【正文】 。保密的論文（設計）在解密后適用本規(guī)定。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。對本論文（設計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 畢 業(yè) 論 文 論文題目 加熱爐反應的自動控制 畢業(yè)論文（設計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設計） 是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本論文（設計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設計）授權使用說明 本論文（設計）作者完全了解 **學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電子版和紙質版。學校可以公布論文（設計）的全部或部分內容。 作者簽名： 指導教師簽名： 日期： 日期： 注 意 事 項 （論文）的內 容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關鍵詞 4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印 字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。 根據(jù)控制工藝編寫程序。 設置用戶權限管理及工程安全管理。 編寫下位機（ PLC）程序 編寫設計說明書。 1.第一周：熟悉 MCGS 軟件及加熱反應爐自動控制系統(tǒng)。 3.第三周，第四周：制作數(shù)據(jù)報表、繪制運行曲線。 5〉第六周：調試程序，編寫設計說明書?？偨Y，準備畢業(yè)答辯，完成答辯。實驗證明， PLC 和 MCGS 結合有利于 PLC 控制系統(tǒng)的設計、檢測，具有良好的應用價值。可編程序控制器 PLC 以其可靠性高、功能強、控制靈活等特點，已成為目前工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的首選控制裝置。 本文采用可編程控制器 PLC 為核心、 PC 為上位機，通過專用數(shù)據(jù)線和上位機通信，利用組態(tài)軟件對整個系 統(tǒng)進行實時監(jiān)控，利用 PLC 對加熱反應爐進行現(xiàn)場的實施自動控制，進而實現(xiàn)了對加熱反應爐的可視化監(jiān)控系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱運動系統(tǒng) [2]。 組態(tài)軟件能支持各種工控設備的常見的通信協(xié)議，并且通常分布式 數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前工控領域的用戶通過編寫 HMI應用，開發(fā)時間長，效率底，可靠性差；或者購買 過 去的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求。組態(tài)軟件出現(xiàn)把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能構建一套適合自己的應用系統(tǒng)。 MCGS 組態(tài)軟件包括三個版本，分別是網(wǎng)絡版、通用版、嵌入版。通過與其他相關的硬件設備結合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設備。在使用工控軟件中，我們經(jīng)常提到組態(tài)一詞，組態(tài)英文是“Configuration”，其意義究竟是什么呢 ？ 簡單的講，組態(tài)就是用應用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體 任務的過。 組態(tài)軟件 ， 又稱監(jiān)控組態(tài)軟件 ，譯自英文 SCADA,即 Supervision,Control and Data Acquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 ),組態(tài)軟件的應用領域很廣 ， 它可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性，如圖 所示。并可以根據(jù)需要靈活 組態(tài) ； 通訊方便：內置串行通訊功能、 以太網(wǎng) 通訊功能、 GPRS 通訊功能、 Web瀏覽功能和 Modem 遠程診斷功能，可以方便地實現(xiàn)與各種設備進行數(shù)據(jù)交換、遠程采集和 Web 瀏覽； 操作簡便： MCGS 嵌入版采用的組態(tài)環(huán)境，繼承了 MCGS 通用版與網(wǎng)絡版簡單易學的優(yōu)點，組態(tài)操作既簡單直觀，又靈活多變； 支持多種設備：提供了所有常用的硬件設備的驅動； 6 有助于建造完整的 解決方案 ： MCGS 嵌入版組態(tài)環(huán)境運行于具備良好人機界面的 Windows 操作系統(tǒng) 上，具備與 北京 昆侖通態(tài)公司已經(jīng)推出的通用版本 組態(tài)軟件 和網(wǎng)絡版組態(tài)軟件相同的組態(tài)環(huán)境界面，可有效幫助用戶建造從 嵌入式設備 ， 現(xiàn)場監(jiān)控工作站到企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控信息網(wǎng)在內的完整解決方案；并有助于用戶開發(fā)的項目在這三個層次上的平滑遷移； 軟件 PLC軟硬件介紹 PLC 即可編程控制 器（ Programmable logic Controller，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向 用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程 .PLC 是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有 PLC PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。 PLC 及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等 ,面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 7 PLC 的特點： （ 1）可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。 （ 2）配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 8 體積小，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。這些設備對控制系統(tǒng)的要求大都屬于邏輯順序控制，所以這也是最適合 PLC 使用的領 域。 ，在該領域主要對物體進行品質處理、形狀加工、組裝，以位置、形狀、力、速度等機械量和邏輯控制為主。 為適應高精度的位置控制，現(xiàn)在的 PLC 制造商為用戶提供了功能完善的運動控制功能?，F(xiàn)在工業(yè)自動化領域基于 PLC 的運動控制系統(tǒng)和其他的控制手段相比，功能更強、裝置體積更小、價格更低、速度更快、操作更方便。 處理器 CPU 中央處理單元 (CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入 裝置 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存 入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù) 寄存器 內。 10 為了進一步提高可編程邏輯控制器的 可靠 性 ，近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙 CPU 構成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。 PLC 的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。它使 PLC 具有基本的功能，能夠完成 PLC 設計者規(guī)定的各項工作。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務用規(guī)定的 PLC 編程語言編寫的應用程序。用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放用戶程序中所使用器件的 ON/OFF 狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等，用戶存儲器的大小關系到用戶程序容量的大小，是反映 PLC 性能的重要指標之一。 PLC 一般使用 220V 的交流電源或 24V 直流電源，內部的開關電源為 PLC 的中央處理器、存儲器等電路提供 5V、 12V/+12V、 24V 等直流電源，整體式的小型 PLC 還提供一定容量的直流 24V 電源，供外部有源傳感器使用。 電源不見的位置形式可有多種，對于整體式結構的 PLC，通常電源封裝到機殼內部；對于模塊式 PLC，則多采用單獨的電源模塊。輸入 /輸出接口單元包含兩部分：一部分是與被控設備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。液面上升到設定位置時，關閉排氣閥和進料閥，進料過程結束。 系統(tǒng)設計方案 首先，選擇機型。正確選擇產(chǎn)品中，首要的是選定機型，其選擇方法有兩種： 1. 根據(jù)系統(tǒng)類型選擇機型。這些系統(tǒng)在 PLC 的選擇上是有區(qū)別的。這種系統(tǒng)對 PLC 間的通信問題要求不高，甚至沒有要求。對這類系統(tǒng)的選擇要注意下面三種情況。這時需選用局部式結構、低電壓高密度輸入輸出模塊。這時需選用離散式結構、高電壓、低密度輸入輸出模塊。這時輸入輸出容量不是關鍵參數(shù)，更重要的是控制速度功能，選用速計數(shù)功能模塊。對這一類型對象，一般不選用大型機，因為它編程調試都不方便，一旦發(fā)生故障，影響面也大。由于現(xiàn)在生產(chǎn)的控制器多為插件式模板結構，它的價格是隨輸入輸出模板數(shù)和智能模板數(shù)的多少決定的，同一種機型輸入輸出點數(shù)少，則價格便宜，反之則貴。這樣選用每一臺中小型 PLC 控制一臺單體設備，功能簡單，程序好編，調試容易，運行中一旦發(fā) 生故障影響面小，且容易查找。在這樣的系統(tǒng)中，即使使用輸入輸出容量大、運行速度快、計算功能強的一臺大型 PLC 也難以滿足控制要求。采用可靠的高速網(wǎng)能滿足系統(tǒng)信息快速交換的要求。對信息交換的速度要求高，但交換的信息又不太多的系統(tǒng) ，也可以采用PLC 的輸出端口與另一臺 PLC 的輸入端口硬件互聯(lián)，通過輸出輸入直接傳送信息，這樣傳送速度快而且可靠。 對控制對象要求進行估計，這對確定機型十分重要。根據(jù)控制對象的特殊要求，可以估計出 PLC 的性能。有了這些初步估計，會使得機型選擇的可行性更大了。 1）對輸 入 /輸出點數(shù)的估計：為了正確地估計輸入 /輸出點數(shù) ,需要了解下列問題。 14 對開關量輸出，按輸出功率要求及其他參數(shù)分類統(tǒng)計。 2）對 PLC 性能要求的估計：為了正確地估計 PLC 性能要求，需要了解下列問題。 機房離現(xiàn)場的最遠距離為多少。 在此基礎上，選擇控制器時尚需注意兩個問題。有的手冊或產(chǎn)品目錄單上給出的最大輸入點數(shù)或最大輸出點數(shù)，常意味著只 插輸入模塊或只插輸出模塊的容量，有時也稱為掃描容量，需格外注意。手冊上給出的覆蓋距離，有時叫最大距離，包括遠程 I/O 板在內達到的距離。 3. 對所需內存容量的估計：用戶程序所需要的內存與下列因素有關。 模擬量輸入輸出點數(shù)的估計。 程序編制者的編制水平的估計?？刂葡到y(tǒng)中輸入輸出點數(shù)和存放 系統(tǒng)用戶機器語言所占用的內存字節(jié)之比為內存利用率。內存利用率的提高會使同樣程序減少內存容量，從而降低內存投資，縮短周期時間，提高系統(tǒng)的響應時間。當前的 PLC 不僅能對開關量能有效地進行控制，而且對模擬量的處理能力也非常強，可以完成復雜的自動控制任務。 PLC 的選擇主要包括PLC 容量的選 擇與確定、 PLC 外設的選擇與確定、 PLC 生產(chǎn)廠家的選擇與確定 3個方面。 I/O 點的性質主要是指它們是直流信號還是交流信號，它們的電源電壓，以及輸出是繼電器、電磁閥，還是直流 24V 的指示燈，則最后選用的 PLC 的輸出點數(shù)可能大于實際點數(shù)。這樣就有可能 造成輸出點數(shù)的浪費，增加了生產(chǎn)成本。一般情況下，輸出為繼電器的 PLC 使用的最多，但是對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點的晶體管輸出的 PLC。 . PLC 外設的選擇與確定 PLC 外設的選擇也是在控制系統(tǒng)任務詳細分析之后，根據(jù)實際的需要，選擇與所使用的 PLC 相應的配套模塊。 1）功能方面：所有的 PLC 一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的 PLC 是否有能力完成控制任務，比如，對 PLC 的通信能力的要求，對 PLC 運算速度的要求，對 PLC 程序存儲空間的要求等。