【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目： 基于 S7300 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系設(shè)計(jì)（組態(tài)） （英文） ： Design of Feedforward and Feedback Control Systems Based on S7300 Boiler Water Temperature (Configuration) 院 別： 自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2021 年 4 月 基于 S7300 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（組態(tài)） 摘要 溫度是常見(jiàn)的過(guò)程參數(shù)之一，許多的生產(chǎn)過(guò)程都離不開(kāi)對(duì)溫度的控制，溫度的控制往往是對(duì)加熱和冷卻的平衡，鍋爐正是這樣的系統(tǒng)，當(dāng)加熱大于冷卻時(shí)整個(gè)系統(tǒng)升溫；反之則降溫；二者若是趨于相等就可以使溫度趨于穩(wěn)定。若是采用單純的反饋控制對(duì)鍋爐內(nèi)膽水溫進(jìn)行控制，由于流量變化快而溫度控制滯后大就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性較差，不能取得理想的控 制效果。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法就是加入對(duì)主要擾動(dòng)流量的前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)構(gòu)成鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)，使得流量的變化能夠迅速得到補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 近年來(lái)，可編程控制器（ PLC）依托著可靠性高，抗干擾，功能強(qiáng)大等特點(diǎn)得到了廣泛的運(yùn)用，隨著生產(chǎn)和編程的技術(shù)不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的控制方式得以在 PLC上實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)將圍繞西門子 S7300 PLC 從前饋 反饋控制系統(tǒng)的介紹、 PLC 及測(cè)量變送儀表設(shè)備的選擇、軟件的展示及組態(tài)編程這三個(gè)方面來(lái)闡述鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，力求展示出前饋 反饋控制系統(tǒng)的 特點(diǎn)。通過(guò)本設(shè)計(jì)可以觀測(cè)到前饋 反饋控制系統(tǒng)在以流量變化為主要擾動(dòng)的情況下對(duì)鍋爐內(nèi)膽的水溫可以取得較好的控制效果。 關(guān)鍵詞 ： 前饋 反饋控制； PLC； 溫度 Design of Feedforward and Feedback Control Systems Based on S7300 Boiler Water Temperature (Configuration) ABSTRACT Temperature is one of the mon process parameters , many production processes are inseparable from the temperature control , temperature control is often the balance of heating and cooling , the boiler system is such that when the heating temperature is greater than the cooling of the entire system 。 otherwise cool 。 both tend to be equal if you can make the temperature to stabilize. If using a simple feedback control to control the temperature of the boiler tank ,due to rapid changes in flow and temperature control will lead to a large hysteresis stability, rapid poor system can not achieve the desired control effect. To solve this problem is to add a feedforward flow of former major disturbance feedforward pensation constitutes a part of the interior temperature of the boiler a feedback control system, making changes in flow can be pensated quickly , improve the response speed of the system. In recent years , programmable logic controller (PLC) relying on high reliability , interference, and powerful features have been widely used , with production and programming technology advances , more and more control to the PLC achieved. This design will focus on Siemens S7300 PLC feedforward feedback control system introduction, select PLC transmission instruments and measuring equipment , software, display and programming of these three aspects to elaborate boiler water tank feedforward feedback control system design , and strive to demonstrate feedforward feedback control system characteristics. This design can be seen through the feedforward feedback control system to flow in the case of major disturbances in the water tank of the boiler can achieve better control effect. Keywords: Feedforward and feedback control。 PLC。Temperature 目錄 1 緒論 ................................................................... 1 2 基本背景知識(shí) ........................................................... 2 前饋 反饋控制 ..................................................... 2 前饋控制系統(tǒng) ................................................. 2 前饋 反饋控制系統(tǒng) ............................................ 3 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 ...................................................... 4 3 控制系統(tǒng)硬件 ........................................................... 6 控制設(shè)備 .......................................................... 6 PLC 基本介紹 .................................................. 6 S7300 PLC CPU 模塊說(shuō)明 ....................................... 7 S7300 PLC 信號(hào)模塊（ SM）說(shuō)明 ................................. 8 測(cè)量變送設(shè)備 ...................................................... 9 溫度傳感器、變送器 ........................................... 9 流量計(jì) ....................................................... 9 4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 ........................................................ 10 系統(tǒng)裝置接線 ..................................................... 10 模擬量信號(hào)采集 ................................................... 11 西門子 Step 7 編程軟件的簡(jiǎn)介 ...................................... 11 PLC 程序的編寫(xiě) .................................................... 15 5 組態(tài)的建立過(guò)程 ........................................................ 19 組態(tài)軟件介紹 ..................................................... 19 組態(tài)的建立過(guò)程 ................................................... 24 控制參數(shù)的整定 ................................................... 28 結(jié)語(yǔ) .................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ................................................................ 32 致謝 .................................................................... 33 基于 s7300 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（組態(tài)） 1 1 緒論 自動(dòng)化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的 顯著標(biāo)志 和 重要條件之一，自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人 們從繁瑣重復(fù)的體力勞動(dòng)或者不安全 的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能夠 擴(kuò)展人 類各種 器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率， 對(duì)促進(jìn)人類進(jìn)步大有裨益 。因此，越來(lái)越多場(chǎng)合的自動(dòng)化改造被提上了日程。 過(guò)程控制是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。過(guò)程控制是指針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位、成分和物性等工藝參數(shù)進(jìn)行控制其中，溫度是最常見(jiàn)的控制對(duì)象之一，具有特別的意義，例如在發(fā)酵過(guò)程中溫度決定了酵母菌的繁殖速度及釀造物的質(zhì)量；在水族館中，水溫會(huì)影響溶氧量和水生物的生長(zhǎng)情況；在冶金行業(yè)里，溫度更是決定制品純度成色的 重要因素。但溫度作為被控量的話不僅滯后大而且往往還存在著流量、液位等多種擾動(dòng)，因此如何克服擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的溫度控制是自動(dòng)化工程師們努力研究的方向之一。 PLC 即可編程控制器是一種專用工控機(jī)，它的存儲(chǔ)器是可以進(jìn)行編程的，在它的內(nèi)部?jī)?chǔ)存和執(zhí)行各種指令如：邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)等。它支持?jǐn)?shù)字量或者模擬量的輸入或輸出，可以控制多種生產(chǎn)過(guò)程。 本設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用計(jì)算 機(jī)、 西門子 S7300PLC、 水泵、溫度檢測(cè) 、流量變送器、 溫度變送器、 鍋爐等設(shè)備綜合使用了計(jì)算機(jī)及 PLC編程、控制算法設(shè)計(jì)、過(guò)程控制技術(shù)、工控現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 、電氣線路設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)在求是教儀上實(shí)現(xiàn)基于 S7300 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)。拋磚引玉，力求展示出前饋 反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，為成為一名合格的自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生打下基礎(chǔ)。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 2 基本背景知識(shí) 前饋 反饋控制 前饋控制系統(tǒng) 前饋控制，簡(jiǎn)稱 FFC（ Feed Forward Control）是一種開(kāi)環(huán)的控制方式，它能根據(jù)干擾量的變化補(bǔ)償干擾量對(duì)被控量的影響， 其特點(diǎn)是當(dāng)擾動(dòng)產(chǎn)生后，被控變量還未發(fā)生變化以前， 就能 根據(jù)擾動(dòng)的大小進(jìn)行控制，以補(bǔ)償擾動(dòng) 產(chǎn)生的 影響 ,在理想狀態(tài)的前饋控制甚至可以實(shí)現(xiàn) 無(wú)差補(bǔ)償。前饋控制的系統(tǒng)框圖如圖 ： 圖 前饋控制系統(tǒng)框圖 圖 上面那條支路為干擾通道支路，下面的支路是控制通道支路，因此，前饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： )()()( sG pcsG ffsG pdRY ??? (公式 ) 當(dāng)滿足以下兩式時(shí)系統(tǒng)對(duì) R干擾可以實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償： 0?R , 0?Y 所以可以求得前饋控制器的傳遞函數(shù)為： )( )s()( sGpcGpdsGff ? （公式 ） 根據(jù)公式 ，起到了補(bǔ)償擾動(dòng)的作用。按照