地暖供热自控系统设计与应用-开题报告-文献综述-参考文献

自动控制（automatic control ）是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置（控制器）是被控对象（如生产过程中的位移、速度、温度，电力系统中的电压、电流、功率等物理量，或某些化合物的成分、航空航天中的飞船姿态等）依照预定的规律进行运动或变化。这种能被控制对象的工作状态进行控制的系统陈伟自动控制系统，它一般由控制装置和被控对象组成。（颜文竣《控制理论CAI教程》）。

随着生产和科学技术的发展，自动控制广泛应用于电子、电力、机械、冶金、石油、化工、航海航天、核反应等各个学科领域及生物、医学、管理工程和其他许多社会生活领域，并为各学科之间的相互渗透起到促进作用。自动控制技术的应用，不仅使生产过程实现了自动化，改善了劳动条件；同时全面提高了劳动生产率和产品质量、降低了生产成本、提高了经济效益；在人类征服大自然、探索新能源、发展新技术和创造人类社会文明等方面都具有十分重要的意义。

地热辐射采暖，简称地暖，是将温度不高于60摄氏度的热水，暗埋在地热地板下的盘管系统内加热整个地面，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种采暖方式。地热辐射采暖与传统采暖方式相比，具有舒适、节能和环保等诸多特点。在国外这项技术不仅大量应用于民用住宅和医院、商场、写字楼、健身房和游泳馆等各类公共建筑，还大量应用于花坛、厂房、足球场、飞机库和蔬菜大棚等建筑系统的保温，甚至应用于室外道路、屋顶、楼梯、机场跑道和各类工业管线的保温。韩国、日本和欧美等发达国家超过50%的新型建筑中都采用了地热辐射采暖。地暖也是中国近几年在黄河以北地区已开始兴起的一种新型采暖方式，在中国的山东、天津、东北、内蒙、河北等地，其应用已经相当广泛。例如天津市，地面采暖已占新建筑的40%，受到居民的普遍欢迎。中国政府已将地面采暖列为重点推广应用的建筑节能技术。从发展前景看，未来的居民采暖，60%以上将会采取地面采暖，应用前景喜人，有巨大的开发市场。低温热水地板辐射采暖（简称：地暖）以其舒适性和节能性在全世界已经成为一种主流的采暖方式。目前我国的建筑采暖中已经大量采用地暖，但是我国的总体地板采暖技术相对于发达国家还是比较落后的，尤其是系统温度控制技术（水温控制和室温控制）方面。《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）第3.1.1条规定：低温热水地面辐射供暖系统的供水温度不应超过60℃，民用建筑供水温度宜采用30-50℃，供回水温差不宜大于10℃。系统温度的控制决定了地板采暖的舒适性和节能性。

因此，自动控制系统在地暖供热技术上的应用尤为重要。不但能改善劳动条件、降低生产成本、提高了经济效益，而且能达到节省能源的目的。目前，我国相关行业自动控制系统多采用DCS（集散控制系统）、FCS（现场总线控制系统）以及PLC（可编程控制器控制系统）三大控制系统。 PLC是二十世纪六十年代发展起来的一种自动控制装置，是一种嵌入式的工控机，它以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算功能，既能进行开关量控制，还具有通信功能。随着自动控制技术、计算机技术和微电子技术的迅猛发展，PLC的发展十分迅速，一方面继续开发简易、价格低廉、超小型产品，另一方面转向大型、多功能、系列化、标准化、智能化产品的研制。一般具有以下特点：（1）编程简单，它是面向用户的设备；（2）控制系统构成简单，通用性强；（3）抗干扰能力强，可靠性高；（4）体积小，维护方便；（5）缩短了设计、施工、投产调试的周期；（6）功能齐全；（7）具有良好的性价比。比起以往使用的标准自动化元件，PLC采用安全继电器的方法，这种方法在功能上具有一定的灵活性，也是低成本的方案。 为了满足闭环控制、位置及运动控制应用的要求，需要准确和可重复的循环时间。现在的PLC系统允许采集、处理和输出信号与数据传输速率同步。现代的PLC特征在于大型、技术的可升级性，如计算、测量、位置、闭环控制等。计算机和信息技术的飞速发展，不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格，使可编程控制器（PLC）、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足进步，为工业自动化控制注入前所未有的生机和活力，也使利用PLC及网络技术来开发集成DCS成为可能。现在 PLC的发展己发生根本的变化，其主要在以下方面有了很大的进展：（1）人机界面更加友好。PLC制造商大大提高了其软件水平，多数PLC品牌拥有与之相应的开发平台和组态软件，软件和硬件的结合，提高了系统的性能，同时，为用户的开发和维护降低了成本，更易形成人机友好的控制系统，目前，PLC+网络+IPC+CRT的模式被广泛应用。 （2）网络通讯能力大大加强，安全性能不断提高。PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础上，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展。（3）今开放性和互操作性大大发展。基于国际标准的开放设计，允许与第三方软硬件的技术融合，PLC的功能进一步增强，应用范围越来越广泛。 向高功能、高速度和大容量发展，形成可与DCS媲美的大型系统，PLC的网络能力、模拟量处理能力、运算速度、内存、复杂运算能力均大大增强，不再局限于逻辑控制的应用，而越来越应用于过程控制方面。 

目前，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，新型PLC系统在稳定可靠及低故障率基础上，增强了计算速度、通讯性能和安全冗余技术。PLC技术的发展将能更加满足工业自动化的需要，能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案。目前国际上的PLC品牌主要分为日系和欧美系。日系中主要有三菱（mitsubishi）、欧姆龙（OMRON）、松下电工（nais）等，与欧美产品相比其产品价格相对低廉主要用于设备运动控制等小型系统，因其产品自身扩展和性能限制等问题在中、大型系统市场份额较小。欧美系中主要有西门子（SIMATIC）、罗克韦尔（AB）、 施耐德等，因其具有功能强、性能稳定，质量好、性价比高的特点，目前在国内和国际大、中型市场上占具主导地位。国产PLC目前处于发展阶段，市场份额占有非常小。

本项目采用德国西门子S7-200PLC+人机界面（台湾威纶触摸屏）方式通过采集现场供回水温度、供回水压力等现场传感反馈装置通过程序控制和参数设置从而控制现场执行器件，达到一个闭环控制自动控制系统目的。

二、^范文提纲

1 绪论

1.1 自动控制系统概述

1.1.2  PLC发展及应用

1.1.3 人机界面发展及应用

1.2 地暖供热系统概述

1.3 方案设计

2 地暖供热自控系统硬件设计

2.1 控制系统硬件架构配置

2.2 系统硬件选型

3 地暖供热自控系统软件设计

3.1 电路图纸设计

3.2  外部接线及I/O分配表

3.3  S7-200PLC控制程序设计

3.4  威纶触摸屏程序设计

3.5 组态设计

4 程序调试

4.1  PLC程序调试

4.2  触摸屏程序调试

4.3  现场调试

5技术小结

三、参考文献

[1]颜文竣.控制理论CAI教程[M].北京：科学出版社.2011.7：1-10

[2]SIEMENS.S7-200CN可编程控制器产品样本[Z].西门子官网技术支持下载 :// .ad.siemens.com.cn/download/，2013.01

[3]SIEMENS.S7-200可编程控制器系统手册[Z].西门子官网技术支持下载 :// .ad.siemens.com.cn/download/，2008.08

[4]杨后川.西门子S7-200PLC应用100例[M].北京：电子工业出版社.2010.9

[5]刘华波.西门子S7-200PLC编程及应用案例精选[M].北京：机械工业出版社，2009.5

[6] 向晓汉等.西门子PLC高级应用实例精讲[M].北京：机械工业出版社，2010.

[7]方康玲.过程控制系统[M].武汉：武汉理工大学出版社，2002.6 

[8]何衍庆，蒋慰孙，俞金寿.工业生产过程控制[M].北京：化学工业出版社，2004.2

[9]邵裕森，戴先中.过程控制工程[M].北京：机械工业出版社，2000.5 

[10] 严盈富. 触摸屏与PLC入门[M]. 人民邮电出版社，2006   

[11] 李方园.人机界面设计及应用[M]. 化学工业出版社，2008

[12] Chotai A, Young P. C., Behzadi M.A.. Self-adaptive design of a nonlinear temperature control system[M]. IEE Proceedings of Control Theory and Applications, 2002, 1(138):41-49

[13] 黄艳丽. 设计与人机界面[M]. 北京理工大学出版社，2007

[14]SIEMENS.SIMATIC Process Control System PCS 7 V8.1 (online)[Z].西门子全