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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。

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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

2001年甘肃工业大学（现兰州理工大学）建筑工程专业本科毕业，2004年兰州理工大学结构工程专业硕士研究生毕业。2004年7月至今在兰州理工大学任教，同年9月在兰州理工大学在职攻读结构工程专业博士学位，2007年9月任讲师，2007年12月获结构工程专业博士学位。自参加工作以来主要在黄土及湿陷性黄土地区支挡结构的理论研究方面开展工作。读硕士研究生期间主要研究湿陷性黄土地区框架预应力锚杆支挡结构的理论分析与计算，同时参与国家西部交通建设重点项目G212线的子课题四：滑坡、泥石流防治工程的合理结构型式和构造研究；攻读博士学位期间主要开展框架预应力锚杆支挡结构的理论分析与试验研究工作，主要参与了甘肃省科技攻关项目：支挡结构的分析与设计研究及其在黄土地区的应用。近几年来先后承担和参与纵向课题五项，主持和参与深基坑支护、公路铁路边坡支挡工程等横向课题三十余项。参编教材四部，获甘肃省建设科技进步一等奖两项，获甘肃省科技进步二等奖一项，获甘肃省教学成果二等奖一项。在《岩石力学与工程学报》、《工程地质学报》、《建筑科学》、《四川建筑科学研究》等国内外杂志、国内核心期刊，国际国内会议正式发表各类学术论文20余篇，其中1篇被EI检索，1篇被ISTP检索。现正从事黄土及湿陷性黄土地区支挡结构与土体的协同作用分析及其动力可靠度方面的研究工作。2006年至2009年来的科研成果及获奖情况1）发表论文[1] 周勇, 朱彦鹏. 黄土地区框架预应力锚杆支护结构设计参数的灵敏度分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(): 3115-3122.（EI检索，检索号：063310068788）[2] Yong Zhou and Yan-Peng Zhu, Optimum Design of Grillage Supporting Structure with Pre-stressed Anchor Bars on Loess Slope, Proceedings of the Ninth International Symposium onStructural Engineering for Young Experts, （2）: 1567-1573. August 18-21 2006, Fuzhou & Xiamen, China（ISTP检索, 检索号: 000240343801068）[3] 周勇, 朱彦鹏. 框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析方法及其应用[J]. 工程地质学报, 2008, 16(3): 376-382.[4] 周勇, 朱彦鹏. 黄土边坡框架预应力锚杆支挡结构的理论分析与工程实践[J]. 建筑科学, 2006, 22(6)：48-53.[5] 周勇, 朱彦鹏, 王卫华. 黄土边坡框架预应力锚杆支挡结构的优化设计[J]. 四川建筑科学研究, 2006, 32(6): 121-124, 127.[6] 周勇, 朱彦鹏. 框架预应力锚杆柔性支护结构中锚杆长度的研究[J]. 地下空间与工程学报, 2008, 4(3): 406-410.[7] 周勇, 朱彦鹏. 框架预应力锚杆支挡结构的分部优化设计策略[J]. 甘肃科学学报, 2006, 18(3): 97-100.[8] 周勇, 朱彦鹏. 兰州地区深基坑支护技术探讨[J]. 兰州理工大学学报, 2007, 33(5): 109-113.[9] 周勇, 朱彦鹏, 张悟成. 框架预应力锚杆柔性支护结构中锚杆设计参数研究[J]. 甘肃科学学报, 2008, 20(1): 148-151.[10] 周勇, 朱彦鹏. 框架预应力锚杆边坡支护结构顶部静力位移求解及其所受影响因素分析[J]. 兰州理工大学学报, 2008, 34(2): 113-117.[11] 周勇, 朱彦鹏. 某黄土基坑土钉支护结构的失稳分析与处理措施[A]. 第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C]. 北京: 科学出版社, 2006, 94-98.[12] 周勇, 朱彦鹏. 框架预应力锚杆支挡结构的理论分析及工程应用[J]. 兰州理工大学学报, 2006, 32(6): 136-139.[13] 周勇, 朱彦鹏. 土钉支护结构中土钉长度的设计研究[J]. 建筑科学, 2006, 23(7): 57-60, 27.[14] 周勇, 朱彦鹏. 框架预应力锚杆与土钉支护在某桥台加固工程中的联合应用[A]. 中国土木工程学会第十届土力学及岩土工程学术会议论文集[C]. 重庆: 重庆大学出版社, 2007,（Ⅱ）: 229-234.[15] 周勇, 朱彦鹏. 黄土深基坑土钉支护结构设计参数的灵敏度分析[J]. 四川建筑科学研究, 2008, 34(4): 131-135.[16] 周勇, 朱彦鹏. 深基坑土钉支护结构稳定性研究[J]. 四川建筑科学研究, 2008.[17] 周勇, 朱彦鹏. 土钉—预应力锚杆复合支护技术在窄地深基坑中的应用[J]. 路基工程, 2008.[18] Yong Zhou and Yan-Peng Zhu. Analysis on the global stability of soil nailing supporting structure for reinforcementof soil slope[J]. The 10th International Symposium on Structural Engineering for Young Experts, Changsha,2008.[19] Yong Zhou and Yan-Peng Zhu. Analysis of internal forces of grillage flexible slope supporting structure with prestre－ssed anchors considering the torsional effects among beams and columns[J]. The 10th International Symposium on Structural Engineering for Young Experts, Changsha,2008.[20] Yong Zhou and Yan-Peng Zhu. Study on stability of grillage flexible supporting structure with prestressed anchorsfor homogeneous soil slope[J]. 2008 International Symposium on Safety Science and Technology, Beijing, 2008.[21] Yong Zhou and Yan-Peng Zhu. Solution of horizontal displacement of wall facing of grillage flexible supporting stru－cture with prestressed anchors[J]. 2008 International Symposium on Safety Science and Technology, Beijing, 2008.[22] 周勇, 朱彦鹏. 基于梁柱扭转效应的框架预应力锚杆柔性支护结构内力计算[J]. 兰州理工大学学报, 2009.[23] 周勇. 论《弹性力学》课程教学改革的探索与实践[J]. 兰州理工大学学报（教学与研究专辑）, 2007, 33: 148-150.[24] 朱彦鹏, 王秀丽, 周勇. 湿陷性黄土地区倾斜建筑物的膨胀法纠偏加固理论分析与实践[J]. 岩石力学与工程学报, 2005, 24(15): 2786-2794.[25] 朱彦鹏, 郑善义, 周勇. 非常规荷载作用下泥石流板式渡槽的优化设计[J]. 公路交通科技, 2007, 24(7): 24-27.[26] 李海珠, 朱彦鹏, 周勇. 框架锚杆支挡结构计算方法及工程实践[J]. 甘肃科学学报, 2007, 19(2): 151-154.[27] 朱彦鹏, 吴培成, 周勇. 普通水泥混凝土路面裂缝分析[J]. 建筑技术开发, 2006, 33(9): ）参编教材[1]《混凝结构设计学习指导书》，朱彦鹏主编。重庆：重庆大学出版社出版，[2]《支挡结构设计》，朱彦鹏，罗晓辉，周勇编著。北京：高等教育教出版社，。[3]《支挡结构设计计算手册》，朱彦鹏，王秀丽，周勇编著。北京：中国建筑工业出版社，。[4]《一级注册结构工程师基础考试模拟试题解析及点评》，朱彦鹏，王秀丽主编。北京：中国建筑工业出版社，。3）科研教学获奖成果[1] 支挡结构的分析与设计研究及其在黄土地区的应用，获2007年甘肃省科技进步二等奖。[2] 黄土地区深基坑支护结构协同工作试验研究，获2005年甘肃省建设科技进步一等奖。[3] 混凝土结构设计原理，获2007年甘肃省教学成果二等奖。[4] 获兰州理工大学2008年度教学优秀奖。4）其它获奖情况[1] 2005~2007年度连续三年荣获兰州理工大学“优秀班主任”称号。[2] 2005年度获兰州理工大学土木工程学院“工会积极分子”称号。[3] 获兰州理工大学2008年度“三育人”奖。

不是核心期刊。甘肃农业大学学报是2011版北大核心期刊。

它的毒性是低毒的。不易被肠道吸收。误服的话不经代谢很快经胃肠道，肾排除。对皮肤有点轻微的刺激。

有危害,草甘膦，又称为农达，是美国孟山都公司开发的除草剂，具有低毒。食用过多会危及人体健康，并会造成肝肾、黏膜（消化道、皮肤、）、神经、呼吸和心血管系统的损伤，严重者可危及生命。也有学者认为应该重新评估草甘膦的毒性作用，特别是长期或慢性效应。近年来，不断有国内外研究报告指出草甘膦的危害性，如在阿根廷查科，由于在转基因大豆和水稻作物上大量喷洒草甘膦，导致婴儿出生缺陷；2009年，阿根廷国家的出生缺陷比2000年增加近四倍。来自巴拉圭的妇女在怀孕期间接触草甘膦除草剂，也发现了类似的缺陷。业种植中低得多的比较相符合。还有研究认为，草甘膦是一个可疑的内分泌干扰物。它可能破坏重要生殖激素的产生，如孕激素和雌激素。已发表的研究表明：动物和人类细胞的各种内分泌效果与草甘膦相关。国内一些研究结论也证明草甘膦对人类健康威胁较大，如：《生态学报》2007年03期上刊登的论文《草甘膦造成中华大蟾蜍神经细胞对刺激反应的灵敏性降低》《卫生毒理学杂志》1996年第10卷第4期刊登的论文《草甘膦造成大鼠肝细胞受损、肝细胞存活率下降, 诱发DNA损伤》《徐州师范大学学报(自然科学版)》2000年02期刊登的论文《转基因大豆施用的草甘膦除草剂对黄鳝有遗传学损伤作用》、《癌变.畸变.突变》2008年03期刊登的论文《草甘膦对小鼠具有生殖毒性并具有一定的致突变作用，对小鼠精子产生损害》《甘肃科学学报》2002年 04期论文刊登《除草剂草甘膦对鲫鱼血细胞及血红蛋白影响的研究》，文章指出：“利用除草剂草甘膦染毒鲫鱼,以红细胞、白细胞和血红蛋白等为指标,研究了除草剂草甘膦对鲫鱼的毒性.结果显示:草甘膦对鲫鱼的血红蛋白、红细胞和白细胞影响较大,具有较明显的时间效应;而且三者与浓度之间均具有较为显著的线性回归。”中南大学硕士论文（2008）《农达41％草甘膦对人L02肝细胞损伤的研究》中指出：“能引起L－02肝细胞存活率下降，细胞膜通透性增加，抑制细胞离子转运，诱发DNA损伤，线粒体膜电位降低，Cyt C、AIF等凋亡因子泄漏，使细胞产生凋亡和坏死，对肝细胞具有明显的损伤作用；其损伤的作用机制可能与农达（孟山都抗草甘膦除草剂）导致肝细胞氧化损伤、线粒体崩溃等途径有关。综上所述，草甘膦不但过量食用具有毒性，少量摄入也可能对身体健康有长期或慢性效应。因此，应重视草甘膦对健康的危害作用。