基于PLC和组态王的温度控制系统设计完整毕业论文
基于PLC和组态王的温度控制系统设计完整毕业论文日录第一章前言…1.1项日背景、意义1.2温控系统的现状1.3项目研究内容…第二章PLC和HM工基础……..2.1可编程控制器其础2.1.1可编程訇器的产生和应用………2.1.2可编程制器的组成和工作原理……2.1.3可编程控制器的分类及特点.2人机界面基础..2.2.1人机界面的定义……2.2.2人机界面产品的组成及工作原理889922.3人机界面产品的特点…第三章PLC控制系统硬件设计中审…103.1PLC控制系統设计的基本原则和步骤3.1.1PLC控制系统设计的基本原则103.1.2PLC控制系统设计的一般步骤.…111-111111132PLC的选型与砭件配置….…133.2.1PC型号的选择3.2.2S7-200CPU的近择143.2.3EM231模拟量输入模坎…1432.4热电式传感器1633I/O点分及电气连接图173.4PC控制器的设计173.4.1控制系统数学模型的建立……173.4.2PID控制及参数整定…19第四章PLC控制系统软件设计…4.1PLC程序设计方法·=·“““:·····““·:··“:4*·:::·ss·s····4.2编程钦件STEP7-- MICRO/WIN模述4.2.1STEP7- Micro/W|N简单介绍234.2.2梯形图语言特点,4.2.3STEP7- Micra/WN参数设置(通讯设置)54.3程序设计274.3.1设计思路274.3.2控制程斥流程图..……274.3.3梯形图程序.284.34PID指令向导的运用4.3.5语句表(STL)程序35第五章基于组态王的HMI设计…5.1人机界面(HMI)设计375.1.1监控主界面量++·++++分什分++f++b世+,."+++子量++-晋++++出±“++++““++世“+++++++牙++土++量世““++世世385.1.2实时趋势由线…395.1.3历史趋势曲线!1:1t!405.1.4报警窗一5.1.5设定画面5.2变量以置425.3动画连接…第六章系统运行结果及分析……466.1系统运行….466.2运行结果分析…476.2.1温度趋势曲线分析……47622报警信息分析…49第七章总结香音看量音重量重量套音音音音音量量音音音音盘量晋牙量雷看宙曲连自尝普套套50参考文献…5致谢·…如一哪物物自回.错误!木定义书签第一章前言1.1项目背景、意义温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复杂、参效多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求极高。目前,仍有相当部分工业企业在用窑、炉等烘千生产线,存在着控制精度不高、炉内温度均匀性差等问题,达不到工艺要求,造成装备运行成木费用高,产出品品质低下,严重影响企业经济效益,急需技术改造近年来,国内外对温度控制器的研究进行了广泛、深入的研究,特别是随着计算机技术的发展,温度控制器的研究取得了巨大的发展,形成了一批商品化的温度调节器,如:职能化PID、模糊控制、臼适应控制等,其性能、控制效果好,可广泛应用于温度控制系统及企业相关设备的技术改造服务。在工业自动化领域内,PLC(可编程控制器)以其可靠性高、抗干扰能力强编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工业的自动控制之中,目前的工业控制中,常常选用PLC作为现场的控制设备,用于薮据采集与处理、逻辑判断、输出控制;而上位机则是利用HI软件来完成工业控制状态、流程和参数的显示,实现监控、管理、分忻和存储等功能。这种监控系统充分利用了PLC和计算机各自的特点,得到了广泛的应用。在这种方式的基础上设计了一套温度控制系统。以基于PC的下位机和完成IMI功能的上位杌相结合,构建成分布式控制系统,实现了浧度自动控制。PLC不仅具有传统继电器控制系统的控制功能,而且能扩展输入输岀模块,特别是可以扩展一些智能控制模块,构成不同的控制系统,将模拟量输λ输岀控制和现代控制方法融为一体,实现智能控制、闭环控制、多控訇功能一体的综合控制。现代PC以集成度皛、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、⊥作稳定受到普遍欢迎,在传统工业的现代化改造中发挥越来越重妟的作用,尤其逅合温度控制的要求此外,随着Tν自动化水平的迅速提高,用户对控制系统的过程监控要求越来越高,人机界面(HMⅠ的出现正好满足了用户这一求ε人机界面可以对控制系统进行全面睑控,包括参薮监测、信息处理、在线优化、报警提示、数据记录等功能,从而使控制系统变得简单易懂、搀作人性化,深受广大用户的喜欢。人机界面(HMI)在自动控制领域的作用日益显著。HM正在成为引导工业生产制造走向成功的重要因素,因为这些系统越来越多的用于监控生产过程,让过程变得更加准确、简洁和快速。HMI其实广义的解释就是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口”。举个例子来说,在一座工厂里头,我们要搜集工厂各个区域的温度、湿度以及工厂中机器的状态等等的信息透过一台主控器监视并记录这些参数,并在一些意外状况发生的时候能够加以处理。这便是一个很典型的 SCADA/HMI的运用,一般而言,HI系统必须有几项基本的能力:实吋的资料趋势显示——把撷取的资料立即显示在屏幕上。白动记录资料——自动将资料储存至数据库中,以便日后査看历史资料趋势显示—把数据库中的资料作可视化的旱现报表的产生与打印——能把资料转换成报表的格式,并能够打印出来。图形接口控制操作者能够透过图形接口直接控制机台等装置。警报的产生与记录—使用者可以定义一些警报产生的条件。比方说温度过度或压力超过临界值,在这样的条件下系统公产生警报,通知作业员处理。1.2温控系统的现状自70年代以来,由于工业过程控制的需要,特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发晨的推动下,国内外温度控制系统发展迅速,并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果,在这方面,以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先,都生产山了“批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表,并在各行各业广泛应用凹。它们主要具有如下特点:1)适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制。2)能适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。3)能适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。4这些温度控制系统普遍采用自遹应控制、自校正控制、模糊控制、人工职能等理论及计算机技术,运用先进的算法,适应的范围广泛。5)温度控制器旾遍具有参数自整定功能。借助计算杌软件技八,温控器具有对控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能,它能够根据历史经验炇控制对象的变化情况,自动调整相关控制参数,以保证控制效果的最优化。6)温度控系统既冇控制精度高、抗干扰能υ强、鲁棒性好的特点。目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能话、小型化等方面快速发展l温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从国内生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前,我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期水平,成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主,它只能适应一般温度系统控制,难于控制滞后、复杂,时变温度系统控制。而适应于较髙控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内技术还不十分成熟。形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面,国外已有较多的成熟产品,但由丁国外技术保密及我国开发工作的滞后,还没开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及我国现场调试来确定。这些差距,是我们必须努力克服的。随着我国加入WTO,我国政府及企业对此非常重视,对相关企业资源进行了重组,相继建立了一些国家、企业的研发中心,并通过合资、技术合作等方式,组建了一批合资、合作及独资企业,使我国温度仪表等工业得到迅速的发展。随着科学技术的不断发展,人们对温度控制系统的要求愈来愈高,因此,高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国內外必然发展趋势1.3项目研究内容可编程控制器(PLC)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越,已被广泛应用于工业控制的各亼领域,并已成为工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人, CAD/CAM之。PLC的应用己成为·个世界潮流,在不久的将米PC技术在我国将得到更全面的推和应用。本论文研究的是PLC技术在温度监控系统上的应用。从整体上分析和研究了控制系统的硬件配置、电路图的设训、程序设讣,控淛对黎效芓模型的建立、控制算法的选择和参数的整定,人机界面的设计等。本论文通过德国西门子公司的S7-200系列PC控制器,温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号,经过模拟量输入模块转换成数字星信号并送到PLC中进行PI调节,PID控制器输出量转化成占空比,通过同态缢电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的控制。同时利用平控公司的组态软件“组态王”设计一个人机界面(HMⅠ),通过串行口与可编程控制器通信,对控訇系统进行全面监控,从而使用户操作更方便。总体上包括的技术路线:硬件设计,软件编程,参数整定等。全论文分七章,各章的主要内容说明如下。第一章,对温度控制系统应用的背景及国内外的发展状况进行了阐述,指出了本文的研究意义所在。第二章,简单概述了PLC和人杌界面的基本概念以及结构功能等基础内容。第三章,主要从系统没计结构和硬件设计角度,介绍该项目的PLC控制系统设计步骤、PLC的硬件配置、妒部电路设计以及PLC控制器的设计和参数的整第四章,在硬件设计的基础上,详细介绍了本项目软件设计,主要包括软件设计的基本步骤、方法,编程软件STE7- Micro/WIN的介绍以及本项目稈序设第五章.详细介绍了如何在亚控公司的组态软件“组态王”的基础上进行人札界面的设计。第六章,展示了系统运行结果,然后对其分析得出结论。第七章,总结全文第二章PLC和HMI基础可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机,简称PLC( Programmable logicController),它使用了可编程序的记忆以存储指令,用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能,并通过数字或模拟的输入和输出,以控制各种机械或生产过程。2.1可编程控制器基础2.1.1可编程控制器的产生和应用20世纪60年代,计算机技术开始应用于⊥业领域,由于价格高、输入电路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环堉等原因,未能在工业控制领域获得推广。1968年,美国通用汽车公司(GM)为了适应产工艺不断更新的需要,要求寻找一种比继电器更可靠、功能史齐全、响应速度更快的新型下业控制器,并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件,立即引发了开发热潮。1969年美国数字设备公司(DFC)根据美国通用汽车公司的这种要求,研制成功了世界上第一台可编程控制器,并在通用汽车公司的自动装配线上试用,取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。随着PLC功能的不断完善,性价比的不断提高,PLC的应用面也越来越广。目前,PLC在国内外已经广泛应用于铟铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PC的应用范围通常可分为厂关逻辑控制、运动控制、过程控制、机楲加工中的欻字控制、机器人控制、通信和联网等52.1.2可编程控制器的组成和工作原理PLC从组成形式上一般分为整体式和模块式两种,但在逻辑结构上基本相同。无论是整体式还是模块式,从硬件结构看,PLC都是由CP、存储器、L/0接口单汇攴扩展接口和扩展部件、外设接口歧外设和电涼等部分组成,各部分之间通过系统总线连接。PLC的基本结构如图2-1所示:存储单元中央处理单元输入接CPU输出接电源图21PLC基本结构图1)CPU(中央处理器)CPU是PLC的核心,由运算器、控制器、寄存器、系统总线,外围芯片、总线接口及有关电路构成。它的功能是接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的备存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等,是PC不可缺少的组成单元。主要功能包括以下几个方面。1)接收从编程器或者计算机输入的程序和薮据,并送入用户程序存储器存储(2)监视电源、FLC内部各个单元电路的工作状态。3〕诊断编程过程中的语法错淏,对用户程序进行编译。(4)在PC进入运行状态后,从用户程序存储器中逐条读取指令,并分析、执行该指令(5)采集由现场输入装置送来的数据,并存入指定的寄存器口6)按稈斥进行处珅,根椐运算结果,更新有关标志位的状态和输岀状态或数据寄存器的内容。(7)根据输岀状态或数据寄存器的有关内容,将结果送到输岀接口。8)响应中断和各种外围设备(如编程器、打印机等)的任务处理谓求。2)1/接口∏LC是通过各种I/O接口模块与外界联系的,按Ⅰ0点数确定模块规格及数量,I0模块可多可少,但其最大数受CFU所能管理的基本配置能力的限制,即受最大的底板或机架糟数限制。I/O嫫块集成了PC的I/电路,其输入暂存器
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飞机机票系统
网上机票预订系统，里面有详细的外部接口需求、性能需求、软件属性需求、数据需求、概念设计以及详细设计的部分代码相关内容,如果满意可以点击订票,把相关信息添加到机票数据库表中,如果不满意,可以点重置,所有信息清空,再重新选择。●退票窗口,用户可以根据用户信息表中的我的机票信息査询,找出机票号,在输入到机票号査询里,点击査询获得你的杋票信息以及价格显示,点击退票则在数据库机票信息表中朋除本条信息。●管理员界血的管理员添加芥血能对管理员信息进行査询、添加、删除和修改,包括用户名、登陆密码和联系方式。管理员界面的舱位信息的査询、添加、删除和修改,包括舱位等缴编号、舱位等级名称、提供的各种服务类别,以及备注信息等。●管理员界面的客机信息界面对客杋信息的添加、修改、删除和査询,包括客机编号、客机型号、购买时间、服役时间、经济舱座位数量、公务舱座位数量、头等舱座位数量以及备注信息等。●管理员界面的航线信息界面对航线信息的添加、修改、朋除和査询,包括航线编号、出发城市、到达城市、航班日期、出发时间、到达时间、客机编号、经济舱价格公务舱价格、头等舱价袼和备注信息等。●客户等级信息的的添加、修改、删除和查询,包括客户等级编号、客户等级名称折扣比例和备注信息等。管理员界面的用户信息查询,能查询所有的已注册的用户信息。管理员界面订票信息界面,可以査询所有的已订的机票的信息。23用户特点及一般约束1.管理员和用户的登陆要求合法的管理员以及用户才能登陆体统,防止系统被无关人员动用,使用字符串匹配对用户名和密码进行判断。管理员和用户的登录对相应的操作权限也不一样,如果是用户登录,管理员的窗口属性为不可用,管员冇舱位信息管,客杋信息管理,航线信息管理客户类型信息管理,客户信息和订票信息管理,用户主要有舱位査询,客机信息査询,航线信息查询,客户类型信息查询,自己的信息管理,和自己订票和退票2管理员的日常操作管理员可以对舱位信息,客杋信息,航线信息,客户类型信息,进行査询、修改和删除操作,可以对客户信息和订票信息只有査询操作。3用户的的日常操作用户可以进行注册然后登陆系统,可以查询舱位信息,客机信息査询,航线信息查询,客户类型信息,可以对自己的信息进行修改,可以定票(按照肮班号进行预订机票,显示所订机票的信息和价格,进入支付系统付账,并再次要求客户确认,确认无误后订票成功)可以退票(在特殊情况下(如天气不适合飞机起降,飞机延误超过30分钟)等给予全额退票,如果是个人原因只能退50%),对退票后的机票要在未售出机票中重新体现24功能需求(用DFD图表示)241用户注册的DFD图顶层图:点击新用填写信息P获得确认注册成功可户注册填写相应的登录信息注册图点击新用写信息PIP2获得确认户注册填写相应的返回用户注册成功信息注册信息D添加用户信息数据流图开输入用广名和密码而断用P名和测码是青正提错忍录金理面判断管理阻标志录时f结束242用户订票的DFD图顶层图用户登杳阅积订1层图PLP2用广登输入要查查洵机处理订订票订票成询D1机票信2层图D2订票信息票信息票信息P用户信息用户登陆处理用户查询用户查询订票信D3机票已卖完节息信息用户信息用户证信检查机票是D4订票有误信D1用户信息否存在机票数冒已满信息错更新机票误信息书信信用户243退票的DFD图顶层图白票信息用户登陆退票退票成功1层图D订票记用户登处理订票取消机票退票成机票信退款处退票的原因D2退票的相关规244机票信息查询的DFD图顶层图用户登的机票铜查询机机票层图:P用户脊找机处理机票机.票信机单D票信息清D2机票信25外部接口需求在用户界面方面要求错误信息格式均以弹出提示框的形式出现,硬软件接∏方面没有特别的需求,一般用户都可以直接使用。25性能需求因为系统夲身较小,并不投入实际应用,因此响应时间、结果精度方面可能会比较差,数据量大小方面能够处理较大的数据量。26软件属性需求在数据检索、数据增删改方面必须做到丝亳不差,满足软件开发的正确性要求。必须考虑充足的异常处哩机制以及软件的复用性,以便增强软件的健壮性。在安仝保密性方面倣到不同身份所能处理的事务不同,避免保密数据泄漏:设置足够的触发器对不安全的数据修改进行回滚操作,进而保证了安全性要求。所廾发出来的软件必须是叮维护的,不能把一些东西做的太妣。27数据需求(ER图表示)管理员信息实体E-R图如图2-1所示。管理员信息实体管理员编号管理员电话管理员用户名管理员密码舱位等级信息实体E-R图如图22所小。船位感位等线号m>均日图2-3客机信息实体ER图航线信息实体ER图如图2-4所示信比号备思出发城市到达球市图2-4航线信息实体ER图客户类型信息实体ER图如图2-5所示癣型实斗鬥型端号客广型姓名折比例图25客户类型信息实体ER图客户信息实体ER图如图2-6所示。吞户信实售户号客姓名联票图2-6客户信息实休ER图订票信息实体ER图如图2-7所示订票信息实体订票倌息号客户共客户信恩航线信息图2-7订票信息实体ER图实体之间关系的ER图如图2-8所示。舱位等信息机信容户垄型信客户记线设置户信息航线信息顸订机票□订哪信图28实体之间关系的ER图三、概要设计3.1总体设计(系统总流程图)网上机票预订系統用理路录广|需共●验证登陆名密码,正确进入主菜单,根据登录时所选的脊录方式(客户、管理员)的不同分别对用户设定不同的访问权限(如果是输入的客户用户名和密码正确,选择以客户方式登陆则主界面里面的管理员界面不能用,如果输入的是管理员的相应用户密码正确,以管理员的方式登陆则管珥员界面可用)不正确则清空登录框,最多可以输入三次,三次不止确系统会自动关闭登陆界面FrmLoFan用户名:Wg=icha距码:客尸登阵地定●新用户注册,新用户可以注册,注册时输入用户名可以杏询用户可不π用,可用就可以注册,注册时可以判断用户输入的密码和验证密码是否相同,相同才给以注册,如果满意可以点注册,注册成功后用户可以选择不用在回到登陆界面,可以直接陆到用户主界面,以后就可以用这个用户登录了,如果不满意,点取消,所有信息清空,重新输入注册界面Farm⊥Teg1tcrx用户注册1个人信启垆写用户名: ansi chao校验是古有重名操示长用片名由家字和导母组前A已1q位密码确认:**两输入的密码应一瘿姓名:思超性别:黑身份证号:同502419809029313庭址;太原迎新街联方式:卩3468832247输入正确的于机号电子信箱:i≤i2203183.cm我是一个开的人个人奋注:据不内提亮
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