【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(jié)束語 .............................................................................................................................. 20 參考文獻 .......................................................................................................................... 21 致謝 …………………………………………………………………………………… ...22 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐內(nèi)膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)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(guān)系，而與時間因子 t 無關(guān)，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(jié)合起來使用，構(gòu)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(yīng)用而設(shè)計的。西門子的 PLC 以極高的性能價格比，在國際、國內(nèi)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(yīng)用。但是因為本次設(shè)計所用到的設(shè)備是往年已經(jīng)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓、直流電流信號。圖 3 為 SM331 屬性設(shè)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(zhuǎn)換為成比例的電流信號或電壓信號，對執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)節(jié)或控制，其主要組成部分是 D/A 轉(zhuǎn)換器。圖 4 為 SM332 屬性設(shè)置。 OB35 是定時循環(huán)中斷組織塊，在 CPU 屬性設(shè)置中可以設(shè)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(diào)制。控制器的功能基于模擬信號采樣控制器的 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(shè)計就用到 FB43 做為擴展），產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制的輸出信號，來控制比例執(zhí)行機構(gòu)的二級或三級控制器。 SP_INT:內(nèi)部設(shè)定值輸入，取值范圍177。 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐內(nèi)膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 8 D_SEL:為 1 時激活微分作用，反之禁止微分作用，默認(rèn)值為 1。 LMN_LLM:控制器輸出下限值。 FB43 通過調(diào)制脈沖寬度，將輸入變量 INV（即 PID 控制器的輸出量 LMN）轉(zhuǎn)換為具有恒定周期的脈沖序列，該恒定周期時間 PER_TM 來設(shè)置， PER_TM 應(yīng)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(dāng)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(shè)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(shù)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(zhuǎn)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(dǎo)軌上。 S7300PLC 主程序的實現(xiàn) 在編寫程序之前我們先設(shè)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(zhuǎn)換后是存儲在 PIW 里。而經(jīng)過 FC105 轉(zhuǎn)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(yīng)該注意使用數(shù)學(xué)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(zhuǎn)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(shè)置。 圖 17 為 DB43 中的主要設(shè)置。 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐內(nèi)膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 17 圖 17 DB43 塊 圖 18 為 DB41 的設(shè)置。所以將 SP_INT 設(shè)定為 176。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(dāng)減少微分時間。根據(jù)經(jīng)驗值，我們首先將 P 設(shè)為 60， I 設(shè)為 30S， D 設(shè)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(nèi)膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 19 設(shè)大加強微分作用，一是起到一個提前調(diào)節(jié)作用；二是使得 PID 輸出有一定震蕩，使得當(dāng)溫度接近設(shè)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(nèi)膽水溫前饋 反饋控制系統(tǒng)軟件設(shè)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(shè)計時由于試驗設(shè)備都是以前已經(jīng)準(zhǔn)備好的，因此在設(shè)計時直接使用。這些在真的工程項目設(shè)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)。可見在設(shè)計中一個小疏忽都可能造成很嚴(yán)重的錯誤。 這 次設(shè)計結(jié)束了，我們通過這次設(shè)計學(xué)到了一些工程實際中才能掌握的技能。因此在今后的學(xué)習(xí)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(biāo)前進。 此次畢業(yè)設(shè)計圓滿完成，這與因老師的指導(dǎo)是密不