硬件和软件平台。国外从70年代末就开始了先进控制技术商品化软件的开发及应用，并在DCS的基础上实现先进控制和优化。如爱默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先进控制软件RMPGT和RPID等在现场的实际应用都集中在自己的DCS系统上。传统的PLC由于不支持浮点运算以及先进控制所必须的精确的时间，因此，除了模糊逻辑控制外，其他的先进控制并没有在PLG平台上实现。然而，在过程工业中大多系统使用先进灵活的PLC控制系统，因此1996年Barnes提出了一种基于PC-PLC通讯的混合方式，通过控制网络实现计算机与PLG的通讯，从而实现先进控制。

3、参考文献。

[1]基希林，曲非非。PLC的发展[J].微计算机信息，20xx, 18(9)：1-2

[2]陈夕松，张景胜。过程控制发展综述与教学研讨[J].南京工程学报，20xx,2(1)：49-52

[3]Ohaman Martin, Johansson,Stefan, Arzen, Karl-Erik. Implementation aspects of the PLC standard IEC 1131-3 [J].Control Engineering Practice, 1998,6(8)：547-555

[4]范宗海，黄步余，唐卫泽。先进过程控制在聚丙烯装置上的应用[J].石油化工自动化，1999, (6)：7-12

[5]王跃宣。先进控制策略与软件实现及应用研究[M].浙江大学博士论文，20xx,(1)：8-20

[6]褚健。现代控制理论基础[M].杭州：浙江大学出版社，1995: 9-15

[7]沈平，赵宏，孙优贤。过程控制理论基础[M].杭州：浙江大学出版社，1991:31-38

[8]张志辉一套常减压先进控制的应用与开发「M].陕西：西安交通大学硕士论文，20xx:20-25

[9]薛美胜，吴刚，孙德敏，王永。工业过程的先进控制[J].化工自动化及仪表，20xx,29(2)：1一9

[10] Kolokotsa D.,Stavrakakis,G S二Genetic algoritluns optimized fuzzy controller for the indoor environmental management in buildings implemented using PLC and local operating networks[J].Engineering Applications of Artificial Intelligence,20xx,15(5)：417-428

[11]黄丽雯。新型PLC的特点及应用[J].新特器件应用，1999 , (6) : 27-29

[12]杨昌馄。可编程序控制器发展趋势概述[J],基础自动化，1998 , (2) :1-5

[13]蔡伟，巨永锋。PLC分布式控制系统[J].西安公路交通大学学报，1996,16(3)：20-25

[14]胡惠延。用PLC实现的一种集散型控制系统[J].煤矿自动化，20xx, (4) : 22-24

[15]陈勇，赵勇飞，徐莉。工控机与PLC分布式测控系统的设计[J].西安公路交通大学学报，1999 , (6) : 41-43

[16]任俊杰，钱琳琳，刘泽祥。基于SIMATIC S7 PLC的现场总线控制系统[J],电工技术杂志，20xx,(9)：40-42

[17〕田红芳，李颖宏。PLC与上位机的串行通讯[J].微计算机信息，20xx,17(3)：36-37

[18]姚锡凡，彭永红，陈统坚，李伟光。基于模糊芯片的加工过程智能控制[J].组合机床与自动化加工技术，20xx, (2)：26-29

[19]汪小澄，方强。基于PLC的模糊控制研究[J].武汉大学学报，20xx, 35(3)：79-81

[20]肖汉光。模糊控制在悬挂链同步控制中的应用[M].广州：华南理工大学硕士论文，20xx: 20-31

[21]成晓明，柳爱美，田淑杭，PLC的炉温多级模糊控制的优化与实现[J].自动化仪器与仪表，20xx,(1) : 20-22

[22]李敬兆，张崇巍。基于PLC直接查表方式实现的模糊控制器研究[J].电子技术杂志，20xx,(9)：18-21

[23]张玺，刘勇，张小兵。二次开发Wincc模糊控制算法[J].计算机应用，20xx,(1)：69-71

[24]孙东卫，周立峰。预测模糊控制在渠道系统中的应用[J].现代电子技术，20xx,(4)：82-85

[25]石红瑞，孙洪涛，马智宏。二次开发RSView32嵌入广义预测控制算法[J] .测控技术，20xx 23(9) : 52-54

[26」西门子公司。西门子57-300系统参考手册[M].北京：西门子自动化与驱动集团，20xx: 10-200

[27」西门子公司。STEP? 编程手册[M].北京：西门子自动化与驱动集团，20xx:40-60

[28]王磊，王为民。模糊控制理论及应用[M].北京：国防工业出版社，1997: 17-29

[291章为国，杨向忠。模糊控制理论与应用[M].陕西：西北工业大学出版社，1999:15一19

[30]蔡自兴。智能控制一基础与应用[M].北京：国防工业出版社，1998: 35-37

[31]孙增折。智能控制理论与技术[M].北京：清华大学出版社，1997; 55-62

[32]齐蓉，林辉，李玉忍，谢利理，通用模糊控制器在PLC上的实现[[J].工业仪表与自动化装置，20xx, (4)：23-25

[33]闻新，周露，李东江，贝超。MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用〔M].北京：科学出版社，20xx: 44-45

[34]许建平，刘添兵。PLC控制软件的模块化设计[J].九江职业技术学校学报，20xx,(3)：13一14

[35]张运波。PLC梯形图设计中的关键技术[J].长春工程学院学报，20xx,1(1)：30-32

[36] Richalet J, Rault A. Model Predictive Heuristic Cortrol:Application to Industrial Process[J] .Automatica, 1978,14(1)：413-428

[37] Rouhani R,Mehra R K. Model algorithmic control (MAC)：Basic Theoretical Properties[J].Automatica,1982,18(4)：401-414

[38] Culter C R,Ramaker B L .Dynamic Matrix :ontrol-A Computer Control Algorithm[M].San Francisco: American Automatic Control Council,1980:221-230

[39] Clarhe D W, Mohtadi receding hori:on predictive control[J].IEEProc-D, 1991,13 8(4) : 347-3 54

[40] Garica C E,Morari M. Internal Model Control-A Unifying Review and Some New Results[J] .Process DesDew, 1982,(21)：308一32;5

[41]Richalet J .Predictive functional control-Appliation to fast and accurate robots[J].Proc Of 10“ IFAC World Congress, Munich, FRG, 1987, (1)：25I-258

[42]许超，陈治钢，邵慧鹤。预测控制技术及应用发展综述[J].自动化及仪表，20xx,29(3)：1一10

[43]舒迪前。预测控制系统及其应用[M].北京：机械工业出版社，1996: 225-228

[44]李绍勇，陈希平，王刚，范宗良，树龙，蔡颖。换热机组供水温度的广义预钡(控制[J].甘肃科学学报，20xx, 16(3)：95-97

[45]俞树荣，祁振强，商建平。集中供热系统热力站二段换热机组系统建模及研究[J].甘肃工业大学学报，20xx, 28(2)：57-61

4、论文提纲。

第三章PLC模糊控制器的研究与实现

模糊控制算法与系统

模糊控制理论

模糊控制系统

模糊控制器的组成

模糊控制算法

模糊控制器的结构

PLC模糊控制器设计

PLC模糊控制器结构

模糊控制器离线部分设计

模糊控制器离线部分算法设计内容

基于MATLAB模糊逻辑工具箱的设计

STEP7实现模糊控制器设计

模糊算法流程图

模糊算法的功能块

PLC模糊控制器的仿真验证

仿真系统的建立

仿真结果验证

第四章PLC预测控制器的研究与实现

广义预测控制算法

单值广义预测控制

单值广义预测控制律计算

PLC单值广义预测控制器的设计与实现

单值广义预测算法的实现步骤

单值广义预测控制器的设计

单值广义预测控制器的仿真验证

仿真模型的建立

仿真结果分析比较

第五章基于PLC的空调性能检测实验室计算机控制系统

工艺流程与控制方案

工艺过程简述

控制要求

控制方案设计

控制系统结构及配置

监控系统组态设计

57-300 PLC控制系统设计

硬件系统组态

PLC控制程序设计

5、论文的理论依据、研究方法、研究内容。

目前，PLC的应用十分广泛，涉及到过程控制的方方面面。但在控制策略上，它依然沿用传统的PID控制。许多PLC开发商把PID算法做成模块，固化在PLC中。

但从长远角度看，对于一些复杂的控制系统，PID很难满足控制要求，这就需要把先进的控制算法嵌入到PLC的设计中。本课题以此为主要研究内容。

工业过程的复杂性以及对于控制日益提高的要求，各种先进控制算法越来越多地深入到控制领域，但由于PLC的编程目前还限于低级语言(如梯形图)，所以，给在PLC上实现先进控制算法带来了困难。SIEMENS在PLC的编程系统STEP7中提供了比较丰富的功能模块，因此，本课题首先是通过对控制算法的研究与改进和对STEP?功能的开发，使先进控制策略在S7-300 PLC上得以较好的实现。本论文重点研究基于PLC的模糊控制器的实现，这一领域目前研究的比较多，因此在总结前人研究方法的基础上，设计出一个基于PLC的通用的模糊控制器，并使其固化在STEP7软件中。此外，对于PLC预测控制虽已有一些研究，但都仅限于理论方面，尚未给出PLC上实现的实例。本课题也想在此方面有所创新，开发出基于PLC的预测控制实现技术。

本论文第一章简要介绍了课题的来源背景、主要内容、目的意义以及国外相关工作的研究状况等。

第二章介绍了SIMATIC S7-300 PLC的主要特点，系统组成及控制系统的配置与实现，同时介绍了STEP?软件的功能及结构，组态环境，以及一些基本算法的实现方法。

第三章重点阐述了模糊控制的基本理论、模糊控制算法、模糊控制器的结构及设计方法。提出了基于PLC的模糊控制器的实现方法，即采用MATLAB离线设计，PLC在线查询的方式。给出了STEP?实现模糊算法的流程图及部分程序。

最后建立一个过程仿真系统，对PLC模糊控制器进行仿真验证。

第四章介绍了预测控制的基本理论，重点阐述了广义预测控制算法，并结合PLC的特点，提出了基于PLC的.单值广义预测控制器的设计方法，给出了STEP7实现单值广义预测算法的步骤与流程图。最后建立一个二阶大滞后的对象模型，构成仿真控制系统，与PID控制进行比较分析，验证PLC预测控制器的有效性。

第五章是作者在研究生期间参加的某空调性能检测实验室基于PLC实现的计算机控制系统，从系统控制方案的设计、系统配置和硬件构成、监控系统的设计等几个方面分别进行了详细的论述。

第六章结论与体会，总结自己在课题研究和项目研究的过程中的一些体会和心得，分析了工作中的不足，提出了以后工作的注意事项，改进方法。

6、研究条件和可能存在的问题。

I.尽快建立样板工程，把己经取得的研究成果应用到工程实际过程中，通过实践检验，发现问题以便不断改进和提高。

2. PLC预测控制器目前只应用了简单的单值广义预测算法，有其自身的局限性，如控制精度不高。目前，应用较为成熟的是MPC算法，因此可以把PLC-MPC控制器作为今后研究的一个重点。

3.对于PLC模糊控制器的改进，主要是在算法上，为了提高控制效果，单纯的模糊算法是不足的，改进型模糊算法如模糊PID可以改善控制器性能，因此可以开发PLC模糊PID控制器。

4.进一步挖掘STEP?软件的功能，开发过程对象仿真模块，给出基于PLC建立仿真系统的方法和步骤，为工业实阮应用缩短调试时间，保证系统的可靠性。

7、预期的结果。

1.通过对先进控制各种算法的分析比较，对先进控制理论有了进一步认识，从中学到了不少解决问题的方法，理解了传统控制方法与先进控制方法的区别。

2.基于PLC实现先进控制与基于PC实现先进控制相比较，最重要的一个优势在于PLC实现先进控制不需要通讯协议，而基于PC实现先进控制，在系统设计和运行之前必须正确的配置PC与PLC之间的通讯协议，因此可以降低系统得开发时间。其次，在系统运行时，在下位机上完成先进控制算法比在上位机完成更具有实时性。在可靠性方面，由于基于PC实现先进控制，现场的数据和信号要经过通讯传给上位机，这难免会出现数据的丢失和信号的误差，从而使系统的控制精度下降，而基于PLC实现先进控制避免了这类现象的发生。

3.西门子57-300 PLC功能强、处理速度快、模块化结构易于扩展，被广泛的应用于自动化控制系统中;其相应开发软件STEP7采用模块化编程方法，提供多种编程语言，丰富的功能模块，能实现较为复杂的功能和算法。因此二者结合 起来，为先进控制的设计与开发提供了很好的软硬件平台。

4. PLC模糊控制器采用MTALAB离线设计和PLC在线查表的方法，把复杂的模糊推理过程交给计算机离线完成，得到模糊控制量查询表供PLC在线调用。此方法将复杂琐碎的模糊控制系统的开发工作变得简单明了，大大缩短了开发周期，同时也提高的PLC控制的实时性，是目前被广泛采用且效果良好的PLC模糊控制器的设计方法。

5. PLC单值广义预测控制器采用简单实用的单值广义预测控制算法，它需要调整参数少、在线计算时间短，可适用于PLC类控制采样周期较短的快速动态过程系统。仿真结果表明：PLC单值广义预测控制器保持了预测控制的性能，控制效果较PID控制有很大改善，同时具有计算量小，响应迅速的优点。

8、论文写作进度安排。

开论文会议

确定论文题目

提交开题报告初稿

提交论文初稿

确定论文终稿

论文答辩