【正文】 感謝自動(dòng)化學(xué)院的所有老師，在我大學(xué)四年間的亦師亦友讓我終生難忘。同時(shí)我也深刻的認(rèn)識(shí)到，在對(duì)待一個(gè)新事物時(shí)，一定要從 全局考慮，完成一步之后再作下一步，這樣才更加有實(shí) 效 。因此我 們可以通過這次設(shè)計(jì)得出符合第二章的結(jié)論：前饋 反饋控制系統(tǒng)綜合了前饋和反饋的長處，既能通過前饋克服主要擾動(dòng)，又能通過反饋克服次要擾動(dòng)，可以取得較單一的前饋或反饋控制系統(tǒng)要好的控制效果。待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，并使被控參數(shù)等于給定值時(shí)，記錄相應(yīng)的擾動(dòng)量 F0和調(diào)節(jié)器輸出 u0。 圖 新建 畫面 圖 新建 變量 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 組態(tài)的建立過程 本設(shè)計(jì)的組態(tài)建立過程大致可以分為四個(gè)步驟： ； 詞典； ； 。 用組態(tài)軟件構(gòu)造“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”的好處之一就是能大大縮短開發(fā)時(shí)間，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量?；蛘邔?FB41 輸出的浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成 0～ 27648 的數(shù)。創(chuàng)建好的新項(xiàng)目或者打開的一個(gè)項(xiàng)目窗口如下圖 所示，各個(gè)區(qū)域有與之對(duì)應(yīng)的功能： 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 Step 在這里要特別介紹一下塊文件夾，塊文件夾里儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)通常有邏輯塊、 數(shù) 據(jù)塊(DB)、 系統(tǒng)數(shù)據(jù) (雙擊該對(duì)象將顯示一個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊 (SDB)列表 )、 變量表 (用于監(jiān)視和修改變量 )。接線時(shí)，一般先接各個(gè)設(shè)備的通訊線再接好電源線，由于各個(gè)孔的過流過載特性不同，在接線之前，一定要斷開電源，檢查無誤才可以通電。 Pt100 鉑熱電阻溫度 傳感器 在 200～ +420℃ 的測(cè)量精度非常高甚至是測(cè)溫的基準(zhǔn)元件，其抗振性耐溫耐壓特性也很出色，因此 本設(shè)計(jì) 裝置中采用了 Pt100 鉑熱電阻溫度 傳感器來檢測(cè)鍋爐 內(nèi)膽的 水溫 。 I/O額定負(fù)載電壓為 24V DC,輸入信號(hào)“ 1”高電平為 11～ 30V，信號(hào)“ 0”低電平為 3～ +5V， I/O 通過光耦與背板總線隔離，在額定輸入電壓下，輸入延遲為 ～ ，此外輸出還具有電子短路保護(hù)功能。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 主 /從接口安全型 CPU： CPU 315F2DP。一條導(dǎo)軌共有 11 個(gè)槽號(hào)： 1號(hào)槽至 11號(hào)槽， S7編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時(shí)，電源 模塊 ， CPU 模塊 和 接口模塊 分別 置于 導(dǎo)軌的 1 號(hào)槽、 2號(hào)槽和 3 號(hào)槽上 ， 其中 4 號(hào)槽至 11 號(hào)槽可以隨意放置除電源 模塊 、 CPU 模塊 和 接口模塊 以外的其他模塊。 70 年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展， PLC 從簡(jiǎn)單的 開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到 了 數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域，真正成為電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置， 它被稱作 可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PC（ Programmable Controller）。 顯然的是，前饋不管 加在 了哪個(gè)位置，都 構(gòu)成 不了 閉合回路， 系統(tǒng)的特征式維持 不變， 也就是說前饋并沒有影響到 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 ；引入反饋控制后，前饋控制中的完全補(bǔ)償條件也沒有改變；我們可以在整定參數(shù)的時(shí)候利用到這兩個(gè)特點(diǎn)。 面向?qū)Ｒ粚?duì)象使用；因?yàn)榍梆伩刂破魇菫榱搜a(bǔ)償擾動(dòng)通道輸出而設(shè)計(jì)的，一種前饋控制器只針對(duì)一種擾動(dòng)，如果要針對(duì)多個(gè)擾動(dòng)就需要設(shè)計(jì)多個(gè)不同前饋控制器來實(shí)現(xiàn)。 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)。 PLC。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。 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 。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。 靜態(tài)前饋控制是指在足夠穩(wěn)定的工況下對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，此時(shí)前饋控制器的輸出和輸入是一比例關(guān)系，而跟時(shí)間 t沒有關(guān)系；也就是說此時(shí)的前饋控制器傳遞函數(shù) Gff(s)是一個(gè)靜態(tài)的系數(shù) Kf，故稱為靜態(tài)前饋控制。 一般前饋 反饋控制系統(tǒng)的原理圖 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 由前饋 反饋控制的概念及原理圖可以知道 系統(tǒng)中需要測(cè)量的信號(hào) 主要由被控量跟擾動(dòng)信號(hào) 。與一般前饋 反饋 控制系統(tǒng) 不同，基于 S7300的鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)的前饋調(diào)節(jié)器跟反饋調(diào)節(jié)器并不是分開的，而是都由S7300PLC 來實(shí)現(xiàn)的，因此我們可以得到鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖： 圖 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)框圖 由鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋 反饋控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖可以看出本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)主要有： 連接系統(tǒng)硬件設(shè)備； 編寫 PLC 前饋與 PID 模塊程序； 繪制組態(tài)界面并建立連接； 整定各項(xiàng)參數(shù)得出結(jié)論。 可編程控制器具有 系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易； 編程簡(jiǎn)單（采用簡(jiǎn)單明了的梯形圖、邏輯圖和語句表等編程語言）、使用方便，； 對(duì)工作環(huán)境要求不高 ，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)等特點(diǎn) PLC 由于高可靠性而 運(yùn)用廣泛，生產(chǎn) PLC 的廠家也有很多，其中不乏西門子（ SIMATIC） ，三菱 （ Mitsubishi Electric） ， 羅克 韋爾 （ AB） 等大公司，它們的產(chǎn)品規(guī)格性能，適用場(chǎng)合有大同小異的也有截然不同的，以西門子公司為例就有 LOGO，200,300,400,1200 等多個(gè)系列。 革新的 標(biāo)準(zhǔn) 型 CPU： CPU 31 CPU 31 CPU 3152DP。按輸出方式不同 SM322 又可以分為晶體管輸出（直流輸出模塊）、可控硅輸出（交流輸出模塊）、繼電器觸點(diǎn)輸出（交直流兩用輸出模塊）。 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)） 9 溫度傳感器、變送器 溫度傳感器（ temperature transducer） 是 可以檢測(cè)溫度并將其轉(zhuǎn)換為可用輸出信號(hào) 的儀器 。 其 采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式，工作時(shí)需提供 24V直流電源 ，可以測(cè)量的 流量范圍 是 ～ ，測(cè)量精度為 精度： %，結(jié)果 輸出 也是 4～20mA 直流電流 。 Step 7 提供 了各種版本以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求其中STEP 7 Micro/DOS、 STEP 7 Micro/WIN 是用于 S7200PLC 系列的編程和組態(tài)軟件包；STEP 7 Lite 適用于 S7300、 C7系列 PLC、 ET200X 和 ET200S 系列分布式 I/O的編程和組態(tài)軟件包； 而 STEP 7 Basis 適用于 S7300/400、 M7300/400 和 C7 系列的編程和組態(tài)軟件包。 由 圖 鍋爐內(nèi) 膽水溫前饋 反饋控制的系統(tǒng)框圖可以知道，我們的程序的功能主要包括各模擬量輸入輸出，標(biāo)度變換和歸一化處理，以及兩個(gè)控制器（前饋和反饋）。 它們 是在自動(dòng)控制 系統(tǒng) 的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境一級(jí) ，使用靈活的組態(tài)方式，是 為用戶迅速建設(shè)工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的軟件工具。D)的 WinCC 以及 北京亞控科技發(fā)展有限公司 的 組態(tài)王（ KingView）等等。開環(huán)整定法適用于在系統(tǒng)中其他擾動(dòng)不占主要地位的場(chǎng)合，不然有較大偏差。其次整定積分，如果溫度 曲線偏離 而且 回復(fù)慢 的話，就要減少積分時(shí)間；若是 曲線波動(dòng)周期長， 則要增加積分時(shí)間；最后整定微分，如果 曲線振蕩頻率快， 則減小微分時(shí)間；如果曲線的動(dòng)差大而且波動(dòng)得慢，則 微分時(shí)間應(yīng) 該 加長 。其次在整定參數(shù)的過程中，出現(xiàn)了即使參數(shù)相同但控制效果也不一的情況，基于時(shí)間有限我沒有去深究是系統(tǒng)可靠性還是溫度范圍的關(guān)系；在以后的學(xué)習(xí)工作中應(yīng)該尋根問底解決類似的問題。父母是非常勤勞樸實(shí)善良的人，全身心信任我，為我而驕傲。如果與曾經(jīng)的美景中駐足不前，只會(huì)讓我們失去奔向下一站的勇氣，接下來，我要開始朝新的方向努力不管是工作還是學(xué)習(xí)，嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)，過有意義的生活。四年來，我愛校園的春花與秋露，愛夏天的綠蔭和冬 日的暖陽；我愛圖書館的那片寧靜，愛游走在書架上信手閑翻；我也愛操場(chǎng)的熱鬧，愛與小伙伴運(yùn)動(dòng)時(shí)揮灑的汗水；我更愛坐在教室里聽老師們授課，他們使我收獲了許多知識(shí)。我深知在四年的大學(xué)生涯中學(xué)習(xí)的知識(shí)不過林中一隅，冰山一角，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中展現(xiàn)的知識(shí)就更是少之又少了。值得注意的是，很多工業(yè)過程都不允許整定參數(shù)過程中出現(xiàn)震蕩，因此新手最好能在有經(jīng)驗(yàn)的人指導(dǎo)下進(jìn)行整定過程。整定時(shí)， KF 由小到大調(diào)節(jié)，觀察前饋補(bǔ)償?shù)淖饔?，直至被控參?shù)回到給定值上，即直至完全補(bǔ)償為止。組態(tài)王具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（ 1） 方便實(shí)用的工程管理 ；（ 2） 集成的開發(fā)環(huán)境 ；（ 3） 功能強(qiáng) 大、易用的繪圖工具 （