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
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PLC在粮食存储物流控制系统设计中的应用81. 变频调速式疲劳试验装置控制系统设计82. 基于PLC的贮料罐控制系统83. 基于PLC的智能交通灯监控系统设计1.基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现2.双闭环直流调速系统设计3.单片机脉搏测量仪4.单片机控制的全自动洗衣机毕业设计论文电梯控制的设计与实现6.恒温箱单片机控制7.基于单片机的数字电压表8.单片机控制步进电机毕业设计论文9.函数信号发生器设计论文变电所一次系统设计11.报警门铃设计论文单片机交通灯控制13.单片机温度控制系统通信系统中的接入信道部分进行仿真与分析15.仓库温湿度的监测系统16.基于单片机的电子密码锁17.单片机控制交通灯系统设计18.基于DSP的IIR数字低通滤波器的设计与实现19.智能抢答器设计20.基于LabVIEW的PC机与单片机串口通信设计的IIR数字高通滤波器22.单片机数字钟设计23.自动起闭光控窗帘毕业设计论文24.三容液位远程测控系统毕业论文25.基于Matlab的PWM波形仿真与分析26.集成功率放大电路的设计27.波形发生器、频率计和数字电压表设计28.水位遥测自控系统 毕业论文29.宽带视频放大电路的设计 毕业设计30.简易数字存储示波器设计毕业论文31.球赛计时计分器 毕业设计论文数字滤波器的设计毕业论文机与单片机串行通信毕业论文34.基于CPLD的低频信号发生器设计毕业论文变电站电气主接线设计序列在扩频通信中的应用37.正弦信号发生器38.红外报警器设计与实现39.开关稳压电源设计40.基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文41.步进电动机竹竿舞健身娱乐器材42.单片机控制步进电机 毕业设计论文43.单片机汽车倒车测距仪44.基于单片机的自行车测速系统设计45.水电站电气一次及发电机保护46.基于单片机的数字显示温度系统毕业设计论文47.语音电子门锁设计与实现48.工厂总降压变电所设计-毕业论文49.单片机无线抢答器设计50.基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计论文51.单片机串行通信发射部分毕业设计论文52.基于VHDL语言PLD设计的出租车计费系统毕业设计论文53.超声波测距仪毕业设计论文54.单片机控制的数控电流源毕业设计论文55.声控报警器毕业设计论文56.基于单片机的锁相频率合成器毕业设计论文57.基于Multism/protel的数字抢答器58.单片机智能火灾报警器毕业设计论59.无线多路遥控发射接收系统设计毕业论文60.单片机对玩具小车的智能控制毕业设计论文61.数字频率计毕业设计论文62.基于单片机控制的电机交流调速毕业设计论文63.楼宇自动化--毕业设计论文64.车辆牌照图像识别算法的实现--毕业设计65.超声波测距仪--毕业设计66.工厂变电所一次侧电气设计67.电子测频仪--毕业设计68.点阵电子显示屏--毕业设计69.电子电路的电子仿真实验研究70.基于51单片机的多路温度采集控制系统71.基于单片机的数字钟设计72.小功率不间断电源(UPS)中变换器的原理与设计73.自动存包柜的设计74.空调器微电脑控制系统75.全自动洗衣机控制器76.电力线载波调制解调器毕业设计论文77.图书馆照明控制系统设计78.基于AC3的虚拟环绕声实现79.电视伴音红外转发器的设计80.多传感器障碍物检测系统的软件设计81.基于单片机的电器遥控器设计82.基于单片机的数码录音与播放系统83.单片机控制的霓虹灯控制器84.电阻炉温度控制系统85.智能温度巡检仪的研制86.保险箱遥控密码锁 毕业设计变电所的电气部分及继电保护88.年产26000吨乙醇精馏装置设计89.卷扬机自动控制限位控制系统90.铁矿综合自动化调度系统91.磁敏传感器水位控制系统92.继电器控制两段传输带机电系统93.广告灯自动控制系统94.基于CFA的二阶滤波器设计95.霍尔传感器水位控制系统96.全自动车载饮水机97.浮球液位传感器水位控制系统98.干簧继电器水位控制系统99.电接点压力表水位控制系统100.低成本智能住宅监控系统的设计101.大型发电厂的继电保护配置102.直流操作电源监控系统的研究103.悬挂运动控制系统104.气体泄漏超声检测系统的设计105.电压无功补偿综合控制装置型无功补偿装置控制器的设计电机调速频段窄带调频无线接收机109.电子体温计110.基于单片机的病床呼叫控制系统111.红外测温仪112.基于单片微型计算机的测距仪113.智能数字频率计114.基于单片微型计算机的多路室内火灾报警器115.信号发生器116.基于单片微型计算机的语音播出的作息时间控制器117.交通信号灯控制电路的设计118.基于单片机步进电机控制系统设计119.多路数据采集系统的设计120.电子万年历121.遥控式数控电源设计降压变电所一次系统设计变电站一次系统设计124.智能数字频率计125.信号发生器126.基于虚拟仪器的电网主要电气参数测试设计127.基于FPGA的电网基本电量数字测量系统的设计128.风力发电电能变换装置的研究与设计129.电流继电器设计130.大功率电器智能识别与用电安全控制器的设计131.交流电机型式试验及计算机软件的研究132.单片机交通灯控制系统的设计133.智能立体仓库系统的设计134.智能火灾报警监测系统135.基于单片机的多点温度检测系统136.单片机定时闹钟设计137.湿度传感器单片机检测电路制作138.智能小车自动寻址设计--小车悬挂运动控制系统139.探讨未来通信技术的发展趋势140.音频多重混响设计141.单片机呼叫系统的设计142.基于FPGA和锁相环4046实现波形发生器143.基于FPGA的数字通信系统144.基于单片机的带智能自动化的红外遥控小车145.基于单片机AT89C51的语音温度计的设计146.智能楼宇设计147.移动电话接收机功能电路148.单片机演奏音乐歌曲装置的设计149.单片机电铃系统设计150.智能电子密码锁设计151.八路智能抢答器设计152.组态控制抢答器系统设计153.组态控制皮带运输机系统设计154..基于单片机控制音乐门铃155.基于单片机控制文字的显示156.基于单片机控制发生的数字音乐盒157.基于单片机控制动态扫描文字显示系统的设计158.基于LMS自适应滤波器的MATLAB实现功率放大器毕业论文160.无线射频识别系统发射接收硬件电路的设计161.基于单片机PIC16F877的环境监测系统的设计162.基于ADE7758的电能监测系统的设计163.智能电话报警器164.数字频率计 课程设计165.多功能数字钟电路设计 课程设计166.基于VHDL数字频率计的设计与仿真167.基于单片机控制的电子秤168.基于单片机的智能电子负载系统设计169.电压比较器的模拟与仿真170.脉冲变压器设计仿真技术及应用172.基于单片机的水温控制系统173.基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计174.发电机-变压器组中微型机保护系统175.基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计176.数字温度计的设计177.生产流水线产品产量统计显示系统178.水位报警显时控制系统的设计179.红外遥控电子密码锁的设计180.基于MCU温控智能风扇控制系统的设计181.数字电容测量仪的设计182.基于单片机的遥控器的设计电话卡代拨器的设计184.数字式心电信号发生器硬件设计及波形输出实现185.电压稳定毕业设计论文186.基于DSP的短波通信系统设计(IIR设计)187.一氧化碳报警器188.网络视频监控系统的设计189.全氢罩式退火炉温度控制系统190.通用串行总线数据采集卡的设计191.单片机控制单闭环直流电动机的调速控制系统192.单片机电加热炉温度控制系统193.单片机大型建筑火灾监控系统接口设备驱动程序的框架设计195.基于Matlab的多频率FMICW的信号分离及时延信息提取196.正弦信号发生器197.小功率UPS系统设计198.全数字控制SPWM单相变频器199.点阵式汉字电子显示屏的设计与制作200.基于AT89C51的路灯控制系统设计200.基于AT89C51的路灯控制系统设计201.基于AT89C51的宽范围高精度的电机转速测量系统202.开关电源设计203.基于PDIUSBD12和K9F2808简易USB闪存设计204.微型机控制一体化监控系统205.直流电机试验自动采集与控制系统的设计206.新型自动装弹机控制系统的研究与开发207.交流异步电机试验自动采集与控制系统的设计208.转速闭环控制的直流调速系统的仿真与设计209.基于单片机的数字直流调速系统设计210.多功能频率计的设计信息移频信号的频谱分析和识别212.集散管理系统—终端设计213.基于MATLAB的数字滤波器优化设计214.基于AT89C51SND1C的MP3播放器215.基于光纤的汽车CAN总线研究216.汽车倒车雷达217.基于DSP的电机控制218.超媒体技术219.数字电子钟的设计与制作220.温度报警器的电路设计与制作221.数字电子钟的电路设计222.鸡舍电子智能补光器的设计223.高精度超声波传感器信号调理电路的设计224.电子密码锁的电路设计与制作225.单片机控制电梯系统的设计226.常用电器维修方法综述227.控制式智能计热表的设计228.电子指南针设计229.汽车防撞主控系统设计230.单片机的智能电源管理系统231.电力电子技术在绿色照明电路中的应用232.电气火灾自动保护型断路器的设计233.基于单片机的多功能智能小车设计234.对漏电保护器安全性能的剖析235.解析民用建筑的应急照明236.电力拖动控制系统设计237.低频功率放大器设计238.银行自动报警系统
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