【正文】 2 基本背景知識 前饋 反饋控制 前饋控制系統(tǒng) 前饋控制，簡稱 FFC（ Feed Forward Control）是一種開環(huán)的控制方式，它能根據(jù)干擾量的變化補(bǔ)償干擾量對被控量的影響， 其特點是當(dāng)擾動產(chǎn)生后，被控變量還未發(fā)生變化以前， 就能 根據(jù)擾動的大小進(jìn)行控制，以補(bǔ)償擾動 產(chǎn)生的 影響 ,在理想狀態(tài)的前饋控制甚至可以實現(xiàn)無差 補(bǔ)償。 PLC 即可編程控制器是一種專用工控機(jī)，它的存儲器是可以進(jìn)行編程的，在它的內(nèi)部儲存和執(zhí)行各種指令如：邏輯運算、順序運算、計時計數(shù)等。因此，越來越多場合的自動化改造被提上了日程。 otherwise cool 。 近年來，可編程控制器（ PLC）依托著可靠性高，抗干擾，功能強(qiáng)大等特點得到了廣泛的運用，隨著生產(chǎn)和編程的技術(shù)不斷進(jìn)步，越來越多的控制方式得以在 PLC 上實現(xiàn)。 畢 業(yè) 設(shè) 計（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（組態(tài)） （英文） ： Design of Feedforward and Feedback Control Systems Based on S7300 Boiler Water Temperature (Configuration) 院 別： 自動化學(xué)院 專 業(yè)： 自動化 姓 名： 肖 奎 學(xué) 號： 2020104843020 指導(dǎo)教師： 李 虎 山 日 期： 2020 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（組態(tài)） 摘要 溫度是常見的過程參數(shù)之一，許多的生產(chǎn)過程都離不開對溫度的控制，溫度的控制往往是對加熱和冷卻的平衡，鍋爐正是這樣的系統(tǒng)，當(dāng)加熱大于冷卻時整個系統(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。本設(shè)計將圍繞西門子 S7300 PLC 從前饋 反饋控制系統(tǒng)的介紹、 PLC 及測量變送儀表設(shè)備的選擇、軟件的展示及組態(tài)編程這三個方面來闡述鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計，力求展示出前饋 反饋控制系統(tǒng)的特點 。 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。 過程控制是生產(chǎn)過程自動化的簡稱，是自動化技術(shù)的重要組成部分。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)過程。前饋控制的系統(tǒng)框圖如圖 所示： 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 p csG f fsG p dRY ??? (公式 ) 當(dāng)滿足以下兩式時系統(tǒng)對 R干擾可以實現(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 中的負(fù)號可以看出控制器的作用跟擾動的作用方向是相反的，起到了補(bǔ)償擾動的作用。 下面是一些前饋控制區(qū)別于其他控制方式的特點： 克服干擾的響應(yīng)速度快；前饋控制器在擾動產(chǎn)生的時刻馬上就可以運算出補(bǔ)償值，它的響應(yīng)速度比通常比反饋控制要快。反饋系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，它 引入 了 被 控 變量的變化作為輸入量 的參考依據(jù)，系統(tǒng)因此獲得了一定的自適應(yīng)能力。反饋控制 調(diào)節(jié)器：對被 控 量進(jìn)行調(diào)節(jié)； 執(zhí)行器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) ：直接作用于擾動和被控量的設(shè)備； 擾動通道對象：擾動信號通過該通道對被調(diào)量產(chǎn)生影響； 控制通道對象：調(diào)節(jié)量通過該通道對被調(diào)量進(jìn)行調(diào)節(jié) 。由圖 2可以看出該溫度主要由兩個因素共同決定一個是水的流量，流量加大，溫度降低；另一個是加熱管的基于 s7300 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計（組態(tài)） 5 功率，功率加大，溫度升高。但當(dāng)時 該控制器 只具備進(jìn)行邏輯運算的能力 ，所以稱它 為可編程邏輯控制器，簡稱 為 PLC（ Programmable Logic Controller）。 PLC作為 集自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已 經(jīng) 躍居 至 工業(yè)自動化三大支柱（ PLC、 ROBOT、 CAD/CAM）的首位。 各個 模塊都是獨立的，每個模塊都 具備 一個總線連接器， 用以 插在各 個 模塊的背后 ， 可以通 過 U 形總線 把它們 緊密固定在西門子 S7300 的標(biāo)準(zhǔn)軌道上 。 目前 S7300 的 CPU 模塊大致可以分為以下幾類： 緊湊 型 CPU： CPU 312C、 CPU 313C、 CPU 314C2DP 等 。 大容量高端型 CPU： CPU 3172DP、 CPU 3182DP。 S7300 PLC 常用的數(shù)字量模塊有數(shù)字量輸入模塊 SM32數(shù)字量輸出模塊 SM322 和數(shù)字量輸入 /輸出模塊 SM323： 數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場過程送來的數(shù)字量電平 轉(zhuǎn)換成 PLC 的內(nèi)部信號電平， SM321有四種型號可選：直流 16 點輸入、直流 32點輸入、交流 16 點輸入、交流 8點輸入。 數(shù)字量輸入 /輸出模塊 SM323 有兩種類型：一種帶 8個共地輸入端和 8個共地輸出端，另一種帶 16 個共地輸入端和 16 個共地輸出端，二者特性相同。 模擬量輸出（簡稱 AO）模塊 SM332 有 3325HB0 3325HD0 3325HF00、 3327ND02四種分別支持 4（同步模式）點的模擬量輸出。 按照 測量 方式可分為接觸式和非接觸式兩種類型；根據(jù) 傳感器的材料和電子元器件的特性 也可以劃分成兩種類型即 熱電阻 式 和熱電偶 式 。 電磁流量計的 工 作電壓為 220V，可以測量的流量范圍是 0～ ，測量 精度 是 %，測量結(jié)果 輸出 為 4～ 20mA 的直流電流 。下圖為基于 S7300 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)的接線圖： 圖 硬件接線圖 kingview 上位機(jī) 鍋 爐 測 量 變 送 器 執(zhí)行器 P L C 流量 溫度 AI AO TCP/IP 基于 s7300 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計（組態(tài)） 11 由圖 可知，接線孔主要分為兩類：第一類是電源類，即三相電源輸出孔、單相電源輸出孔、各裝置的電源輸入孔；第二類是信號類，即 4～ 20mA