plc毕业设计开题报告范文

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课题名称： PLC先进控制策略研究与应用

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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plc开题报告

可编程逻辑控制器(PLC)，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用 。下面是YJBYS小编整理的一篇PLC开题报告，希望可以帮助你!

PLC开题报告

一、选题的目的及研究意义

可编程控制器从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。PLC作为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用，而利用计算机监控PLC的工作情况及状态或进行调度，便于系统的管理。利用计算机监控PLC的工作情况及状态或进行调度，主要是便于系统的管理,节约成本。采用MCGS组态软件实现PC机和PLC之间的通讯，完成PLC实验系统的监督与控制,应用组态软件在计算机屏幕上全真模拟PLC的控制对象，它能以动画形式演示PLC控制对象的工作过程，设计界面友好的的人机交互窗口，能够实现系统工艺的显示、报表、系统控制及参数设置、形成实时及历史曲线和数据,设计过程灵活多变，可以制作出各种界面用以方便监控，工程人员不用去现场能够及时的从电脑屏幕上了解到系统目前状况，及时了解和处理故障，节约人力，节约时间，总结说来其具有成本低、免维护、形象直观等优点，所以基于MCGS的PLC监控实验系统的开发与设计具有重要的实用意义。

　　二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等

过去主要依靠工业控制计算机或者PLC，然而工控机系统的软件功能都靠软件人员编程实现，工作量大，软件通用性差，且易产生错误;PLC(可编程序控制器)在工业现场因其编程方便，抗干扰能力强，获得了广泛的应用。但受到内部硬件电路的限制，在运算速度、数据处理能力等方面和PC机相比，要逊色很多，因此在工业现场对复杂模型进行控制时，可以借助上位机PC来建立生产模型，通过构建监督式控制系统，完成监控，仅用PLC人们不能及时直观地观察到系统运行状况。随着工业控制要求的不断提高，计算机和PLC联合协作是必然的趋势，计算机具有较强的数据处理功能，配备着多种高级语言，若选择适当的操作系统，则可提供优良的软件平台，开发各种应用系统，特别是动态画面显示等。随着工业PC的推出，PC在工业现场运行的可靠性问题也得到了解决，专门用于工业控制的组态软件应运而生，组态软件实现PC机和PLC之间的通信，PLC完成现场的监控，上位机进行直观显示。其广泛应用于工业控制系统，例如煤矿化工监控系统的应用，在船舶机舱集中监控系统的应用，电梯远程监控系统的设计应用等。

三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法(技术路线)或 设计(实验)方案进行说明

本次设计主要以MITSUBISHI PLC为控制器，以实验室已有的PLC实验平台为控制对象，或模拟工业过程，采用MCGS组态软件实现PC机和PLC之间的通讯，完成PLC实验系统的监督与控制。主要研究方案如下：

1.分析设计任务，搜集参考文献，根据设计任务要求进行分析与论证，认真完成开题报告。

2.通过文献的阅读，熟悉过程控制、计算机控制技术的原理及PLC应用与开发技术，熟练掌握MITSUBISHIPLC的编程软件，熟悉MCGS组态软件的使用方法。

3.根据工艺及控制要求，通过MCGS开发应用软件，设计控制界面，利用PLC完成控制系统设计，包括：PLC的硬件设计及软件设计，主要有：PLC机型的选择、输入/输出点数的选择、储器类型及存储容量的选择、开关量输入/输出模块的选择、通讯方式的确定与实现、特殊功能模块的选择、PLC编程方式的选择、PLC环境因素的考虑及控制系统的软件设计。

4.利用PLC编程软件进行系统设计、调试、下装及诊断，用MCGS软件作为上位机监控组态软件，设计界面友好的的人机交互窗口，能够实现系统工艺的显示、报表、系统控制及参数设置、形成实时及历史曲线和数据。

5.系统调试与安装。

6.总结设计过程，完成毕业设计。

解决这些问题的主要方法可以采用先仿真后实际应用的方法，这样试验成本低，高效化。通过组态软件与PLC链接与通信，通过组态软件仿真系统，进行PLC程序的修改与完善，逐步达到要求的合格水平，再进行实际试验，这样成功效率高成本低。

PLC的通讯方式有两种，串行通信和并口的通讯，并口多用于PLC之间的通讯，PLC与计算机的通信通常是远距离通信，只要少数的数据线，故采用串行通信，串行其有两种通讯方式，一种是PC机作主动者，即主局，PLC为从动者，即子局。另一种是PLC为主局，而PC机为子局。无论工作在哪种方式，都是可通过RS232、RE422或RS485电缆线来进行信息传递。

采用串行通信实现上位机PC和下位机PLC通讯一般可采用两种方法：可以通过Windows或高级语言编程，实现二者通讯;还可借助现在普遍使用的工业控制组态软件。使用前者，编程比较繁琐，需要了解具体的通讯机制，另外还要掌握某种高级语言，并对所编程序花费一定调试时间，而且容易出错，修改难度大，效率底，但是软件的成本得到降低。使用后者组态软件是一个专为工控开发的工具软件。它为用户提供了多种通用工具模块，用户不需要掌握太多的编程语言技术，就能很好的完成一个复杂工程所要求的几乎所有功能。软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境，用来设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。其优点是编程语言简单，在较短的时间内编制出控制功能复杂的程序，而且调试时间也相对较短。综上，采用串口通信，用组态软件和PLC通信比较合适。

四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明

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　　五、毕业设计进程安排。

2月学习相关基础知识，例如过程控制、计算机控制技术的原理及PLC应用与开发技术，熟练掌握MITSUBISHIPLC的编程软件，熟悉MCGS 组态软件的使用方法; 3月8日完成开题报告，三月初做好PLC的硬件设计及软件设计，主要有：PLC机型的选择、输入/输出点数的选择、储器类型及存储容量 的选择、开关量输入/输出模块的选择、通讯方式的确定与实现、特殊功能模块的选择、PLC编程方式的选择、PLC环境因素的考虑及控制 系统的软件设计;

3月下旬实现PC机和PLC之间的通讯，完成用MCGS软件作为上位机监控组态软件，设计界面友好的的人机交互窗口，能够实现系统工艺 的显示、报表、系统控制及参数设置、形成实时及历史曲线和数据。

4月初系统调试与安装;

4月下旬总结设计过程，完成毕业设计。