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plc 项目毕业设计开题报告 PLC 是可编程逻辑控制器是种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，同学们，看看下面的 plc 项目毕业设计开题报告范文。 plc 项目毕业设计开题报告范文 可编程序逻辑控制 器具有可靠性高、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 IEC11313 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 同的要求基希林，曲非非。PLC 的发展.微计算机信息，XX, 18(9)：1-2 陈夕松，张景胜。过程控制发展综述与教学研讨.南京 工程学报，XX,2(1)：49-52 Ohaman Martin, Johansson,Stefan, Arzen, Karl- Erik. Implementation aspects of the PLC standard IEC 1131-3 .Control Engineering Practice, 1998,6(8)： 547-555 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.石油化工自动化，1999, (6)：7-12 王跃宣。先进控制策略与软件实现及应用研究.浙江大 学博士论文，XX,(1)：8-20 褚健。现代控制理论基础.杭州：浙江大学出版社， 1995: 9-15 沈平，赵宏，孙优贤。过程控制理论基础.杭州：浙江 大学出版社，1991:31-38 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，XX:20-25 薛美胜，吴刚，孙德敏，王永。工业过程的先进控制. 化工自动化及仪表，XX,29(2)：1 一 9 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.Engineering Applications of Artificial Intelligence,XX,15(5)：417-428 黄丽雯。新型 PLC 的特点及应用.新特器件应用，1999 , (6) : 27-29 杨昌馄。可编程序控制器发展趋势概述,基础自动化， 1998 , (2) :1-5 蔡伟，巨永锋。PLC 分布式控制系统.西安公路交通大 学学报，1996,16(3)：20-25 胡惠延。用 PLC 实现的一种集散型控制系统.煤矿自动 化，XX, (4) : 22-24 陈勇，赵勇飞，徐莉。工控机与 PLC 分布式测控系统 的设计.西安公路交通大学学报，1999 , (6) : 41-43 任俊杰，钱琳琳，刘泽祥。基于 SIMATIC S7 PLC 的现 场总线控制系统,电工技术杂志，XX,(9)：40-42 .微计算机信息，XX,17(3)：36-37 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.组合机床与自动化加工技术，XX, (2)： 26-29 汪小澄，方强。基于 PLC 的模糊控制研究.武汉大学学 报，XX, 35(3)： 79-81 肖汉光。模糊控制在悬挂链同步控制中的应用.广州： 华南理工大学硕士论文，XX: 20-31 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.自动化仪器与仪表，XX,(1) : 20-22 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.电子技术杂志，XX,(9)： 18-21 张玺，刘勇，张小兵。二次开发 Wincc 模糊控制算法. 计算机应用，XX,(1)：69-71 孙东卫，周立峰。预测模糊控制在渠道系统中的应用. 现代电子技术，XX,(4)： 82-85 石红瑞，孙洪涛，马智宏。二次开发 RSView32 嵌入广 义预测控制算法 .测控技术，XX 23(9) : 52-54 .北京：西门子自动化与驱动集团，XX: 10-200 .北京：西门子自动化与驱动集团，XX:40-60 王磊，王为民。模糊控制理论及应用.北京：国防工业 出版社，1997: 17-29 .陕西：西北工业大学出版社，1999:15 一 19 蔡自兴。智能控制一基础与应用.北京：国防工业出版 社，1998: 35-37 孙增折。智能控制理论与技术.北京：清华大学出版社， 1997; 55-62 齐蓉，林辉，李玉忍，谢利理，通用模糊控制器在 PLC 上的实现.工业仪表与自动化装置，XX, (4)：23-25 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，XX: 44-45 许建平，刘添兵。PLC 控制软件的模块化设计.九江职 业技术学校学报，XX,(3)：13 一 14 张运波。PLC 梯形图设计中的关键技术.长春工程学院 学报，XX,1(1)：30-32 Richalet J, Rault A. Model Predictive Heuristic Cortrol:Application to Industrial Process .Automatica, 1978,14(1)：413-428 Rouhani R,Mehra R K. Model algorithmic control (MAC)：Basic Theoretical Properties.Automatica,1982,18(4)：401-414 Culter C R,Ramaker B L .Dynamic Matrix :ontrol-A Computer Control Algorithm.San Francisco: American Automatic Control Council,1980:221-230 Clarhe D W, Mohtadi receding hori:on predictive control.IEEProc-D, 1991,13 8(4) : 347-3 54 Garica C E,Morari M. Internal Model Control-A Unifying Review and Some New Results .Process DesDew, 1982,(21)：308 一 32;5 Richalet J .Predictive functional control- Appliation to fast and accurate robots.Proc Of 10“ IFAC World Congress, Munich, FRG, 1987, (1)： 25I- 258 许超，陈治钢，邵慧鹤。预测控制技术及应用发展综 述.自动化及仪表，XX,29(3)：1 一 10 舒迪前。预测控制系统及其应用.北京：机械工业出版 社，1996: 225-228 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.甘肃科学学报，XX, 16(3)： 95-97 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.甘肃工业大学学报，XX, 28(2)： 57-61 第一章前言 1. I 论文研究的目的和意义 1. 2 论文研究的主要内容及工作简述 1. 3 国内外文献综述 I. 3. 1 先进控制的发展及现状 1 .3 . 2 PLC 在工业控制领域的应用 . 3 PLC 基本控制方法 1. 3. 4 PLC 模糊控制器 I. 3. 5 PLC 预测控制算法 第二章 SIMATIC S7-300 PLC 及 STEP7 系统 SIMATIC 57-300 PLC 系统 S7-300 PLC S7-300 PLC 控制系统 STEP7 系统 STEP7 功能及结构 组态环境及编程语言 基本控制算法的实现二 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 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。 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。 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