【正文】 ...................................................... 5 S7300PLC 基本介紹 ............................................................................ 5 S7300 模塊說明 .................................................................................. 5 S7300 組織塊說明 ............................................................................... 7 S7300 功能塊說明 ............................................................................... 7 S7300 系統(tǒng)存儲區(qū)分類 ....................................................................... 9 I/O 模塊的地址分配 .............................................................................. 9 STEP7 簡介 .......................................................................................... 10 力控組 態(tài)軟件 簡介 .............................................................................. 10 4 鍋爐 流量 水溫前饋反饋控制系統(tǒng)的實現(xiàn) ................................................................. 10 模擬量信號采集 .............................................................................................. 10 S7300PLC 程序的實現(xiàn) .................................................................................. 11 S7300PLC 硬件組態(tài) .......................................................................... 11 S7300PLC 主程序的實現(xiàn) .................................................................. 11 P、 I、 D 參數(shù)整定 ............................................................................... 18 結(jié)束語 .............................................................................................................................. 22 參考文獻 .......................................................................................................................... 23 致謝 …………………………………………………………………………………… ...23 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐流量 溫度前饋 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計 1 1 引言 在過程控制中溫度控制應(yīng)用相當廣泛。因此在這次設(shè)計中我們用前饋控制方式來克服流量的擾動使得溫度控制精度更加精確。 2 任務(wù)分析及控制方案的選擇 前饋控制系統(tǒng) 我們把按照干擾量的變化來補償其對被控變量的影響，從而達到被控量完全不受干擾影響的控制方式稱為前饋控制，簡稱 FFC（ Feed Forward Control）。 （ 2）靜態(tài)前饋控制 在有些實際生產(chǎn)過程中，并沒有動態(tài)前饋控制那樣高的補償要求，而只需要在穩(wěn)定工況下實現(xiàn)對干擾量的補償。 （ 3）前饋控制使用的是對象特性而定的“專用”控制器。因此，一個固定的前饋模型難以獲得良好的控制品質(zhì)。在設(shè)計中我們需要在內(nèi)膽內(nèi)注滿水，水的溫度做為我們的控制對象。 前饋－反饋控 制環(huán)節(jié)可由電磁流量傳感器、計算機、接觸器、加熱器、組成前饋補償系統(tǒng)，計算機、接觸器、加熱器、溫度傳感器組成反饋加熱系統(tǒng)，即主要由計算機、接觸器、加熱器、電磁流量傳感器、溫度傳感器組成前饋反饋控制系統(tǒng)。 S7300PLC 說明 S7300PLC 基本介紹 本次設(shè)計我們用的是德國西門子公司的 S7300 PLC?？梢越邮?0~20mA 和 4~20mA 的電流信號，精度為 15 位。然后在組態(tài)時在屬性對話框內(nèi)設(shè)置測量范圍和型 號。例如我們設(shè)計中用到的調(diào)節(jié)閥應(yīng)該用電流型 4~20mA 電流信號在選擇時應(yīng)該按圖 4 所示 來選擇，否則會出現(xiàn)執(zhí)行器輸入信號錯誤從而影響控制系統(tǒng)運行。因此我們需要用到 FB41 和 FB43 模塊。 MAN_ON:為 1 時控制循環(huán)將被中斷，手動值被設(shè)置為操作值。 LMN:浮點格式的控制器輸出值。在 PER_TM 周期內(nèi)的 P_B_TM 越小則采樣頻率越高，即控制精度越高。但是 FB41 處理這些數(shù)值之前需要經(jīng)過一個量程轉(zhuǎn)換將 0~27648 的數(shù)值轉(zhuǎn)換成一個浮點數(shù)方能輸入 FB41 進行處理。 RET_VAL:輸出參數(shù)，返回值。在每次執(zhí)行 OB1 掃描循環(huán)程序之前， CPU 將輸入模塊的輸入輸入數(shù)值復制到過程映像輸入表中。時間值可以用二進制或 BCD 碼方式讀取。 外設(shè)輸入（ PI）和外設(shè)輸出（ PQ）區(qū)允許直接訪問本地的和分布式的輸入輸出模塊。 表 1 I/O 分配表 機架號 模塊類型 槽號 4 5 6 7 8 9 10 11 0 數(shù)字量 0~3 4~7 8~11 12~15 16~19 20~23 24~27 28~31 模擬量 256~271 272~287 288~303 304~319 320~335 336~351 352~367 368~383 1 數(shù)字量 32~35 36~39 40~43 44~47 48~51 52~55 56~59 60~63 模擬量 384~399 400~415 416~431 432~447 448~463 464~479 480~495 496~511 2 數(shù)字量 64~67 68~71 72~75 76~79 80~83 84~87 88~91 92~95 模擬量 512~527 528~543 544~559 560~575 576~591 592~607 608~623 624~639 3 數(shù)字量 96~99 100~103 104~107 108~111 112~115 116~119 120~123 124~127 模擬量 640~655 656~671 672~687 688~703 704~719 720~735 736~751 752~767 STEP7 簡介 西門子 STEP7是用于 SIMATIC S7300/400站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標準軟件，可使用梯形圖邏輯、功能塊圖和語句表進行編程操作。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。 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 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐流量 溫度前饋 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計 12 圖 7 程序流程圖 由于本次設(shè)計沒有涉及到復雜的數(shù)字量處理，而主要的 PID 算法實現(xiàn)在 OB35 定時中斷組織塊里實現(xiàn)，所以在 OB1 中需要實現(xiàn) PID 控制及手動控制是否運行的程序就可以了。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。在這里我們需要用到 PID 運算控制塊 FB41，如圖 13 所示 基于 SIEMENS S7300PLC 的鍋爐流量 溫度前饋 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計 16 圖 13 PID 控制和實現(xiàn)前饋補償 在 FB41 中采用數(shù)據(jù)塊尋址的方式，具體參數(shù)地址見 DB41 數(shù)據(jù)塊， MD12 為前饋補償?shù)囊耄?LMN 端（ )為 PID 運算的輸出這個輸出為 0~100 的浮點數(shù)。根據(jù)這些個地址我們在組態(tài)軟件中也可以通過這些地址檢測到控制過程中各個值得變化情況。同樣首先將 MAN_ON 設(shè)置為 FALSE。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù) 未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。得到滿意曲線后，將比例度放大（ 10～ 20） %，將積分時間由大到小加入，直到獲得滿意曲線。 在整定 PID 參數(shù)過程中由于加熱絲功率相對鍋爐較大（ ）。圖 18 為 PID 作用下的溫度曲線?？梢钥闯龀{(diào)在 1176。穩(wěn)態(tài)誤差在 176。這些在真的工程項目設(shè)計中都是非常重要的?？梢娫谠O(shè)計中一個小疏忽都可能造成很嚴重的錯誤。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。