电气工程类毕业论文开题报告

时间：2024-08-17 22:22:23 开题报告我要投稿

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电气工程类毕业论文开题报告

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电气工程类毕业论文开题报告

　　设计(论文)题目：基于PLC及WinCC的锅炉监控系统的设计

　　随着现代工业技术的快速发展，锅炉的应用更加广泛，锅炉变成国民经济中重要的热能供应设备，电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业，以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能。锅炉是利用燃料燃烧释放出的热能或其他能量将工质(中间载热体)加热到一定参数的设备。应用于加热水使之转变为蒸汽的锅炉称为蒸汽发生器。

　　锅炉，主要是锅与炉两大部分的组合。燃料在炉内进行燃烧，将燃料的化学能转变为热能;高温燃烧产物—烟气则通过受热面将热量传递给锅内的工质，如水等，水被加热—沸腾—汽化，产生蒸汽。锅的基本构造包括锅筒(又叫汽包)、对流管束、水冷壁、上下集箱和下降管等组成一个封闭的汽水系统。炉，对于链条炉排锅炉来说，包括煤斗、炉排、除渣机、送风装置等;对于室燃炉来说，炉包括燃烧设备等。此外，为了保证锅炉的正常工作和安全运行，蒸汽锅炉还必须装设安全阀、水位表、高低水位报警器、压力表、主汽阀、排污阀、止回阀等。

　　目前我国锅炉使用数量很大, 煤炭消耗约占我国原煤产量的三分之一左右。原煤产量的三分之一左右。绝大多数锅炉的热效率较低，一般在60%-70%，和国外相比热效率差距较大，而且对环境污染也较严重。如果采用锅炉的自控系，例如集散控制系统即DCS系统和以PLC为核心的控制系统等代替常规仪表或人工监控操作方式，可以提高锅炉的热效率，减少工人的劳动强度，节约能源，提高企业的经济效益和社会效益，可为一举多得。

　　一、课题研究背景

　　1、PLC的发展历史及发展趋势

　　PLC可编程逻辑控制器，又称可编程控制器，有过多种定义。可以看作是一种经过特殊设计的工业计算机，整个的设计原则就是简单与实用。

　　PLC的发展也是与计算机技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，正是这些高新技术的发展推动了可编程控制器的发展。从控制功能来看，

　　可编程控制器的发展大致经历了4个阶段：

　　第一初级阶段：从第一台PLC问世到20世纪70年代中期

　　由于第一代PLC是为了取代继电器的，因此，主要功能是逻辑运算和计时、计数功能。CPU由中小规模数字集成电路构成。第一阶段就采用了梯形图语言作为编程方式，尽管有些枯燥，但却形成了工厂的编程标准。

　　第二扩展阶段：从20世纪70年代中期到70年代末期

　　这一阶段PLC产品的控制功能得到很大扩展。扩展的功能包括数据的传送、数据

　　比较和运算、模拟量的运算等功能。

　　第三通信阶段：20世纪70年代末期到80年代中期

　　这一阶段产品与计算机通信的发展有关，形成了分布式通信网络。但是，由于各制造商各自为政，通信系统也是各有各的规范。

　　第四开放阶段：从20世纪80年代中期开始

　　由于国际标准化组织提出了开放系统互连的参考模型OSI，使PLC在开放功能上有较大发展。主要表现为通信系统的开放，使各制造厂商的产品可以通信，通信协议开始标准化，使用户得益。这一阶段的产品有西门子公司的S7系列，AB公司的PLC-5，SLC500等。

　　目前PLC正朝着高性能和多品种方向发展，进一步由于其配置灵活方便，能适应恶劣的生产环境，抗干扰能力强，可靠性高，编程语言易懂易学，面向生产过程，适合工程技术人员直接使用。

　　2、WinCC的基本知识

　　WinCC 是Windows Control Center 的缩写，中文译为视窗控制中心。它是由Siemens 公司和Microsoft 公司共同开发, 控制精度高，快速性好，适用范围广，扩展性强，能兼容不同厂家PLC，具备友好界面、动态可视化的特点。在生产和过程自动化中解决可视化和控制人物的工业技术中性系统，提供了图形显示、消息、归档以及报表的功能模板。高性能的过程耦合、快速的画面更新、以及可靠的数据使其具有高度的实用性。

　　3、锅炉的发展状况及其技术要求

　　锅炉由一系列设备组成，期中分为锅炉本体和辅助设备两类。通常我们所说的“锅炉”一般是指锅炉本体，主要是指炉筒、机箱受热面及其间的整体，锅炉本体也称锅炉的重要部件;而“锅炉机组”是指由锅炉本体及配合锅炉本体工作的其他设备或机械构成的成套装置。目前由于许多锅炉的炉龄较长，采用的老的指针式仪表控制，不仅外观不美观，控制精度更不言而喻了。导致这些工业锅炉一直处于能耗高、浪费大，环境污染大，品质低下的生产状态。许多企业都希望能改变这种现状。锅炉控制系统采用计算机控制后，不仅可以节能，还具有减少污染，提高产品质量，提高自动化水平，改善劳动条件等优点。锅炉节能控制组要是采用控制技术，特别是采用计算机控制系统。采用西门子S7-300和WinCC对锅炉进行控制，从而提高燃烧效率、节能环保、减少烟气对大气的污染以确保对供热锅炉的安全可靠运行。

　　随着工业锅炉市场技术竞争的日趋激烈，锅炉自动控制系统的好坏己成为决定锅炉性能的重要砝码。研究与开发功能完备、性能可靠的锅炉自动控制系统，是适应锅炉生产发展的需要，并具有广阔的发展前景与研究价值。采用西门子S7-300和WinCC对锅

　　炉进行控制，是为了提高燃烧效率、节能环保、减少烟气对大气的污染以确保对供热锅炉的安全可靠运行。

　　二、对课题的认识

　　通过查阅与锅炉监控系统有关资料，我了解到了锅炉锅炉的用途以及目前我国锅炉技术的状况，锅炉是化工、发电、供热、炼油和制糖等工业及民用部门必不可少的.重要的动力设备。随随着计算机控制技术的飞速发展和广泛应用，锅炉的控制系统和方式越来越引起人们的重视，而且对控制系统的要求越来越高，控制系统的水平已经成为衡量锅炉好坏的一个至关重要的指标。锅炉控制系统的主要任务是保证锅炉的安全、稳定运行，传统的锅炉采用指针式仪表控制，不仅外观差，而且控制分散，无数据记录或需人工记录。而且还凸显了很多弊端：耗费大，控制精度低，容易导致安全事故，导致能源和资源的浪费严重，另外运行维护成本也高，劳动效率低下。

　　本次课题是基于PLC及WinCC的锅炉监控系统的设计，在自动化控制系统中这种控制方法是比较常见和比较有效的，系统主要是用西门子S7-300作为控制器来进行控制，主要是对燃煤的锅炉汽包水位、炉温等因素进行保护控制，根据因素的变化对系统进行操作，利用PLC 的记录、报警、分析及控制功能，对锅炉温度、压力、汽包液位等参数进行了测量、报警及自动调节，并对汽包液位超低、蒸汽压力超高及出口水温超高进行了自动联锁保护，实现了对锅炉运行状态的全面监控，确保了锅炉设备的安全运行。

　　2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径)

　　A、课题的研究目标与内容

　　1.课题的研究目标

　　(1)以可编程控制器PLC为核心控制系统，对锅炉温度、压力、流量、汽包液位等参数进行控制。

　　(2)应用WinCC 建立锅炉运行的实时监控画面，并使监控画面根据现场实际情况动态显示，阐述创建动态人机界面，实现过程监控的具体步骤。

　　2.课题研究的主要内容

　　本毕业设计重点研究了基于PLC及WinCC的锅炉监控系统。本设计主要涉及如何使用PLC控制器以及如何运用step7程序设计软件进行控制程序的编辑，选用西门子公司的S7-300PLC作为现场控制器，利用step7:进行锅炉运作程序编写。同时采用与之配套的WINCC组态软件进行组态工作，建立一个人机交换界面，并实现PLC和组态软件之间通讯。通过使用远程计算机，实现对现场锅炉运行情况的实时监控和保护，并且记录相应的数据。

　　B、研究手段

　　1、通过对文献的检索查阅相关的技术资料，了解目前锅炉自动控制的发展现状，完成文献综述和相关外文资料的翻译工作。

　　2、、熟悉信号检测、计算机技术、自动化控制技术、网络技术、组态软件的应用开发等方面的知识。

　　3本课题采用 PLC及WINCC组态软件对锅炉控制。选用西门子公司的S7-300PLC作为现场控制器，利用step7:进行锅炉运作程序编写。应用WinCC 建立锅炉运行的实时监控画面。

　　三、毕业设计进度表

　　2月21日～2月27日准备材料，开题答辩

　　2月28日～3月31日 PLC控制软件设计

　　4月1日～4月30日 WinCC监控组态软件设计

　　5月1日～5月14日系统的统调

　　5月15日～5月28日撰写论文

　　5月29日～6月2日打印论文

　　6月6日～6月10日毕业答辩