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南 阳 理 工 学 院
毕业设计（论文）任务书

电子与电气工程 系 自动化 专业 079641班 学生 穆铁柱 学号 96407008

指导教师  殷华文 职称 副教授
一、毕业设计（论文）题目：基于SIEMENS工业以太网的计算机监控系统组网设计
二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2009年2月16日起至2009年6月14日止
三、毕业设计（论文）进行地点： 电子信息与控制技术实验中心－变频技术实验室
四、任务书的内容：
选题的目的、意义：
综合运用计算机、PLC（西门子）、智能仪表、远程I/O模块、变频调速器、智能流量调节阀、温度、压力、流量、液位传感器等对模拟工业对象的水槽、夹套锅炉、管道进行控制，运用计算机编程、PLC编程、控制算法设计、过程控制、工业现场总线技术、电气线路设计等知识和技术对学生进行培养，主要的控制项目有温度、压力、流量、液位等参数的单回路控制，双回路控制。
通过以上环节的训练，提高学生对自动化控制系统的设计与调试能力，使学生有能力进入自动化行业发展。
主要内容及技术要求：
把一台配置工业以太网模块的PLC和一台配置工业以太网卡的PC机通过工业以太网连接起来，并在PC机上通过上位软件Wincc实现对PLC控制对象的信号监控。
硬件：PC机电脑内插CP1613(6GK1161-3AA00*/7/8,MAC地址0800066D98BD)
S7-300(CPU315-2DP) PLC配备 CP343-1(6GK7343-1BA00-0XE0)
H1网收发器
软件：SIMATIC Step7 V5.2 (带NCM S7 Ind.Ethernet V5.0 SP3-K5.0.19 )
SIMATIC NET PC/Software Edition 2005 V6.3
CP1613驱动程序
WinCC V5.1
硬件连接：用屏避双绞线将CP1613，H1网收发器，CP343-1相互连接
组网模式：用MPI口对CP343-1模块进行MAC地址初始化。
PC（带CP1613）作主站，CP343-1作从站构成主从工作方式
毕业论文字数8000-10000字
原始数据与资料：
电磁流量计： 型号LDZ-6， 量程0—2m3/h，输出信号 4－20mA DC。
磁力泵： 型号 20CQ－12， 扬程 12m， 进口 20mm， 出口 12mm， 电源电压 380V。
西门子PLC： S7—300，工作电源 220V AC，输出信号24V DC。
智能仪表： AI 818，工作电源 220V AC，输入信号 4－20mA DC。
新型智能电动调节阀： 型号QSTP－16K， 公称通径 DN20mm, 公称压力 1.6Mpa, 工作电源 220V AC， 输入信号 4－20mA DC。
进度安排：
年前第十九周：下发毕业设计任务书，明确设计任务，查阅中英文技术资料和进行技术准备。
第一周——四周：确定设计方案，进行管路安装，实验设备制作。
第五周——十周：控制系统电路设计。
第十一周——十四周：控制系统软件设计和调试。
第十五周——十六周：英文资料翻译、撰写毕业论文，毕业答辩。
主要参考资料：
[1] <<工业组态软件实用技术>> 龚运运 方立友 编著 孙长庚 审 清华大学出版社
[2] <<过程控制工程设计>> 孙洪程 翁唯勤 编 化学工业出版社
[3] <<过程控制工程>> 孙洪程 李大字 翁唯勤 编 高等教育出版社
[4] <<过程控制工程>> 金以慧 主编 方崇智 审校 清华大学出版社
[5] <<工业过程控制工程>> 王树清 等编著 化学工业出版社
[6] <<AI系列仪表使用说明>>
[7]<<西门子PLC编程技术及工程应用>> 柴瑞娟 陈海霞 编著 机械工业出版社
英文资料翻译及其它要求：
要求有一定的专业英语基础，能够阅读翻译4000字自动化方面的英文说明资料。
研究室主任签名：
年 月 日
系分管领导签名：
年 月 日
学生签名：
年 月 日

南阳理工学院
毕业设计（论文）开题报告

电子与电气工程 系 自动控制技术 专业

课题名称：高级过程控制实验装置研制
—锅炉内胆水温前馈反馈控制系统

学生姓名： 赵 岩
学 号： 94203089
指导教师： 殷华文
报告日期： 2007年1月22日

1. 本课题所述涉及的问题在国内（外）的研究现状综
本实验装置，根据自动化专业及相关专业教学的特点，基于过程控制理论基础上集计算机监控为一体的先进的实验装置，采用了多种控制方式和理论。本装置可以满足《自动控制原理》、《过程控制》、《自动检测技术与传感器》等课程的实验教学。既能进行验证性、设计性实验，又能提供综合性实验。
此项目的研制在国内外处于先进水平，在我们国内此装置只有浙江天煌教仪有限公司、浙江求是教仪有限公司两家有此类产品，并且全国85％的高校都用这两家公司产品。天煌教仪公司生产的有TKGK－1型、THJ－2型两种；求是教仪公司生产的有PCT－I型、PCT－II型、PCT－III型、PCT－PLC型、PCT－FCS型、PCT－DCS型六种；我们研制的这种是实用经济型的，在一些支持器材上，我们选择了经济。天煌或求是一台设备要用十几万元，我们这套下来只用到两三万元，节省了开支，又能达到实验目的。

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
前馈控制系统就是一种直接根据所生产被控变量参数变化的原因进行控制的系统，其实质上是一种抗扰动进行的开环控制系统方式，它通过前馈调节器来补偿扰动对被控参数的影响。使作用在系统上的一个或几个主要的扰动与被控参数完全无关或部分无关，从而达到系统提高控制精度的目的。
所谓可测，主要是指扰动可直接测量，也不排斥可间接测量的，扰动不可测量，前馈无法实施。
所谓显著，不在乎扰动本身的大小，而是指扰动对控制变量的数值有显著的影响。
所谓频繁，是指扰动出现的次数较多。
本课题任务书提出的任务要求是：系统设计完成后，要求能够完成水温前馈－反馈控制实验。
需要本课题解决以下几个问题环节：恒压供水环节，前馈补偿，恒温加热环节（反馈环节）。
恒压供水环节可由变频器，调节器（仪表、PLC、计算机），压力传感器来实现，提供一个恒压水源，保证调节阀两端的压差恒定。
前馈－反馈控制环节可由涡轮流量传感器、计算机、可控硅、加热器、组成前馈补偿系统，计算机、可控硅、加热器、温度传感器组成反馈加热系统，即主要由计算机、可控硅、加热器、流量传感器、温度传感器组成前馈－反馈控制系统。能够完成前馈－反馈控制实验，表现出前馈－反馈系统比单独前馈或者单独反馈控制优越的特点。即，既发挥前馈控制作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多个扰动和具有被调量实行反馈检验的长处。

3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路
本课题需要重点研究的问题有恒压供水环节，前馈补偿，恒温加热环节（反馈环节）；关键问题就是前馈－反馈控制环节。
恒压供水环节可由变频器，调节器（仪表、PLC、计算机），压力传感器来实现，提供一个恒压水源，保证调节阀两端的压差恒定。
前馈－反馈控制环节可由涡轮流量传感器、计算机、可控硅、加热器、组成前馈补偿系统，计算机、可控硅、加热器、温度传感器组成反馈加热系统，即主要由计算机、可控硅、加热器、流量传感器、温度传感器组成前馈－反馈控制系统。以下为前馈-反馈控制系统方框图：

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

必须的工作条件：
1.智能仪表、调节阀、涡轮流量计、温度传感器及其使用手册
2.铝塑管道、手动调节阀、铁支架及其安装工具
3.西门子PLC、变频调速器、磁力泵
4.计算机（含AutoCAD、Matlab、组态王、S7－300编程仿真软件）

解决的办法：
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有学校实验室提供。

5．完成本课题的工作方案及进度计划
进度安排：
年前第十九周：下发毕业设计任务书，明确设计任务，查阅中英文技术资料和进行技术准备，撰写开题报告。
年后第一周——四周：确定设计方案，进行管路安装，实验设备制作。
第五周——十周：控制系统电路设计和网络连接。
第十一周——第十五周：控制系统软件设计和调试。
第十六周：英文资料翻译、撰写毕业论文，毕业答辩。

6．指导教师审阅意见

指导教师（签字）：　　　　　　 年 月 日

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。