黄俊鸿开题报告

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1、 南阳理工学院南阳理工学院 毕毕业业设设计计（论论文文）开开题题报报告告电子与电气工程 系 电气工程及其自动化 专业课题名称:S7-300S7-300 PLCPLC 中中 FB41FB41 PIDPID 算法程序设计算法程序设计 学生姓名： 黄俊鸿 学 号： 097108065 指导教师： 殷华文 副教授 报告日期： 2012.12. 10 1本课题所述涉及的问题在国内（外）的研究现状综述（1（ 、本、本课题课题主要涉及主要涉及问题问题： ：PID 是过程控制中最基本、最常用、最重要的控制算法。西门子 S7-300PLC 中虽然有 PID 模块，但是算法程序不公开，而且算法设计复杂，控制参数多

2、，共有 35 个参数，这使使用者对算法的正确使用产生障碍。因此研究西门子 S7-300PLC 中 PID 算法模块具有控制理论研究和工程设计的双重意义。（2（ 、国内外研究、国内外研究现现状：状：在现代工业生产的许多环节中，温度是非常重要的一个指标，因此温度控制系统在工业控制领域中十分重要。PID 控制器问世至今已有近 70 年历史，PID 控制是比例、积分、微分控制的简称，PID 控制器是工业过程控制中最常见的一种过程控制器。由于 PID 控制器算法简单、效果好，因而被广泛应用于化工、冶金、机械、热工和轻工等工业过程控制系统中。目前，PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器（仪表）已经很

3、多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的 PID 控制器产品，各大公司均开发了具有 PID 参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator)，其中 PID 控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用 PID 控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现 PID 控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现 PID 控制的 PC 系统等等。 2 2本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析（ （1）、任）、任务务要求：要求：1）查找与本研究项目有关的材料。2）熟悉 PID 控制原理及方法。3）在 Step7 中编写自

4、主仿 FB41 PID 算法。4）使用自主编写的仿 FB41 PID 算法对温度液位控制，并对结果与 FB41 的控制结果进行分析比较。 （ （2）、可行性分析：）、可行性分析：1）研究的必要性：研究的必要性：S7-300PLC 中虽然有 FB41PID 控制模块，但是西门子公司把PID 封装成模块，算法程序不公开，我们只能使用他们做好的模块，不能清楚的知道它是怎么样工作的。这使使用者对算法的正确使用产生障碍。我们通过 FB41 PID 算法的研究可以清楚的看出它是怎么样工作的，我只有清楚的理解了 PID 算法后，才能加入其他的元素进去，形成新的算法，编辑出更加实用 PID 算法。这使我们对自

5、动化工程的设计与调试能力有很大的提高，将来有能力进入自动化行业发。2）设计设计原理可行性：原理可行性：首先学习 FB41 模块进行 PID 调节。通过热电阻采集信号，经智能仪表转换传给 S7-300PLC 进行 PID 运算，然后控制可控硅或继电器开关，来实现电加热锅炉水温控制。和通过压力变送器采集信号，然后让模拟量传给 S7-300PLC 进行 PID运算，然后控制流量调节阀，来实现恒定液位控制。在 FB41 模块实现温度、液位控制的基础上来自我编写仿 FB41 PID 算法，加入我自己的一些算法思想，达到最接近 FB41 控制结果的目的。使用经验法来确定 PID 的参数。先确定 P 参数，

6、然后 TI 参数，最后是 TD 参数，可加入死区宽度。温度 T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s 。 液位 T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s 利用力控软件来实现上位机监控系统，把 PID 实时曲线，实时参数显示出来，观察现象。3）知知识识能力的可行性：能力的可行性：通过大学四年的学习使我系统地掌握了专业知识与技能，特别是过程控制与 PLC 程序设计能力，能很好的运用所学相关专业知识解决检测与控制领域相关问题。4）实验实验条件的可行性：条件的可行性：学院具备该方面的实验室与试验测试设备，毕业设计实验器件，并且在老师的精心指导下，按照研究课题设计要求

7、经过设计、调试与测试分析，一定能够按计划完成研究任务的系统设计指标的要求，理论与实际相结合起来。3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路（ （1）、关）、关键问题键问题（包含系（包含系统设计统设计指指标标）：）：在编辑自我 PID 算法的时候，我必须解决的问题|：在算法中涉及到大量的判断，跳转，单纯用梯形图编程已经不能满足编程的要求，只能重新学习另外一种编程语言语句表。语句表是西门子公司开发的能够用来编写复杂控制程序程序的编程语言。原来西门子的 FB41 就是通过语句表编写的。（ （2）、主要功能模）、主要功能模块块： ：标度变换模块、PID 分量计算模块、积分控制模块、微分控制模块、输

8、出模块。（ （3）、解决思路：）、解决思路： 重新学习西门子公司的语句表的编写使用方法，使用语句表仿 FB41 的进行编程。4完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法主要参考资料：1 西门子工业自动化 编2 孙洪程 翁唯勤 编 化学工业出版社3 孙洪程 李大字 翁唯勤 编 高等教育出版社4 柴瑞娟 陈海霞 编著 机械工业出版社 原始数据与资料：温度传感器：Cu50 或 Pt100智能仪表：AI-818西门子 PLC： S7300 以上实验设备、实验环境条件、工具书、等完成本课题所必须的工作条件均由学校实验室提供。5 5完成

9、本课题的工作方案及进度计划进度安排：第一周四周：熟悉控制系统软硬件，确定设计方案。第五周十周：设计 PLC 中控制算法。第十一周十四周：设计组态软件中控制算法。第十五周十六周：撰写毕业论文、答辩。6 6指导教师审阅意见指导教师（签字）： 年 月 日7 7系毕业设计（论文）工作领导小组评审意见领导小组组长（签字）： 系（签章）年 月 日说明：1.本报告必须由承担毕业设计（论文）课题任务的学生在接到“毕业设计（论文）任务书” 、正式开始做毕业设计（论文）的第 2 周或第 3 周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。2.每个毕业设计（论文）课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业设计（论文）指导小组审查学生能否承担该毕业设计（论文）课题任务的依据，并接受学校的抽查。