我們眼下的社會，報告使用的次數愈發增長，報告中提到的所有信息應該是準確無誤的。你所見過的報告是什麼樣的呢？下面是小編整理的plc畢業設計開題報告，僅供參考，歡迎大家閱讀。
1、選題意義和背景。
可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)具有可靠性高、抗干擾能力強、功能豐富等強大技術優勢，已經成爲目前自動化領域的主流控制系統。然而，從目前的應用情況來看，PLC還大都只是承擔最基本的控制功能，如順序控制、數據採集和PID反饋控制。各個PLC廠家也在其產品中設計了PID模塊。雖然PID算法控制有很高的穩定性，但對於一些複雜控制系統，PID控制很難滿足控制要求，這也使PLC的發展面臨着一種挑戰。隨着越來越多的PLC產品與IEC1131-3標準兼容，PLC控制系統越來越開放，將先進控制算法嵌入PLC常規控制系統成爲可能。本課題從工業控制實際應用角度出發，對PLC的控制功能進行深入的研究和探討，以提高和擴展PLC控制器的應用水平和應用範圍。本課題：PLC先進控制策略的研究與應用，其目的是通過研究使一些先進控制算法在PLC及組態系統上得以實現，並開發相應的應用程序，經過驗證後最終應用到工業過程控制中去。
在PLC組態系統中實現先進控制算法，包括預測控制算法和模糊邏輯控制算法，形成具有人工智能的控制模塊及網絡系統，能大大提高系統的控制水平，改善控制質量。從經濟角度來看，目前PLC生產商的一些產品具備先進控制模塊，如模糊模塊。但它們的價格十分昂貴，且封閉性較強，不適合我國中小型企業的工業改造。因此開發較爲通用的先進算法實現技術，對於我國中小型企業的工業改造具有很大的意義，既可降低生產成本，又可提高經濟效益。
模糊控制與預測控制是智能控制中技術較爲成熟的分支，因此，研製和開發出適合工業環境的實時先進控制開發工具，實現模糊控制、預測控制嵌入PLC,與常規控制集成運行，讓先進控制從教授、專家手中走出來，實現先進控制的工程化、實用化、轉化爲社會生產力，對縮短控制系統開發週期，加快先進控制技術的廣泛應用，提高我國的工業自動化水平有着重大的意義。
2、論文綜述/研究基礎。
在過程工業界，從40年代開始，採用PID控制規律的單輸入單輸出簡單反饋控制迴路己成爲過程控制的核心繫統。目前，PID控制仍廣泛應用，即便是在大量採用DCS控制的最現代的工業生產過程中，這類迴路仍佔總迴路80%-90%.這是因爲PID控制算法是對人的簡單而有效操作的總結和模仿，足以維護一般過程的平穩操作與運行，而且這類算法簡單且應用歷史悠久，工業界比較熟悉且容易接受。
然而，單迴路PID控制並不能適用於所有的過程和不同的要求[4}0 50年代開始，逐漸發展了串級、比值、前饋、均勻和Smith預估控制等複雜控制系統，即當時的先進控制系統，在很大程度上滿足了單變量控制系統的一些特殊的控制要求。在工業生產過程中，仍有10%-20%的控制問題採用上述控制策略無法奏效，所涉及的被控過程往往具有強藕合性、不確定性、非線性、信息不完全性和大純滯後等特性，並存在着苛刻的約束條件，更重要的是它們大多數是生產過程的核心部分，直接關係到產品的質量、生產率和成本等有關指標。隨着過程工業日益走向大型化、連續化，對工業生產過程控制的品質提出了更高的要求，控制與經濟效益的矛盾日趨尖銳，迫切需要一類合適的先進控制策略。自50年代末發展起來的以狀態空間方法爲主體的現代控制理論，爲過程控制帶來了狀態反饋、輸出反饋、解疆控制、自適應控制等一系列多變量控制系統設計方法}s}.上述多變量控制策略有其自身的不足之處，工業過程的複雜性使得建立其正確的數學模型比較困難。同時，計算機技術的持續發展使得計算機控制在工業生產過程中得到了廣泛的應用，強大的計算能力可以用來求解過去認爲是無法求解的問題，這一切都孕育着過程控制領域的新突破。
整個80年代，出現了許多約束模型預測控制的工程化軟件包。通過在模型識別、優化算法、控制結構分析、參數整定和有關穩定性和魯棒性研究等一系列工作，基於模型控制的理論體系己基本形成，併成爲目前過程控制應用最成功，也最有前途的先進控制策略。近年來，人工智能技術有了長足的長進並在許多科學與工程領域中取得了較廣泛的應用。就過程控制而言，專家系統、神經網絡、模糊系統是最有潛力的三種工具。專家系統可望在過程故障診斷、監督控制、檢測儀表和控制迴路有效性檢驗中獲得成功應用。神經網絡則可以爲複雜的非線性過程的建模提供有效的方法，進而可用於過程軟測量和控制系統的設計上。模糊系統不僅是行之有效的模糊控制理論基礎，而且有望成爲表達確定性和不確定性兩類混合並提煉這些經驗使之成爲知識進而改進以後的控制，也將是先進控制的重要內容。
由於先進控制受控制算法的複雜性和計算機硬件兩方面因素的影響，早期的先進控制算法通常是在PC機和UNIX機上實施的。隨着DCS功能的不斷增強，更多的先進控制策略可以與基本控制迴路一起在DCS控制站上實現。國外發達國家幾乎所有企業都採用了DCS系統或其它智能化設備來實現對生產過程的控制，並在此基礎上通過實施先進控制與優化較大的提升了系統的性能。可以說，高性能控制系統，尤其是DCS系統的普及爲先進控制的應用提供了強有力的硬件和軟件平臺。國外從70年代末就開始了先進控制技術商品化軟件的開發及應用，並在DCS的基礎上實現先進控制和優化。如愛默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先進控制軟件RMPGT和RPID等在現場的實際應用都集中在自己的DCS系統上。傳統的PLC由於不支持浮點運算以及先進控制所必須的精確的時間，因此，除了模糊邏輯控制外，其他的先進控制並沒有在PLG平臺上實現。然而，在過程工業中大多系統使用先進靈活的PLC控制系統，因此1996年Barnes提出了一種基於PC-PLC通訊的混合方式，通過控制網絡實現計算機與PLG的通訊，從而實現先進控制。
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4、論文提綱。
第三章PLC模糊控制器的研究與實現
3.1模糊控制算法與系統
3.1.1模糊控制理論
3.1.2模糊控制系統
模糊控制器的組成
模糊控制算法
模糊控制器的結構
3.2 PLC模糊控制器設計
3.2.1 PLC模糊控制器結構
3.2.2模糊控制器離線部分設計
模糊控制器離線部分算法設計內容
基於MATLAB模糊邏輯工具箱的設計
3.2.3 STEP7實現模糊控制器設計
模糊算法流程圖
模糊算法的功能塊
3.2.4 PLC模糊控制器的仿真驗證
仿真系統的建立
仿真結果驗證
第四章PLC預測控制器的研究與實現
4.1廣義預測控制算法
4.1.1單值廣義預測控制
4.1.2單值廣義預測控制律計算
4.2 PLC單值廣義預測控制器的設計與實現
4.2.1單值廣義預測算法的實現步驟
4.2.2單值廣義預測控制器的設計
4.3單值廣義預測控制器的仿真驗證
4.3.1仿真模型的建立
4.3.2仿真結果分析比較
第五章基於PLC的空調性能檢測實驗室計算機控制系統
5.1工藝流程與控制方案
5.1.1工藝過程簡述
5.1.2控制要求
5.1.3控制方案設計
5.2控制系統結構及配置
5.3監控系統組態設計
5.4 57-300 PLC控制系統設計
5.4.1硬件系統組態
5.4.2 PLC控制程序設計
5、論文的理論依據、研究方法、研究內容。
目前，PLC的應用十分廣泛，涉及到過程控制的方方面面。但在控制策略上，它依然沿用傳統的PID控制。許多PLC開發商把PID算法做成模塊，固化在PLC中。
但從長遠角度看，對於一些複雜的控制系統，PID很難滿足控制要求，這就需要把先進的控制算法嵌入到PLC的設計中。本課題以此爲主要研究內容。
工業過程的複雜性以及對於控制日益提高的要求，各種先進控制算法越來越多地深入到控制領域，但由於PLC的編程目前還限於低級語言(如梯形圖)，所以，給在PLC上實現先進控制算法帶來了困難。SIEMENS在PLC的編程系統STEP7中提供了比較豐富的功能模塊，因此，本課題首先是通過對控制算法的研究與改進和對STEP?功能的開發，使先進控制策略在S7-300 PLC上得以較好的實現。本論文重點研究基於PLC的模糊控制器的實現，這一領域目前研究的比較多，因此在總結前人研究方法的基礎上，設計出一個基於PLC的通用的模糊控制器，並使其固化在STEP7軟件中。此外，對於PLC預測控制雖已有一些研究，但都僅限於理論方面，尚未給出PLC上實現的實例。本課題也想在此方面有所創新，開發出基於PLC的預測控制實現技術。
本論文第一章簡要介紹了課題的來源背景、主要內容、目的意義以及國外相關工作的研究狀況等。
第二章介紹了SIMATIC S7-300 PLC的主要特點，系統組成及控制系統的配置與實現，同時介紹了STEP?軟件的功能及結構，組態環境，以及一些基本算法的實現方法。
第三章重點闡述了模糊控制的基本理論、模糊控制算法、模糊控制器的結構及設計方法。提出了基於PLC的模糊控制器的實現方法，即採用MATLAB離線設計，PLC在線查詢的方式。給出了STEP?實現模糊算法的流程圖及部分程序。
最後建立一個過程仿真系統，對PLC模糊控制器進行仿真驗證。
第四章介紹了預測控制的基本理論，重點闡述了廣義預測控制算法，並結合PLC的特點，提出了基於PLC的.單值廣義預測控制器的設計方法，給出了STEP7實現單值廣義預測算法的步驟與流程圖。最後建立一個二階大滯後的對象模型，構成仿真控制系統，與PID控制進行比較分析，驗證PLC預測控制器的有效性。
第五章是作者在研究生期間參加的某空調性能檢測實驗室基於PLC實現的計算機控制系統，從系統控制方案的設計、系統配置和硬件構成、監控系統的設計等幾個方面分別進行了詳細的論述。
第六章結論與體會，總結自己在課題研究和項目研究的過程中的一些體會和心得，分析了工作中的不足，提出了以後工作的注意事項，改進方法。
6、研究條件和可能存在的問題。
I.儘快建立樣板工程，把己經取得的研究成果應用到工程實際過程中，通過實踐檢驗，發現問題以便不斷改進和提高。
2. PLC預測控制器目前只應用了簡單的單值廣義預測算法，有其自身的侷限性，如控制精度不高。目前，應用較爲成熟的是MPC算法，因此可以把PLC-MPC控制器作爲今後研究的一個重點。
3.對於PLC模糊控制器的改進，主要是在算法上，爲了提高控制效果，單純的模糊算法是不足的，改進型模糊算法如模糊PID可以改善控制器性能，因此可以開發PLC模糊PID控制器。
4.進一步挖掘STEP?軟件的功能，開發過程對象仿真模塊，給出基於PLC建立仿真系統的方法和步驟，爲工業實阮應用縮短調試時間，保證系統的可靠性。
7、預期的結果。
1.通過對先進控制各種算法的分析比較，對先進控制理論有了進一步認識，從中學到了不少解決問題的方法，理解了傳統控制方法與先進控制方法的區別。
2.基於PLC實現先進控制與基於PC實現先進控制相比較，最重要的一個優勢在於PLC實現先進控制不需要通訊協議，而基於PC實現先進控制，在系統設計和運行之前必須正確的配置PC與PLC之間的通訊協議，因此可以降低系統得開發時間。其次，在系統運行時，在下位機上完成先進控制算法比在上位機完成更具有實時性。在可靠性方面，由於基於PC實現先進控制，現場的數據和信號要經過通訊傳給上位機，這難免會出現數據的丟失和信號的誤差，從而使系統的控制精度下降，而基於PLC實現先進控制避免了這類現象的發生。
3.西門子57-300 PLC功能強、處理速度快、模塊化結構易於擴展，被廣泛的應用於自動化控制系統中;其相應開發軟件STEP7採用模塊化編程方法，提供多種編程語言，豐富的功能模塊，能實現較爲複雜的功能和算法。因此二者結合 起來，爲先進控制的設計與開發提供了很好的軟硬件平臺。
4. PLC模糊控制器採用MTALAB離線設計和PLC在線查表的方法，把複雜的模糊推理過程交給計算機離線完成，得到模糊控制量查詢表供PLC在線調用。此方法將複雜瑣碎的模糊控制系統的開發工作變得簡單明瞭，大大縮短了開發週期，同時也提高的PLC控制的實時性，是目前被廣泛採用且效果良好的PLC模糊控制器的設計方法。
5. PLC單值廣義預測控制器採用簡單實用的單值廣義預測控制算法，它需要調整參數少、在線計算時間短，可適用於PLC類控制採樣週期較短的快速動態過程系統。仿真結果表明：PLC單值廣義預測控制器保持了預測控制的性能，控制效果較PID控制有很大改善，同時具有計算量小，響應迅速的優點。
8、論文寫作進度安排。
20xx.05-20xx.06 開論文會議
20xx.06-20xx.07 確定論文題目
20xx.07-20xx.02 提交開題報告初稿
20xx.02-20xx.06 提交論文初稿
20xx.07-20xx.08 確定論文終稿
20xx.08-20xx.09 論文答辯
