電氣工程專業畢業論文開題報告

時間：2024-10-08 04:33:22 開題報告

電氣工程專業畢業論文開題報告

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電氣工程專業畢業論文開題報告

　　設計(論文)題目： 基于PLC及WinCC的鍋爐監控系統的設計

　　1.結合畢業設計(論文)課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述

　　文獻綜述

　　隨著現代工業技術的快速發展，鍋爐的應用更加廣泛，鍋爐變成國民經濟中重要的熱能供應設備，電力、機械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等行業，以及工業和民用采暖都需要鍋爐供給大量的熱能。鍋爐是利用燃料燃燒釋放出的熱能或其他能量將工質(中間載熱體)加熱到一定參數的設備。應用于加熱水使之轉變為蒸汽的鍋爐稱為蒸汽發生器。

　　鍋爐，主要是鍋與爐兩大部分的組合。燃料在爐內進行燃燒，將燃料的化學能轉變為熱能;高溫燃燒產物—煙氣則通過受熱面將熱量傳遞給鍋內的工質，如水等，水被加熱—沸騰—汽化，產生蒸汽。鍋的基本構造包括鍋筒(又叫汽包)、對流管束、水冷壁、上下集箱和下降管等組成一個封閉的汽水系統。爐，對于鏈條爐排鍋爐來說，包括煤斗、爐排、除渣機、送風裝置等;對于室燃爐來說，爐包括燃燒設備等。此外，為了保證鍋爐的正常工作和安全運行，蒸汽鍋爐還必須裝設安全閥、水位表、高低水位報警器、壓力表、主汽閥、排污閥、止回閥等。

　　目前我國鍋爐使用數量很大, 煤炭消耗約占我國原煤產量的三分之一左右。原煤產量的三分之一左右。絕大多數鍋爐的熱效率較低，一般在60%-70%，和國外相比熱效率差距較大，而且對環境污染也較嚴重。如果采用鍋爐的自控系，例如集散控制系統即DCS系統和以PLC為核心的控制系統等代替常規儀表或人工監控操作方式，可以提高鍋爐的熱效率，減少工人的勞動強度，節約能源，提高企業的經濟效益和社會效益，可為一舉多得。

　　一、課題研究背景

　　1、PLC的發展歷史及發展趨勢

　　PLC可編程邏輯控制器，又稱可編程控制器，有過多種定義。可以看作是一種經過特殊設計的工業計算機，整個的設計原則就是簡單與實用。

　　PLC的發展也是與計算機技術、控制技術、數字技術、通信網絡技術等高新技術的發展息息相關，正是這些高新技術的發展推動了可編程控制器的發展。從控制功能來看，

　　可編程控制器的發展大致經歷了4個階段：

　　第一初級階段：從第一臺PLC問世到20世紀70年代中期

　　由于第一代PLC是為了取代繼電器的，因此，主要功能是邏輯運算和計時、計數功能。CPU由中小規模數字集成電路構成。第一階段就采用了梯形圖語言作為編程方式，盡管有些枯燥，但卻形成了工廠的編程標準。

　　第二擴展階段：從20世紀70年代中期到70年代末期

　　這一階段PLC產品的控制功能得到很大擴展。擴展的功能包括數據的傳送、數據

　　比較和運算、模擬量的運算等功能。

　　第三通信階段：20世紀70年代末期到80年代中期

　　這一階段產品與計算機通信的發展有關，形成了分布式通信網絡。但是，由于各制造商各自為政，通信系統也是各有各的規范。

　　第四開放階段：從20世紀80年代中期開始

　　由于國際標準化組織提出了開放系統互連的參考模型OSI，使PLC在開放功能上有較大發展。主要表現為通信系統的開放，使各制造廠商的產品可以通信，通信協議開始標準化，使用戶得益。這一階段的產品有西門子公司的S7系列，AB公司的PLC-5，SLC500等。

　　目前PLC正朝著高性能和多品種方向發展，進一步由于其配置靈活方便，能適應惡劣的生產環境，抗干擾能力強，可靠性高，編程語言易懂易學，面向生產過程，適合工程技術人員直接使用。

　　2、WinCC的基本知識

　　WinCC 是Windows Control Center 的縮寫，中文譯為視窗控制中心。它是由Siemens 公司和Microsoft 公司共同開發, 控制精度高，快速性好，適用范圍廣，擴展性強，能兼容不同廠家PLC，具備友好界面、動態可視化的特點。在生產和過程自動化中解決可視化和控制人物的工業技術中性系統，提供了圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能模板。高性能的過程耦合、快速的畫面更新、以及可靠的數據使其具有高度的實用性。

　　3、鍋爐的發展狀況及其技術要求

　　鍋爐由一系列設備組成，期中分為鍋爐本體和輔助設備兩類。通常我們所說的“鍋爐”一般是指鍋爐本體，主要是指爐筒、機箱受熱面及其間的整體，鍋爐本體也稱鍋爐的重要部件;而“鍋爐機組”是指由鍋爐本體及配合鍋爐本體工作的其他設備或機械構成的成套裝置。目前由于許多鍋爐的爐齡較長，采用的老的指針式儀表控制，不僅外觀不美觀，控制精度更不言而喻了。導致這些工業鍋爐一直處于能耗高、浪費大，環境污染大，品質低下的生產狀態。許多企業都希望能改變這種現狀。鍋爐控制系統采用計算機控制后，不僅可以節能，還具有減少污染，提高產品質量，提高自動化水平，改善勞動條件等優點。鍋爐節能控制組要是采用控制技術，特別是采用計算機控制系統。采用西門子S7-300和WinCC對鍋爐進行控制，從而提高燃燒效率、節能環保、減少煙氣對大氣的污染以確保對供熱鍋爐的安全可靠運行。

　　隨著工業鍋爐市場技術競爭的日趨激烈，鍋爐自動控制系統的好壞己成為決定鍋爐性能的重要砝碼。研究與開發功能完備、性能可靠的鍋爐自動控制系統，是適應鍋爐生產發展的需要，并具有廣闊的發展前景與研究價值。采用西門子S7-300和WinCC對鍋

　　爐進行控制，是為了提高燃燒效率、節能環保、減少煙氣對大氣的污染以確保對供熱鍋爐的安全可靠運行。

　　二、對課題的認識

　　通過查閱與鍋爐監控系統有關資料，我了解到了鍋爐鍋爐的用途以及目前我國鍋爐技術的狀況，鍋爐是化工、發電、供熱、煉油和制糖等工業及民用部門必不可少的重要的動力設備。隨隨著計算機控制技術的飛速發展和廣泛應用，鍋爐的控制系統和方式越來越引起人們的重視，而且對控制系統的要求越來越高，控制系統的水平已經成為衡量鍋爐好壞的一個至關重要的指標。鍋爐控制系統的主要任務是保證鍋爐的安全、穩定運行，傳統的鍋爐采用指針式儀表控制，不僅外觀差，而且控制分散，無數據記錄或需人工記錄。而且還凸顯了很多弊端：耗費大，控制精度低，容易導致安全事故，導致能源和資源的浪費嚴重，另外運行維護成本也高，勞動效率低下。

　　本次課題是基于PLC及WinCC的鍋爐監控系統的設計，在自動化控制系統中這種控制方法是比較常見和比較有效的，系統主要是用西門子S7-300作為控制器來進行控制，主要是對燃煤的鍋爐汽包水位、爐溫等因素進行保護控制，根據因素的變化對系統進行操作，利用PLC 的記錄、報警、分析及控制功能，對鍋爐溫度、壓力、汽包液位等參數進行了測量、報警及自動調節，并對汽包液位超低、蒸汽壓力超高及出口水溫超高進行了自動聯鎖保護，實現了對鍋爐運行狀態的全面監控，確保了鍋爐設備的安全運行。

　　2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑)

　　一、課題的研究目標與內容

　　1.課題的研究目標

　　(1)以可編程控制器PLC為核心控制系統，對鍋爐溫度、壓力、流量、汽包液位等參數進行控制。

　　(2)應用WinCC 建立鍋爐運行的實時監控畫面，并使監控畫面根據現場實際情況動態顯示，闡述創建動態人機界面，實現過程監控的具體步驟。

　　2.課題研究的主要內容

　　本畢業設計重點研究了基于PLC及WinCC的鍋爐監控系統。本設計主要涉及如何使用PLC控制器以及如何運用step7程序設計軟件進行控制程序的編輯，選用西門子公司的S7-300PLC作為現場控制器，利用step7:進行鍋爐運作程序編寫。同時采用與之配套的WINCC組態軟件進行組態工作，建立一個人機交換界面，并實現PLC和組態軟件之間通訊。通過使用遠程計算機，實現對現場鍋爐運行情況的實時監控和保護，并且記錄相應的數據。

　　二、研究手段

　　1、通過對文獻的檢索查閱相關的技術資料，了解目前鍋爐自動控制的發展現狀，完成文獻綜述和相關外文資料的翻譯工作。

　　2、、熟悉信號檢測、計算機技術、自動化控制技術、網絡技術、組態軟件的應用開發等方面的知識。

　　3本課題采用 PLC及WINCC組態軟件對鍋爐控制。選用西門子公司的S7-300PLC作為現場控制器，利用step7:進行鍋爐運作程序編寫。應用WinCC 建立鍋爐運行的實時監控畫面。

　　三、畢業設計進度表

　　2月21日～2月27日準備材料，開題答辯

　　2月28日～3月31日 PLC控制軟件設計

　　4月1日～4月30日 WinCC監控組態軟件設計

　　5月1日～5月14日系統的統調

　　5月15日～5月28日撰寫論文

　　5月29日～6月2日打印論文

　　6月6日～6月10日畢業答辯