【正文】 .................................................................................. 10 S7300PLC 程序的實現(xiàn) .................................................................................. 10 S7300PLC 硬件組態(tài) .......................................................................... 10 S7300PLC 主程序的實現(xiàn) .................................................................. 11 P、 I、 D 參數(shù)整定 ............................................................................... 17 結束語 .............................................................................................................................. 20 參考文獻 .......................................................................................................................... 21 致謝 …………………………………………………………………………………… ...22 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐內膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設計 1 1 引言 在經(jīng)濟科技日益進化的今天自動生產(chǎn)代替單純的手工勞動已是不可逆轉的歷史潮流，于是過程控制 這門課程被提上日程在經(jīng)濟科技日益進化的今天自動生產(chǎn)代替人工已是不可逆轉的歷史潮流－過程控制被提上日程。溫度控制具有很大的滯后性，在控制中難以得到理想的效果。前饋控制是在擾動影響到 被控對象前就將其通過補償消除掉。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程 。很顯然，這種控制是一種開環(huán)控制。 單純的前饋控制系統(tǒng)根據(jù)對干擾補償?shù)奶攸c，可分為動態(tài)前饋控制及靜態(tài)前饋控制。此時，前饋控制器的輸出量與輸入兩呈一定比例關系，而與時間因子 t 無關，前饋控制就成為靜態(tài)前饋控制。 （ 2）前饋控制屬 于“開環(huán)”控制系統(tǒng)。 一般的反饋控制系統(tǒng)均采用通用類型的 PID 控制器，而前饋控制器是專用的控制器，對于不同的對象特性，前饋控制器的形式將是不同的。 前饋反饋控制系統(tǒng) 單純的前饋往往不能很好的補償干擾，存在著不少局限性，主要是單純前饋不存在被控變量的反饋，即對于補償?shù)男Ч麤]有檢驗的手段。為了解決這一局限性，使得我們的控制系統(tǒng)能達到控制要求，可以將前饋與反饋結合起來使用，構成所謂前饋反饋控制系統(tǒng)。 （ 2）反饋回路的存在，降低了前饋控制模型的精度要求，為工程上實現(xiàn)比較簡單的通用型模型創(chuàng)造了條件。鍋爐外膽的循環(huán)水做為冷卻水，并且使冷卻水 流量做為一個主要擾動信號，用前饋控制器來補償其對對象的影響。 很明顯，在這個系統(tǒng)中外膽流量的變化將做為系統(tǒng)的主要擾動。圖 2 為前饋反饋控制系統(tǒng)方框圖。是 一種數(shù)字運算操作的 電子系統(tǒng)， 專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。西門子的 PLC 以極高的性能價格比，在國際、國內市場占有很大的份額，在我國的各行各業(yè)得到了廣泛的應用。但是因為本次設計所用到的設備是往年已經(jīng)準備好的所以這些我們不需要考慮。所用到的SM332 模塊訂貨號為： 6ES7 3325HD010AB0。模擬量輸入模塊的輸入信號一般是模擬量變送器輸出的標準量程的直流電壓、直流電流信號。圖 3 為 SM331 屬性設置。 （ 2） SM332 介紹 模擬量輸出模塊 SM332 用于將 CPU 傳送給它的數(shù)字轉換為成比例的電流信號或電壓信號，對執(zhí)行機構進行調節(jié)或控制，其主要組成部分是 D/A 轉換器。圖 4 為 SM332 屬性設置。 OB35 是定時循環(huán)中斷組織塊，在 CPU 屬性設置中可以設置它的中斷周期如圖 5所示。其中FB41 用于連續(xù)控制， FB42 用于步進控制， FB43 用于脈沖寬度調制?？刂破鞯墓δ芑谀M信號采樣控制器的 PID 控制算法，如果需要的話， FB41 可以用脈沖發(fā) 生器 FB43 進行擴展（本次設計就用到 FB43 做為擴展），產(chǎn)生脈沖寬度調制的輸出信號，來控制比例執(zhí)行機構的二級或三級控制器。 SP_INT:內部設定值輸入，取值范圍177。 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐內膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設計 8 D_SEL:為 1 時激活微分作用，反之禁止微分作用，默認值為 1。 LMN_LLM:控制器輸出下限值。 FB43 通過調制脈沖寬度，將輸入變量 INV（即 PID 控制器的輸出量 LMN）轉換為具有恒定周期的脈沖序列，該恒定周期時間 PER_TM 來設置， PER_TM 應與 CONT_C的采樣周期 CYCLE 相同。 INV:輸入變量，即 FB41 輸出的模擬量控制值 LMN。 （ 3） FC105， FC106 功能的介紹。在 STEP7 中我們可以用 FC105 和 FC106 來實現(xiàn)上述功能。 LO_LIM:輸入?yún)?shù)，實數(shù)，工程單位量程下限。 FC106 的為整數(shù)，可直 接傳送至 PQW 中。 （ 1）過程映像輸入 /輸出（ I/Q）。在下一 OB1 循環(huán)掃描開始時， CPU 將這些數(shù)值傳送到輸出模塊。 定時器相當于繼電器系統(tǒng)的時間繼電器。 計數(shù)器用來累計其計數(shù)脈沖上升沿的次數(shù)，有加計數(shù)器、減計數(shù)器和加減計數(shù)器。 DB 為數(shù)據(jù)塊， DBX 是數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù) 位， DBB、 DBW 和 DBD 分別是數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)字節(jié)、數(shù)據(jù)字和數(shù)據(jù)雙字。低端的 S7300CPU 的過程映像輸入、輸出區(qū)分別只有 128B，如果組態(tài)的模塊地址超出這一范圍，可以通過外設輸入?yún)^(qū)來訪問。數(shù)字量出來按位尋址外，還可以按字節(jié)、字和雙字尋址。 力控 Forcecontrol 簡介 力控 Forcecontrol 是使用最新的 32 位技術的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性。同樣流量信號也轉換成 4~20mA 的電流信號送入 S7300PLC 的 SM331 模塊。將電源模塊， CPU，數(shù)字量通訊模塊，模擬量通訊模塊等添加到導軌上。 S7300PLC 主程序的實現(xiàn) 在編寫程序之前我們先設計一個程序流程圖使得我們的思路更加清晰一些。程序如圖 9 圖 9 OB1 主程序 用一個起保?？刂齐娐房刂?PID 控制器。因此經(jīng)過 SM331 轉換后是存儲在 PIW 里。而經(jīng)過 FC105 轉換后的數(shù)值為浮點數(shù)，需要用一個雙字來存放。 圖 12 靜態(tài)前饋補償系數(shù) 接著我們通過運算得到流量的變化量即流量擾動，如圖 13 所示。在編程中我們應該注意使用數(shù)學函數(shù)時不能將雙精度整數(shù)和浮點數(shù)搞混，以免發(fā)生數(shù)值輸出上的錯誤。 接下來我們要將 FB41 的輸出接入脈沖發(fā)生器 FB43 轉換成脈沖序列控制繼電器的通斷。在程序中 FB41 和 FB43 的各個參數(shù)在 DB41 和 DB43 中設置。 圖 17 為 DB43 中的主要設置。 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐內膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設計 17 圖 17 DB43 塊 圖 18 為 DB41 的設置。所以將 SP_INT 設定為 176。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。 二 種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。 （ 2）對于比例積分來說，先將積分時間無限大，按純比例作用正定比例度。 （ 2） 系統(tǒng)偏差大，并且趨于非周期過程，需減小比例度。 （ 6） 曲線震蕩頻繁，可以適當減少微分時間。根據(jù)經(jīng)驗值，我們首先將 P 設為 60， I 設為 30S， D 設為 20S。在整定 P、 I、 D 參數(shù)時我們將 D 參數(shù)基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐內膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設計 19 設大加強微分作用，一是起到一個提前調節(jié)作用；二是使得 PID 輸出有一定震蕩，使得當溫度接近設定值時通斷頻繁一點。初始值是 50176。 圖 20 流量溫度曲線 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐內膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設計 20 圖 20 中右邊的波形為外膽冷卻水流量值，可一看到在流量波動時對溫度曲線沒有產(chǎn)生太大影響，可見前饋補償起到一定作用。穩(wěn)態(tài)誤差在 176。 (1)在我們做設計時由于試驗設備都是以前已經(jīng)準備好的，因此在設計時直接使用。這些在真的工程項目設計中都是非常重要的。但是由于溫度對象的特殊性而沒有測量出其對象傳遞函數(shù)?？梢娫谠O計中一個小疏忽都可能造成很嚴重的錯誤。 這 次設計結束了，我們通過這次設計學到了一些工程實際中才能掌握的技能。因此在今后的學習生活中我們也有了自己明確的奮斗方向，會更加努力的向著自己的目標前進。 此次畢業(yè)設計圓滿完成，這與因老師的指導是密不