【自動化專業(yè)設(shè)計方向（開題報告）：燃?xì)饧泄徨仩t控制系統(tǒng)設(shè)計3700字】

開題報告姓名專業(yè)自動化班級學(xué)號題目類型工程設(shè)計題目燃?xì)饧泄徨仩t控制系統(tǒng)設(shè)計一、選題背景及依據(jù)（簡述題目的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù)，說明選題目的、意義，列出主要參考文獻(xiàn)）1.技術(shù)背景近年來，隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，人們在節(jié)能減排和保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面的意識在不斷提高，“低碳環(huán)?！?、“節(jié)能減排”的理念更加深入人心。受困于嚴(yán)峻的環(huán)境壓力及經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，我國的能源消耗結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。國家不斷出臺治理環(huán)境污染的措施。國家、企業(yè)及消費(fèi)者共同推動清潔能源與產(chǎn)品的使用，已成為發(fā)展趨勢。其中氣體燃料憑借其優(yōu)質(zhì)、高效環(huán)保的特性成為了擁有廣闊應(yīng)用前景的清潔能源。氣體燃料中，天然氣在中國未來的燃料市場中將占據(jù)主導(dǎo)地位。首先，我國天然氣資源儲量豐富，天然氣儲量預(yù)計占全球天然氣儲量的10%左右。2000年以來，全國天然氣探明地質(zhì)儲量年均新增477億立方，儲量高速增長，我國已經(jīng)進(jìn)入儲量增長的高峰期。2009年到2015年累計探明儲量將達(dá)到5萬億立方左右，預(yù)計“十二五”全國天然氣產(chǎn)量年均增加100億立方，2015年全國天然氣產(chǎn)量將超過1400億立方。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對天然氣的消費(fèi)需求也會日益增長，這些都將促進(jìn)燃?xì)忮仩t的發(fā)展。燃?xì)忮仩t具有燃燒效率高、體積小、排放少的特點(diǎn)，并且易于實(shí)現(xiàn)自動控制，具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展空間。燃?xì)忮仩t在發(fā)達(dá)國家使用非常普遍，統(tǒng)計資料顯示，美國的燃?xì)忮仩t使用率達(dá)98%，日本的燃?xì)忮仩t使用率達(dá)99%，俄羅斯也已經(jīng)達(dá)到60%，發(fā)展燃?xì)忮仩t已是大勢所趨。在我國目前的生活及生產(chǎn)中工業(yè)鍋爐占有極大比例，工業(yè)鍋爐主要以燃煤鍋爐為主，大多使用原煤作為燃料，并且許多燃煤鍋爐都沒有加裝除塵除硫裝置，這些使用原煤作為燃料的燃煤鍋爐在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的煙塵廢氣。而且我國的燃煤鍋爐普遍熱效率較低，在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常達(dá)不到設(shè)計的熱效率。鍋爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)通常由鍋爐可靠性、成本以及熱效率來衡量。成本低、熱效率高是優(yōu)質(zhì)鍋爐必不可少的條件。燃?xì)忮仩t不但具有良好的使用效果，而且很大程度地解決了燃煤鍋爐在污染方面的問題，被看作燃煤鍋爐的理想替代品。雖然燃油鍋爐熱效率高，但在大氣污染上，以及油料運(yùn)輸和存儲方面，相比燃?xì)忮仩t，存在較多的缺陷，并不具備長遠(yuǎn)發(fā)展的潛力。在我國，燃?xì)忮仩t使用率雖然不高，但是種類繁多，其技術(shù)也在不斷提高。當(dāng)前我國燃?xì)忮仩t行業(yè)發(fā)展逐漸步入正軌，新的燃?xì)忮仩t行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺以后，燃?xì)忮仩t“節(jié)能環(huán)?！惫δ苡休^大的提升。與傳統(tǒng)鍋爐相比，燃?xì)忮仩t能效利用率大幅提高，讓氣源燃燒得更充分，并且有效回收熱能，減少能耗的浪費(fèi)。經(jīng)檢測燃?xì)忮仩t效率高達(dá)63%或更高。氣體燃料完全燃燒之后，主要排放物是二氧化碳、水及少量氮氧化合物，對環(huán)境污染較小。使用燃?xì)鉄崴鞯玫酵瑯恿康臒崴?，排放的二氧化碳是電熱水器燃煤?/8，排放的氮氧化合物是電熱水器燃煤排放的1/20，排放的硫化物是電熱水器燃煤排放的1/5000，而且基本不排放煙塵。無論從環(huán)保還是經(jīng)濟(jì)的角度比較，使用燃?xì)獗仁褂秒娔芤獙?shí)惠許多。正因為燃?xì)庥镁咴诠?jié)能環(huán)保和健康方面的諸多好處，因此如何對其推廣就顯得尤為重要。本設(shè)計針對我國的燃?xì)鉄崴仩t控制系統(tǒng)還不盡完善，制方案也較為落后的現(xiàn)狀，積極借鑒國外發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗，設(shè)計燃?xì)鉄崴仩t控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉄崴仩t的智能化，為保護(hù)環(huán)境做貢獻(xiàn)。2.設(shè)計依據(jù)計算機(jī)和檢測技術(shù)在二十一世紀(jì)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，鍋爐控制系統(tǒng)得益于此并進(jìn)入了智能化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的時代。國內(nèi)外學(xué)者對燃?xì)鉄崴仩t控制系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究。其中，YAFIAGBEDZI(1987)設(shè)計的繼電型在線自整定PID控制器可以在線自整定PID控制器的參數(shù)值,把自整定的PID參數(shù)值賦給PID控制器。用此控制器對實(shí)驗對象進(jìn)行控制,能得到很好的控制效果,速度快,控制平穩(wěn),超調(diào)量小。HangCC(1980)為進(jìn)一步區(qū)分模型對象失配和控制器過調(diào)對系統(tǒng)性能帶來的影響,提出了一種基于快采樣辨識技術(shù)的靈敏度函數(shù)分析方法。在檢測確認(rèn)系統(tǒng)存在振蕩、并排除控制閥非線性因素的情況下,用該方法能區(qū)分模型對象失配、控制器過調(diào)和不可測周期性擾動的影響。崔樹楨，華志斌(2010)介紹通過PID算法實(shí)現(xiàn)汽水換熱器的出水溫度控制。文章通過實(shí)際工程從供熱首站自控系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)控制思想以及供熱首站系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)幾方面來對PLC系統(tǒng)在供熱首站控制中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述。林明(2015)介紹了基于PLC的燃?xì)忮仩t自動控制系統(tǒng),根據(jù)燃?xì)忮仩t的實(shí)際供熱運(yùn)行特點(diǎn)采用PID控制和變頻技術(shù),改變鍋爐的燃燒運(yùn)行狀態(tài),使燃?xì)忮仩t經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行,采暖季運(yùn)行效果良好。任向民(2005)介紹了工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)中的給水、給風(fēng)、給煤、燃燒子系統(tǒng)的設(shè)計實(shí)現(xiàn)以及監(jiān)控中心的監(jiān)控與管理的組態(tài)實(shí)現(xiàn)。胡田(2016)天然氣以其優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)在經(jīng)濟(jì)市場中占有重要的位置,燃煤鍋爐改為燃?xì)忮仩t勢在必行。本文通過介紹燃?xì)鉄崴仩t的控制工作原理,對燃?xì)鉄崴仩t系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹,希望能為相關(guān)工作者提供一定的借鑒。以燃?xì)忮仩t燃燒系統(tǒng)為研究對象,分別采用將模糊自適應(yīng)控制理論,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論,和遺傳算法控制理論與PID(比例-積分-微分控制器)控制理論相結(jié)合去設(shè)計控制系統(tǒng),通過MATLAB(可視化數(shù)字仿真軟件)分別進(jìn)行仿真驗證,并與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的仿真曲線進(jìn)行對比分析,得出智能PID控制明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制的效果。為工業(yè)過程中的燃?xì)忮仩t燃燒控制系統(tǒng)采用智能PID控制器提供了理論基礎(chǔ)。牛剛(2015)針對烏魯木齊市熱力總公司的燃?xì)忮仩t,從燃燒控制系統(tǒng)、燃?xì)獗O(jiān)測報警聯(lián)動系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)3個方面,介紹其供熱使用的自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成、原理及功能。郎術(shù)斌(2005)基于西門子S7-300系列PLC構(gòu)成了一種新型的鍋爐自動控制系統(tǒng),討論了控制系統(tǒng)的功能和特點(diǎn),給出了控制系統(tǒng)的硬件組成、系統(tǒng)功能和控制框圖。實(shí)際使用證明,該控制系統(tǒng)控制效果良好,節(jié)能效果十分明顯。燃燒控制系統(tǒng)是鍋爐控制中重要的環(huán)節(jié)，而燃燒器是燃?xì)忮仩t實(shí)現(xiàn)自動控制任務(wù)的核心器件，因此，鍋爐控制系統(tǒng)的優(yōu)良很大程度取決于燃燒器性能的高低。在國外較為知名的有意大利BALTUR(百得)、意大利RIEELLO（利雅路）、德國WEISHAUPT(威索)、瑞典BENTON(百通)，日本的奧林匹亞等。國外燃燒器具有熱效率高、安全性能好、可靠性強(qiáng)、自動化程度高、操作簡單、維護(hù)方便、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。目前我國技術(shù)研究還不夠成熟，多數(shù)為模仿國外燃燒器產(chǎn)品，其中成績相對突出的有“北京歐赫燃燒設(shè)備有限公司”、“上海凌云瑞升燃燒有限公司”等。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)顯示，我國國內(nèi)使用的燃?xì)馊紵?0%~90%依靠國外進(jìn)口，每年國家要花費(fèi)數(shù)十億的資金用來進(jìn)口燃燒器。裝載國外燃燒器的鍋爐熱效率比國內(nèi)的燃燒器普遍高10%-20%，究其原因，不但與其燃燒器噴嘴等機(jī)械設(shè)計有關(guān)，更重要的是控制器所承載的智能控制算法有密切關(guān)聯(lián)。因此，探究并加強(qiáng)智能控制算法的理論研究以及結(jié)合在燃?xì)忮仩t中的具體應(yīng)用，對提高我國燃?xì)忮仩t運(yùn)行效率，節(jié)能減排有著重要的工程意義。3.設(shè)計思路研究內(nèi)容1、 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容a) 燃?xì)忮仩t溫度控制系統(tǒng)設(shè)計；b) 含氧量控制系統(tǒng)設(shè)計；c) 鍋爐安全保護(hù)功能和數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能設(shè)計；d) 分時段控制方法設(shè)計；e) 系統(tǒng)通訊功能設(shè)計；f) 供熱鍋爐控制軟件設(shè)計并編程；g) 供熱鍋爐控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計。思路：1、熟悉供熱鍋爐工藝、工作流程及技術(shù)要求；2、根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，依據(jù)先進(jìn)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計原則，通過分析、方案比較，確定系統(tǒng)控制；3、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計：1）燃燒機(jī)控制電路設(shè)計；2）風(fēng)機(jī)電路設(shè)計；3）檢測電路設(shè)計；4）控制器設(shè)計。4、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計（監(jiān)控界面設(shè)計、趨勢圖設(shè)計、報警界面設(shè)計、報表設(shè)計等）。4.方案論證文獻(xiàn)資料法：文獻(xiàn)資料法主要用于與本課題有關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的收集、整理、分析和歸納，總結(jié)前人關(guān)于燃?xì)忮仩t控制系統(tǒng)設(shè)計的研究觀點(diǎn)，找到研究的不足，并提出本文的研究思路。此外，這一方法也用于控制系統(tǒng)基本理論的分析與回顧。描述性研究法：將已有的理論通過自己的理解，給予敘述并解釋出來。5.參考文獻(xiàn)[1]張萬志.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.[2]陶永華.新型PID控制及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[3]孫秀權(quán)，唐健等.鍋爐和工業(yè)鍋爐實(shí)用計算機(jī)控制技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1993.[4]崔樹楨，華志斌等.PLC在集中供熱首站自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].區(qū)域供熱,2010.3.[5]林明.基于PLC實(shí)現(xiàn)燃?xì)忮仩t的自動控制[J].區(qū)域供熱,2015.5.[6]任向民.工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].工程論壇,2005.12.[7]胡田.燃?xì)鉄崴仩t控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報,2016.5.[8]谷洋洋，李來春，張紹娟.基于智能PID控制的燃?xì)忮仩t燃燒控制系統(tǒng)研究[J].熱能動力工程,2015.5.[9]牛剛.自動化系統(tǒng)在燃?xì)忮仩t供熱中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息,2015.12.[10]郎術(shù)斌.基于PLC和組態(tài)王的熱水鍋爐控制系統(tǒng)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2005.8.[11]YAFIAGBEDZI,AZ.PEARSON,API-ControllerforDltributdDelaySystems[J].Automatica,198723(6),0221-06[12]HangCC.APerformancestudyofcontrolSystemswithDeadTime[J].IEEE.IECL1980,27-35[13]言穆昀，張慶國.釆用S7-200實(shí)現(xiàn)燃?xì)忮仩t自動控制[J].自動化與儀器儀表，1015.5.三、畢業(yè)設(shè)計工作進(jìn)度安排設(shè)計內(nèi)容周數(shù)完成情況導(dǎo)師簽字查找資料和論文構(gòu)思，初步確定論文題目第1周～第