電動閥門智能控制器開題報告范文

江蘇高校畢業(yè)論文開題報告論文題目：電動閥門智能限制器設(shè)計專業(yè)：測控技術(shù)與儀器學生姓名：許興指導(dǎo)老師：陸欣教授一、課題的依據(jù)、目的、意義，國內(nèi)外探討概況分析和預(yù)料課題的依據(jù)、目的、意義1、本課題的依據(jù)、目的本課題是一智能型多總線電動閥執(zhí)行機構(gòu)，是開發(fā)電動閥智能限制器以取代原來的PLC,增加多總線接口，可以降低成本、增加企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。2、本課題的意義PROFIBUS-DP是西門子公司推出的一種現(xiàn)場總線，在中國市場占有較大的市場份額。能夠牢靠實現(xiàn)通信雙方數(shù)據(jù)的傳輸、對限制器的牢靠限制，在己有探討成果和開發(fā)閱歷的基礎(chǔ)之上，對PROFIBUS-DP技術(shù)做出更深一步的剖析和探討，同時把PROFIBUS-DP技術(shù)應(yīng)用于閥門限制領(lǐng)域，設(shè)計開發(fā)出好用的PROFIBUS-DP閥門限制器，為今后在閥門限制領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)供應(yīng)有益的嘗試。國內(nèi)外探討概況分析和預(yù)料隨著自動限制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)的信息管理范圍正在漸漸的從傳統(tǒng)的經(jīng)營、管理信息擴展到工廠的主控信息與現(xiàn)場限的智能電動機限制器開發(fā)，電氣傳動，2001,第工期，Pg.44-47制信息。對于企業(yè)而言，將整個工廠的生產(chǎn)流程和自動化限制系統(tǒng)納入到統(tǒng)一的信息管理平臺上已經(jīng)不再是遙遠的夢。借助強大的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)的信息管理平臺不僅可以對市場信息和管理信息進行處理，還可以囊括從原料選購、生產(chǎn)加工到成品存儲的全部生產(chǎn)流程。這意味著在工廠中形成了強大的集成工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，為企業(yè)管控一體化功能的實現(xiàn)供應(yīng)了堅實的基礎(chǔ)。工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的無縫鏈接徹底變更了傳統(tǒng)的信息管理方式，它將企業(yè)的生產(chǎn)管理帶入到一個全新的境界。縱觀自動化限制系統(tǒng)的發(fā)展，我們可以發(fā)覺自動化限制系統(tǒng)的發(fā)展和工業(yè)通信技術(shù)的不斷成熟是相輔相成的。自動化限制系統(tǒng)的發(fā)展給工業(yè)通信提出了新的要求;反過來，工業(yè)通信技術(shù)的進步也極大的提升了自動化限制系統(tǒng)的性能，為用戶帶來了巨大的收益。簡潔的說，自動化限制系統(tǒng)的發(fā)展過程大致可以分為三個階段：.集中式限制系統(tǒng)20世紀50年頭前后，現(xiàn)場儀表和自動化設(shè)備供應(yīng)的都是模擬信號，這些模擬信號統(tǒng)一送往集中限制的限制盤上，操作員可以在限制室中集中觀測生產(chǎn)流程各處的狀況。但是，模擬信號的傳遞是一對一的物理聯(lián)接，信號變更緩慢，計算機速度和精度都難以保證，信號傳輸?shù)目垢蓴_實力差，傳輸距離也比較短。為了解決模擬信號的這些缺點，一部分模擬信號被數(shù)字信號所取代，這些數(shù)字信號和模擬信號都接入到主控室的中心計算機上，由中心計算機統(tǒng)一進行監(jiān)視和處理。不過，由于當時計算機技術(shù)的限制，中心計算機并不行靠。一旦中心計算機出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。.集散式限制系統(tǒng)隨著計算機技術(shù)的發(fā)展、計算機的牢靠性不斷提高、價格大幅度地下降，出現(xiàn)了可編程序限制器(PLC)與多個遞階結(jié)構(gòu)的集中式與分散式相結(jié)合的集散式限制系統(tǒng)(DistributedControlSystem,DCS)。集散式限制系統(tǒng)彌補了傳統(tǒng)的集中式限制系統(tǒng)的缺陷，實現(xiàn)了集中限制、分散處理。這種系統(tǒng)在功能、性能上較集中式限制系統(tǒng)有了很大進步，實現(xiàn)了限制室與DCS限制站或PLC之間的網(wǎng)絡(luò)通信，削減了限制室與現(xiàn)場之間的電纜數(shù)目。但是現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行器與DCS限制站之間仍舊是一個信號對應(yīng)一根電纜的傳輸方式，電纜數(shù)量較多，信號傳送過程中的干擾問題仍舊很突出。而且，在DCS形成的過程中，各個廠家的產(chǎn)品自成體系，難以實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的相互操作。.現(xiàn)場總線限制系統(tǒng)隨著智能芯片技術(shù)的發(fā)展成熟，設(shè)備的智能程度越來越高，成本在不斷地下降。因此，在智能設(shè)備之間運用基于開放標準的現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)建自動化系統(tǒng)的技術(shù)也漸漸成熟。應(yīng)用標準的現(xiàn)場總線限制系統(tǒng)、通過一根總線電纜傳遞全部的數(shù)據(jù)信號，替代了原來的成百上千根電纜，大大降低了布線的成本，提高了限制系統(tǒng)的牢靠性。全集成自動化作為全球領(lǐng)先的自動化系統(tǒng)供應(yīng)商，西門子公司在1996年提出了全集成自動化的概念，在工廠信息化的浪潮中再次成為市場的領(lǐng)先者。1.企業(yè)對自動化系統(tǒng)的需求隨著市場競爭的漸漸激烈，企業(yè)在市場上面臨的壓力越來越大。出于對市場需求的考慮，企業(yè)要能夠做到與時、相應(yīng)，同時還要限制成本、保證質(zhì)量。因此，您須要的是一個完整的、從現(xiàn)場級到工廠管理級的完整的自動化限制解決方案，幫助工廠降低單位能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)更好的供應(yīng)鏈管理，從而提高自身在市場上的競爭力。而傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)大多是以單元生產(chǎn)設(shè)備為核心進行檢測與限制，生產(chǎn)設(shè)備之間易形成“自動化孤島效應(yīng)”。這種“孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，已經(jīng)無法滿意現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。為了提高企業(yè)的市場競爭力，實現(xiàn)其最佳經(jīng)濟效益的目標，必需將自動化限制、制造業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)(ManufactureExecuteSystem,MES)和企業(yè)資源支配(EnterpriseResourcePlanning,ERP)系統(tǒng)三者完備地整合在一起。SIMATICNET工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)西門子工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以分為三級:企業(yè)級、車間級和現(xiàn)場級。(1)企業(yè)級通信網(wǎng)絡(luò)企業(yè)級通信網(wǎng)絡(luò)用于企業(yè)的上層管理，為企業(yè)供應(yīng)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等數(shù)據(jù)，通過信息化的方式優(yōu)化企業(yè)資源，提高企業(yè)管理水平。主要解決方案是Internet和Intranet等。(2)車間級通信網(wǎng)絡(luò)車間級通信網(wǎng)絡(luò)介于企業(yè)級和現(xiàn)場級之間。它的主要任務(wù)是解決車間內(nèi)各個須要協(xié)調(diào)工作的不同工藝段之間的通信，要求網(wǎng)絡(luò)通信能夠高速傳遞大量信息數(shù)據(jù)和少量限制數(shù)據(jù)，同時具有較強的實時性。主要解決方案是工業(yè)以太網(wǎng)。(3)現(xiàn)場級通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場級通信網(wǎng)絡(luò)處于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的最底層，干脆連接現(xiàn)場的各種設(shè)備，包括I/O設(shè)備、傳感器、變送器、變頻器與驅(qū)動器等裝置，因此對網(wǎng)絡(luò)的實時性和確定性有很高的要求。該層的主要解決方案是PROFIBUS,同時，SIMATICNET也支持諸如AS-Interface,EIB等現(xiàn)場總線技術(shù)?，F(xiàn)場總線技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)呈現(xiàn)狀20世紀七十年頭，過程儀表起先采納4-20mA信號標準。到八十年頭,微處理器技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域，集散限制系統(tǒng)(DCS)起先廣泛應(yīng)用o到八十年頭中期，以微處理器為核心的智能儀表誕生了，它將現(xiàn)場儀表的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)運算處理后送往計算機，極大地提高了儀表的精度和牢靠性，并且克服了模擬信號傳輸所存在的信號衰減、精度降低、干擾信號的引入等問題。到九十年頭中期，以現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)為總體標記的現(xiàn)場總線技術(shù)產(chǎn)生，并且快速發(fā)展。現(xiàn)場總線可定義為“一種安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備/儀表與限制室內(nèi)的自動限制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、雙向傳輸和多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò):現(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和限制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用總線連接，實現(xiàn)信息互換，共同完成自動限制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與限制系統(tǒng)，是計算機限制與通信技術(shù)融合的產(chǎn)物，是新一代全數(shù)字、全分散和全開放的現(xiàn)場限制系統(tǒng)，被認為是工業(yè)過程限制領(lǐng)域的發(fā)展方向?，F(xiàn)場總線技術(shù)的特點由于現(xiàn)場總線具有可開放性、互操作性、徹底的分散性、穩(wěn)定牢靠、低成本等特點，特殊是現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，使得限制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、投入到正常生產(chǎn)運行與其檢修維護，都體現(xiàn)出以下優(yōu)越性:(1)節(jié)約硬件數(shù)量與投資；(2)節(jié)約安裝、維護費用；(3)用戶有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)；(4)提高了系統(tǒng)的精確性與牢靠性。盡管現(xiàn)場總線有很多優(yōu)點，但現(xiàn)場總線也存在一些缺點，雖然這些缺點可采納一些措施來克服，但在設(shè)計現(xiàn)場總線限制系統(tǒng)時，這些缺點仍不容忽視：(1)缺乏一樣性；(2)故障冗錯；(3)現(xiàn)階段各種標準并存，無法統(tǒng)一。電動閥執(zhí)行機構(gòu)國內(nèi)外發(fā)呈現(xiàn)狀我國的自動化儀表與國外的差距較大。國內(nèi)儀表行業(yè)的主要執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)品是DDZ一工I,DDZ一工II和DDZ一型，產(chǎn)品大量采納分立元件，只能接受輸入模擬信號，伺服電機的制動器運用壽命短，牢靠性低，運用修理困難。雖然國內(nèi)各主要生產(chǎn)廠家投入人力對電動執(zhí)行機構(gòu)進行了一些改進和開發(fā)，但總是不盡志向，八十年頭以來，行業(yè)中的幾個骨干企業(yè)相繼引進國外技術(shù)，如法國Banard,德國SIEMENS.日本工裝、英國ROTORK以與ABB公司RS/RHA等電動執(zhí)行機構(gòu)。通過引進技術(shù)、消化汲取，這些產(chǎn)品已成為國內(nèi)系統(tǒng)配套的主要產(chǎn)品。但是，這些產(chǎn)品都屬于模擬儀表，不具有智能功能，只是在組合化多功能化和集成化方面有所進步。近年來，我國電動閥門研制行業(yè)堅持技術(shù)進步，加快新產(chǎn)品開發(fā)，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。如北京機床所的直動式電液伺服閥、杭州精工液壓機電公司的低噪聲比例溢流閥（擁有專利）、寧波華液公司的電液比例壓力流量閥（已申請專利），均為機電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，并己投入批量生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)研制的新型智能電動執(zhí)行器的主要特點是:主要技術(shù)指標正在向國際90年頭初水平看齊，工作死區(qū)小于0.8級，回差和基本誤差都小于1級。運用便利，具有自診斷、自調(diào)整和PID調(diào)整功能。但是，目前國產(chǎn)的執(zhí)行機構(gòu)，只能滿意一般的冶金、化工、電站等成套工程40%左右的配套，不具備為500萬噸煉油、1200立方米高爐、30MW發(fā)電機組等大型成套工程的配套實力。更不能滿意當今現(xiàn)場總線與開放式限制系統(tǒng)的要求。然而，已取得的成果和閱歷為我們進一步開發(fā)基于現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器供應(yīng)了肯定的基礎(chǔ)。二、本課題探討的探討內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容本論文的主要工作包括以下幾個方面：.微處理器的選取與整個限制系統(tǒng)的整體設(shè)計；.系統(tǒng)中各功能模塊的設(shè)計。主要包括:硬件總體設(shè)計模塊，鍵盤指示燈顯示模塊，電機驅(qū)動電路，通信電路，軟件總體設(shè)計模塊等；.整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計（包括PR0FIBUS-DP的下位機部分）；.上位機的組態(tài)、監(jiān)控、編程；.系統(tǒng)的調(diào)試。三、時間和相應(yīng)的任務(wù)支配2009.2.23—-3.1明確任務(wù)，收集資料,外文翻譯，提出總體方案2009.2.23—-3.1明確任務(wù)，收集資料,外文翻譯，提出總體方案2009.3.2——3.15外文翻譯、文獻綜述,遞交開題報告2009.3.16--4.5外文翻譯，外出調(diào)研，進行理論探討2009.4.6--4.26硬件的設(shè)計2009.4.27—-5.3畢業(yè)設(shè)計中期檢查2009.5.4—5.22硬件調(diào)試，軟件編程，撰寫小論文2009.5.23—-5.31系統(tǒng)調(diào)試，改進完善2009.6.1—-6.7 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書，論文修改2009.6.8--6.12資料總結(jié)，打印，歸檔，畢業(yè)設(shè)計答辯四、論文的創(chuàng)新點1、它是一智能型多總線電動閥執(zhí)行機構(gòu)2、能夠牢靠實現(xiàn)通信雙方數(shù)據(jù)的傳輸、對限制器的牢靠限制3、可以降低成本、增加企業(yè)產(chǎn)品的競爭力4、設(shè)計組態(tài)安裝調(diào)試簡便，系統(tǒng)的總體平安穩(wěn)定性更好五、主要參考資料：[1]潘琢金，施國君，C8051Fxxx高速S0C單片機原理與應(yīng)用，北京，北京航空航天高校出版社，2002,5[1]潘琢金，孫德龍,夏繡峰,C8051F單片機應(yīng)用解析,北京:北京航空航天大學出版社，2002,10[2]李正軍，現(xiàn)場總線與其應(yīng)用技術(shù)，機械工業(yè)出版社，2005,1[3]馬忠梅，籍順心，張凱馬巖，單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計，北京:北京航空航天高校出版社，1999,1[4]劉欣，張勇東等智能化電動閥門裝置的開發(fā)，自動化與儀表，1998第06期[5]薩拜因.馮塔納，智能閥門的應(yīng)用日益普與，水利水電快報，第21卷18期[6]黃繼強，智能閥門定位器的原理和發(fā)展趨勢，齊魯石油化工，2003年04期[7]龐彥斌，王勝，程煒，基于FF協(xié)議的智能氣動閥門定位器開發(fā)，儀器儀表學報，第22卷第3期增刊[8]童詩白，模擬