畢業(yè)論文-基于s7-300鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋-反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（組態(tài)）

畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（組態(tài)）（英文）DESIGNOFFEEDFORWARDANDFEEDBACKCONTROLSYSTEMSBASEDONS7300BOILERWATERTEMPERATURECONFIGURATION院別自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師日期2014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(jì)（組態(tài)）摘要溫度是常見(jiàn)的過(guò)程參數(shù)之一，許多的生產(chǎn)過(guò)程都離不開(kāi)對(duì)溫度的控制，溫度的控制往往是對(duì)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(shí)整個(gè)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。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。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法就是加入對(duì)主要擾動(dòng)流量的前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)構(gòu)成鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋反饋控制系統(tǒng)，使得流量的變化能夠迅速得到補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。近年來(lái)，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(diǎn)得到了廣泛的運(yùn)用，隨著生產(chǎn)和編程的技術(shù)不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的控制方式得以在PLC上實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)將圍繞西門子S7300PLC從前饋反饋控制系統(tǒng)的介紹、PLC及測(cè)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(gè)方面來(lái)闡述鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，力求展示出前饋反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。通過(guò)本設(shè)計(jì)可以觀測(cè)到前饋反饋控制系統(tǒng)在以流量變化為主要擾動(dòng)的情況下對(duì)鍋爐內(nèi)膽的水溫可以取得較好的控制效果。關(guān)鍵詞前饋反饋控制；PLC；溫度DESIGNOFFEEDFORWARDANDFEEDBACKCONTROLSYSTEMSBASEDONS7300BOILERWATERTEMPERATURECONFIGURATIONABSTRACTTEMPERATUREISONEOFTHECOMMONPROCESSPARAMETERS,MANYPRODUCTIONPROCESSESAREINSEPARABLEFROMTHETEMPERATURECONTROL,TEMPERATURECONTROLISOFTENTHEBALANCEOFHEATINGANDCOOLING,THEBOILERSYSTEMISSUCHTHATWHENTHEHEATINGTEMPERATUREISGREATERTHANTHECOOLINGOFTHEENTIRESYSTEMOTHERWISECOOLBOTHTENDTOBEEQUALIFYOUCANMAKETHETEMPERATURETOSTABILIZEIFUSINGASIMPLEFEEDBACKCONTROLTOCONTROLTHETEMPERATUREOFTHEBOILERTANK,DUETORAPIDCHANGESINFLOWANDTEMPERATURECONTROLWILLLEADTOALARGEHYSTERESISSTABILITY,RAPIDPOORSYSTEMCANNOTACHIEVETHEDESIREDCONTROLEFFECTTOSOLVETHISPROBLEMISTOADDAFEEDFORWARDFLOWOFFORMERMAJORDISTURBANCEFEEDFORWARDCOMPENSATIONCONSTITUTESAPARTOFTHEINTERIORTEMPERATUREOFTHEBOILERAFEEDBACKCONTROLSYSTEM,MAKINGCHANGESINFLOWCANBECOMPENSATEDQUICKLY,IMPROVETHERESPONSESPEEDOFTHESYSTEMINRECENTYEARS,PROGRAMMABLELOGICCONTROLLERPLCRELYINGONHIGHRELIABILITY,INTERFERENCE,ANDPOWERFULFEATURESHAVEBEENWIDELYUSED,WITHPRODUCTIONANDPROGRAMMINGTECHNOLOGYADVANCES,MOREANDMORECONTROLTOTHEPLCACHIEVEDTHISDESIGNWILLFOCUSONSIEMENSS7300PLCFEEDFORWARDFEEDBACKCONTROLSYSTEMINTRODUCTION,SELECTPLCTRANSMISSIONINSTRUMENTSANDMEASURINGEQUIPMENT,SOFTWARE,DISPLAYANDPROGRAMMINGOFTHESETHREEASPECTSTOELABORATEBOILERWATERTANKFEEDFORWARDFEEDBACKCONTROLSYSTEMDESIGN,ANDSTRIVETODEMONSTRATEFEEDFORWARDFEEDBACKCONTROLSYSTEMCHARACTERISTICSTHISDESIGNCANBESEENTHROUGHTHEFEEDFORWARDFEEDBACKCONTROLSYSTEMTOFLOWINTHECASEOFMAJORDISTURBANCESINTHEWATERTANKOFTHEBOILERCANACHIEVEBETTERCONTROLEFFECTKEYWORDSFEEDFORWARDANDFEEDBACKCONTROLPLCTEMPERATURE目錄1緒論12基本背景知識(shí)221前饋反饋控制2211前饋控制系統(tǒng)2212前饋反饋控制系統(tǒng)322設(shè)計(jì)任務(wù)分析43控制系統(tǒng)硬件631控制設(shè)備6311PLC基本介紹6312S7300PLCCPU模塊說(shuō)明7313S7300PLC信號(hào)模塊（SM）說(shuō)明832測(cè)量變送設(shè)備9321溫度傳感器、變送器9322流量計(jì)94系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程1041系統(tǒng)裝置接線1042模擬量信號(hào)采集1143西門子STEP7編程軟件的簡(jiǎn)介1144PLC程序的編寫155組態(tài)的建立過(guò)程1951組態(tài)軟件介紹1952組態(tài)的建立過(guò)程2453控制參數(shù)的整定28結(jié)語(yǔ)31參考文獻(xiàn)32致謝331緒論自動(dòng)化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的顯著標(biāo)志和重要條件之一，自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人們從繁瑣重復(fù)的體力勞動(dòng)或者不安全的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能夠擴(kuò)展人類各種器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，對(duì)促進(jìn)人類進(jìn)步大有裨益。因此，越來(lái)越多場(chǎng)合的自動(dòng)化改造被提上了日程。過(guò)程控制是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。過(guò)程控制是指針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位、成分和物性等工藝參數(shù)進(jìn)行控制其中，溫度是最常見(jiàn)的控制對(duì)象之一，具有特別的意義，例如在發(fā)酵過(guò)程中溫度決定了酵母菌的繁殖速度及釀造物的質(zhì)量；在水族館中，水溫會(huì)影響溶氧量和水生物的生長(zhǎng)情況；在冶金行業(yè)里，溫度更是決定制品純度成色的重要因素。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。PLC即可編程控制器是一種專用工控機(jī)，它的存儲(chǔ)器是可以進(jìn)行編程的，在它的內(nèi)部?jī)?chǔ)存和執(zhí)行各種指令如邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)等。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(guò)程。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(guò)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)。拋磚引玉，力求展示出前饋反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，為成為一名合格的自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生打下基礎(chǔ)。2基本背景知識(shí)21前饋反饋控制211前饋控制系統(tǒng)前饋控制，簡(jiǎn)稱FFC（FEEDFORWARDCONTROL）是一種開(kāi)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(duì)被控量的影響，其特點(diǎn)是當(dāng)擾動(dòng)產(chǎn)生后，被控變量還未發(fā)生變化以前，就能根據(jù)擾動(dòng)的大小進(jìn)行控制，以補(bǔ)償擾動(dòng)產(chǎn)生的影響,在理想狀態(tài)的前饋控制甚至可以實(shí)現(xiàn)無(wú)差補(bǔ)償。前饋控制的系統(tǒng)框圖如圖21所示圖21前饋控制系統(tǒng)框圖圖21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)為公式11SGPCFSPDRY當(dāng)滿足以下兩式時(shí)系統(tǒng)對(duì)R干擾可以實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償,0Y所以可以求得前饋控制器的傳遞函數(shù)為（公式SGPCDSF12）根據(jù)公式12中的負(fù)號(hào)可以看出控制器的作用跟擾動(dòng)的作用方向是相反的，起到了補(bǔ)償擾動(dòng)的作用。按照對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)不同，單純的前饋控制系統(tǒng)又可以分為靜態(tài)前饋控制和動(dòng)態(tài)前饋控制兩種。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(méi)有關(guān)系；也就是說(shuō)此時(shí)的前饋控制器傳遞函數(shù)GFFSGPCSGPDSYRGFFS是一個(gè)靜態(tài)的系數(shù)KF，故稱為靜態(tài)前饋控制。與靜態(tài)不同，動(dòng)態(tài)前饋控制是指在任意的時(shí)刻乃至不同的狀況下前饋控制器都能對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，因此它的傳遞函數(shù)完全符合公式12；干擾經(jīng)前饋控制器通道產(chǎn)生的輸出與其經(jīng)干擾通道產(chǎn)生的輸出，二者大小特性一致但方向相反，相互抵消；這樣的就是動(dòng)態(tài)前饋控制方式。下面是一些前饋控制區(qū)別于其他控制方式的特點(diǎn)1、克服干擾的響應(yīng)速度快；前饋控制器在擾動(dòng)產(chǎn)生的時(shí)刻馬上就可以運(yùn)算出補(bǔ)償值，它的響應(yīng)速度比通常比反饋控制要快。2、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(lái)實(shí)現(xiàn)。3、是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)；根據(jù)其系統(tǒng)框圖可以顯然看出，在克服擾動(dòng)后前饋控制系統(tǒng)并沒(méi)有加入對(duì)輸出結(jié)果的檢驗(yàn)和校正環(huán)節(jié)，屬于“開(kāi)環(huán)”。212前饋反饋控制系統(tǒng)由于單純的前饋控制系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，無(wú)法對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，但是我們的控制系統(tǒng)中往往不單只前饋控制器克服的那些擾動(dòng)還有一些次要擾動(dòng)，如果對(duì)每一個(gè)擾動(dòng)都設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的前饋控制器往往會(huì)使得系統(tǒng)過(guò)于繁瑣且經(jīng)濟(jì)成本太高，因此為了既經(jīng)濟(jì)又有較好的控制效果，保證輸出結(jié)果的準(zhǔn)確性我們引入了反饋控制系統(tǒng)組成前饋反饋控制系統(tǒng)。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。總的來(lái)說(shuō)，前饋反饋控制系統(tǒng)綜合了前饋和反饋的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)中既有能夠?qū)χ饕獢_動(dòng)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那梆伩刂?，又存在反饋控制克服其它的擾動(dòng)信號(hào)使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，可以提高系統(tǒng)的整體響應(yīng)速度。22一般前饋反饋控制系統(tǒng)的原理圖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)。因此，前饋反饋控制系統(tǒng)一般由以下環(huán)節(jié)構(gòu)成1、擾動(dòng)信號(hào)測(cè)量變送器對(duì)擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)；2、前饋控制器對(duì)擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；3、被控量測(cè)量變送器對(duì)被控量進(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)4、反饋控制調(diào)節(jié)器對(duì)被控量進(jìn)行調(diào)節(jié)；5、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)直接作用于擾動(dòng)和被控量的設(shè)備；6、擾動(dòng)通道對(duì)象擾動(dòng)信號(hào)通過(guò)該通道對(duì)被調(diào)量產(chǎn)生影響；7、控制通道對(duì)象調(diào)節(jié)量通過(guò)該通道對(duì)被調(diào)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。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(shuō)前饋并沒(méi)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(méi)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)。22設(shè)計(jì)任務(wù)分析圖23鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖23就是鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋反饋控制系統(tǒng)的實(shí)物結(jié)構(gòu)圖，既然要分析鍋爐內(nèi)膽鍋爐內(nèi)膽的水溫，我們就要從水著手，循序漸進(jìn)。鍋爐內(nèi)膽和夾套的水都來(lái)自磁力泵的管道，夾套的水一直在流動(dòng)起到帶走一部分熱量的作用因此又稱為冷卻水；鍋爐內(nèi)膽的水可以通過(guò)加熱管進(jìn)行加熱，它的溫度就是我們要控制的量。由圖2可以看出該溫度主要由兩個(gè)因素共同決定一個(gè)是水的流量，流量加大，溫度降低；另一個(gè)是加熱管的功率，功率加大，溫度升高。流量擾動(dòng)我們?cè)O(shè)其為可測(cè)不可控的，加熱管的功率可以通過(guò)三相SCR調(diào)壓模塊調(diào)節(jié)大小。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(kāi)的，而是都由S7300PLC來(lái)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24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1、連接系統(tǒng)硬件設(shè)備；2、編寫PLC前饋與PID模塊程序；3、繪制組態(tài)界面并建立連接；4、整定各項(xiàng)參數(shù)得出結(jié)論。前饋PLC溫度流量擾動(dòng)給定值流量測(cè)量變送器水泵支路管道PID調(diào)壓模塊電加熱管鍋爐內(nèi)膽溫度測(cè)量變送器3控制系統(tǒng)硬件31控制設(shè)備311PLC基本介紹可編程控制器最早起源于美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC），它于1969研制出的世界上第一臺(tái)成功應(yīng)用于美國(guó)通用汽車公司（GM）生產(chǎn)線的可編程控制器。但當(dāng)時(shí)該控制器只具備進(jìn)行邏輯運(yùn)算的能力，所以稱它為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱為PLC（PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER）。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(kāi)關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到了數(shù)字控制及生產(chǎn)過(guò)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（PROGRAMMABLECONTROLLER）。但是由于簡(jiǎn)稱PC容易與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PERSONALCOMPUTER）混淆，所以人們習(xí)慣性仍用PLC作為可編程控制器的簡(jiǎn)稱。PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用1、邏輯運(yùn)算；2、弱電控制強(qiáng)電，所以PLC在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。PLC作為集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)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(dòng)化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。1985年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義如下可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器具有1、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易；2、編程簡(jiǎn)單（采用簡(jiǎn)單明了的梯形圖、邏輯圖和語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言）、使用方便，；3、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（MITSUBISHIELECTRIC），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。圖31西門子S7300系列模塊圖本設(shè)計(jì)使用的正是德國(guó)西門子公司的S7300系列PLC，S7300PLC是模擬式中小型PLC，主要由機(jī)體框架、電源模塊（PS）、CPU模塊、信號(hào)模塊（SM）、功能模塊（FM）、接口模塊（IM）、通信處理器（CP）和編程設(shè)備組成。各個(gè)模塊都是獨(dú)立的，每個(gè)模塊都具備一個(gè)總線連接器，用以插在各個(gè)模塊的背后，可以通過(guò)U形總線把它們緊密固定在西門子S7300的標(biāo)準(zhǔn)軌道上。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。312S7300PLCCPU模塊說(shuō)明PLC的CPU模塊是該前饋反饋控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的中央控制，程序的存儲(chǔ)與執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)通信功能，并為U形總線提供5V的電源。S7300PLC的CPU有4種操作模式分別是STARTUP（啟動(dòng)）、RUN（運(yùn)行）、HOLD（保持）和STOP（停機(jī)）。目前S7300的CPU模塊大致可以分為以下幾類1、緊湊型CPUCPU312C、CPU313C、CPU314C2DP等。2、標(biāo)準(zhǔn)型CPUCPU312、CPU313、CPU314、CPU315等。3、革新的標(biāo)準(zhǔn)型CPUCPU312、CPU314、CPU3152DP。4、戶外型CPUCPU312IFM、CPU314IFM等。5、大容量高端型CPUCPU3172DP、CPU3182DP。6、主/從接口安全型CPUCPU315F2DP。313S7300PLC信號(hào)模塊（SM）說(shuō)明信號(hào)模塊（SM）又叫輸入/輸出模塊（I/O模塊），是CPU模塊與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出原件和設(shè)備連接的橋梁，用戶可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備來(lái)選擇各種用途的I/O模塊。按輸入輸出量的不同信號(hào)模塊又可以分為數(shù)字量模塊和模擬量模塊兩類。S7300PLC常用的數(shù)字量模塊有數(shù)字量輸入模塊SM321、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(chǎng)過(guò)程送來(lái)的數(shù)字量電平轉(zhuǎn)換成PLC的內(nèi)部信號(hào)電平，SM321有四種型號(hào)可選直流16點(diǎn)輸入、直流32點(diǎn)輸入、交流16點(diǎn)輸入、交流8點(diǎn)輸入。數(shù)字量輸出模塊與數(shù)字量輸入模塊相反則是將PLC內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程所要求的控制信號(hào)電平。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）。從響應(yīng)速度來(lái)看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器響應(yīng)最慢；從安全隔離效果及應(yīng)用靈活性來(lái)看，則是繼電器觸點(diǎn)輸出型最佳。數(shù)字量輸入/輸出模塊SM323有兩種類型一種帶8個(gè)共地輸入端和8個(gè)共地輸出端，另一種帶16個(gè)共地輸入端和16個(gè)共地輸出端，二者特性相同。I/O額定負(fù)載電壓為24VDC,輸入信號(hào)“1”高電平為1130V，信號(hào)“0”低電平為35V，I/O通過(guò)光耦與背板總線隔離，在額定輸入電壓下，輸入延遲為1248MS，此外輸出還具有電子短路保護(hù)功能。S7300PLC常用的模擬量模塊有模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332、模擬量輸入/輸出模塊SM334模擬量輸入（簡(jiǎn)稱AI）模塊SM331有三種規(guī)格型號(hào)，分別是8AI12位模塊、2AI12位模塊以及8AI16位模塊。SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、光電隔離部件、模擬切換開(kāi)關(guān)、恒流源、邏輯電路和補(bǔ)償電路等組成。模擬量輸出（簡(jiǎn)稱AO）模塊SM332有3325HB01、3325HD01、3325HF00、3327ND02四種分別支持2、4、8、4（同步模式）點(diǎn)的模擬量輸出。模擬量輸入/輸出模塊SM334則有3340CE010AA0、3340KE000AB0兩種，都是具有4模擬量輸入，2模擬量輸出；但是后者為電阻測(cè)量式（PT100）。32測(cè)量變送設(shè)備321溫度傳感器、變送器溫度傳感器（TEMPERATURETRANSDUCER）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。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x器的核心組成部分，品種繁多。按照測(cè)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。PT100鉑熱電阻溫度傳感器在200420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(lái)檢測(cè)鍋爐內(nèi)膽的水溫。溫度變送器則是指將測(cè)溫元件通常是傳感器測(cè)量出來(lái)的溫度信號(hào)經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的420MA電流信號(hào)的器件，在本設(shè)計(jì)中溫度變送器將PT100鉑熱電阻溫度傳感器測(cè)得的溫度電阻信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)輸出給控制器使用。322流量計(jì)流量計(jì)是用來(lái)測(cè)量流體流量的儀表，本設(shè)計(jì)裝置的流量計(jì)有電磁流量計(jì)和渦輪流量計(jì)兩種電磁流量計(jì)用以測(cè)量電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制的動(dòng)力支路，它的優(yōu)點(diǎn)是零點(diǎn)比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，不受被測(cè)介質(zhì)壓力、溫度、粘度、密度等物理參數(shù)變化的影響，反應(yīng)靈敏，輸出信號(hào)與流量成線性關(guān)系，量程比較寬。電磁流量計(jì)的工作電壓為220V，可以測(cè)量的流量范圍是003M3/H，測(cè)量精度是10，測(cè)量結(jié)果輸出為420MA的直流電流。兩個(gè)渦輪流量計(jì)進(jìn)行變頻器控制的動(dòng)力支路及盤管出口處的流量的檢測(cè)，渦輪流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，反應(yīng)快。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0106M3/H，測(cè)量精度為精度10，結(jié)果輸出也是420MA直流電流。4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程41系統(tǒng)裝置接線圖41控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖根據(jù)前三章的內(nèi)容，設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖41所示，運(yùn)用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室已有的求是教儀可以組建該系統(tǒng)，求是教儀實(shí)際上是將我們要用到的電源、PLC、三相SCR調(diào)壓裝置、變送器等裝置的接線端子集成到了同一個(gè)界面上，我們可以直接在教儀上連接線路，組成系統(tǒng)。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KINGVIEW上位機(jī)鍋爐測(cè)量變送器執(zhí)行器PLC流量溫度AIAOTCP/IP圖42硬件接線圖由圖51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(hào)類，即420MA電流孔、RS485通訊線孔等。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(guò)流過(guò)載特性不同，在接線之前，一定要斷開(kāi)電源，檢查無(wú)誤才可以通電。42模擬量信號(hào)采集本次設(shè)計(jì)需采集的模擬量信號(hào)有鍋爐內(nèi)膽的溫度以及鍋爐夾套冷卻水的流量。模擬量信號(hào)的采集分為兩個(gè)過(guò)程一個(gè)是測(cè)量一個(gè)是變送，鍋爐內(nèi)膽水的溫度由溫度傳感器采集后經(jīng)過(guò)溫度變送器轉(zhuǎn)換成成420MA的電流信號(hào)送入S7300PLC的模擬量輸入模塊（SM331），同樣的，流量信號(hào)也是轉(zhuǎn)換成420MA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后才送入SM331模塊。在SM331模塊中還涉及到了標(biāo)度變換，它會(huì)將420MA的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成027648的整數(shù)，占用一個(gè)字大小的系統(tǒng)儲(chǔ)存區(qū)。43西門子STEP7編程軟件的簡(jiǎn)介STEP7是西門子（SIMATIC）的一款工業(yè)軟件，它是針對(duì)于西門子可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行組態(tài)和編程的軟件。STEP7提供了各種版本以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求其中STEP7MICRO/DOS、STEP7MICRO/WIN是用于S7200PLC系列的編程和組態(tài)軟件包；STEP7LITE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STEP7BASIS適用于S7300/400、M7300/400和C7系列的編程和組態(tài)軟件包。STEP7可以根據(jù)需要按照項(xiàng)目新建向?qū)У闹敢葱枰陆?xiàng)目工程或者跳過(guò)向?qū)Ш?，手?dòng)創(chuàng)建新項(xiàng)目并逐步添加所需的組件和塊。下面展示一下一般情況下打開(kāi)軟件后按照向?qū)нM(jìn)行項(xiàng)目工程創(chuàng)建的步驟圖43向?qū)М嬅嬉淮蜷_(kāi)STEP7出現(xiàn)在我們面前的是向?qū)М嬅?，選擇“下一步”即可；圖44向?qū)М嬅娑谙驅(qū)М嬅?我們選擇本次設(shè)計(jì)所用的求是教儀上安裝好的西門子PLC3152PN/DP；圖45向?qū)М嬅嫒谙驅(qū)М嬅?我們可以根據(jù)自己的需要選擇所要用到的組織塊以及使用的編程語(yǔ)言，選好之后點(diǎn)擊“下一步”；圖46向?qū)М嬅嫠脑趫D44所示的向?qū)М嬅?上我們可以進(jìn)行項(xiàng)目的命名，之后點(diǎn)擊完成就可以成功創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目了。創(chuàng)建好的新項(xiàng)目或者打開(kāi)的一個(gè)項(xiàng)目窗口如下圖45所示，各個(gè)區(qū)域有與之對(duì)應(yīng)的功能圖47STEP7V55簡(jiǎn)體中文版主界面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。分別打開(kāi)不同的塊有不同的功能和界面。邏輯塊是含有一部分用戶程序的塊邏輯塊包括組織塊（OB）、功能塊（FB）、功能（FC）、系統(tǒng)功能塊（SFB）、系統(tǒng)功能（SFC），數(shù)據(jù)塊則只包含數(shù)據(jù)沒(méi)有邏輯指令。圖48STEP7V55塊文件夾名稱欄菜單欄工具欄項(xiàng)目區(qū)工作區(qū)點(diǎn)開(kāi)塊文件夾里的塊或者變量表會(huì)出現(xiàn)不同的窗口，例如點(diǎn)開(kāi)OB1就可以出現(xiàn)對(duì)OB1進(jìn)行編程的窗口（圖47），我們可以選用梯形圖邏輯、語(yǔ)句表和功能塊圖進(jìn)行編程，值得注意的是在使用STEP7下載程序到PLC時(shí)要先設(shè)置好PC/PG接口。圖49OB1塊的編程窗口44PLC程序的編寫STEP7為用戶提供了三種PLC的編程方法，分別是線性化、模塊化、結(jié)構(gòu)化的方法，三種方法的圖解如下圖410三種程序結(jié)構(gòu)線性化編程的所有指令都是在一個(gè)組織塊OB1里循環(huán)執(zhí)行的；模塊化編程的思想是每個(gè)設(shè)備的控制指令都在各自的塊內(nèi)，OB1將按順序的調(diào)用這些塊；結(jié)構(gòu)化編程的特點(diǎn)則是不同的塊調(diào)用可以重復(fù)利用的代碼，OB1或其他塊調(diào)用這些塊并傳遞相應(yīng)的參數(shù)。由圖23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）。下面來(lái)介紹一下我們編程將會(huì)用到的一些塊1、組織塊OB1，OB1通常是主程序，負(fù)責(zé)循環(huán)處理即操作系統(tǒng)的每一次循環(huán)都會(huì)運(yùn)行一次OB1；OB35，0B35是定時(shí)循環(huán)中斷組織塊，可以通過(guò)設(shè)置其中斷時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需要的功能；OB100，OB100通常用來(lái)數(shù)據(jù)的初始化，因?yàn)樗辉赑LC暖啟動(dòng)（手動(dòng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)）被執(zhí)行一遍。2、功能塊FB41，F(xiàn)B41可以用作連續(xù)PID控制器，只要設(shè)置好各個(gè)參數(shù)（管腳）的值，給予輸入就可以計(jì)算出PID算法的輸出值；FB41的主要參數(shù)有以下幾個(gè)PV_IN過(guò)程變量（浮點(diǎn)格式）的輸入管腳；DISV擾動(dòng)的輸入（01實(shí)數(shù)）管腳；LMN控制器的輸出（0100浮點(diǎn)數(shù)）管腳；3、功能FC105、FC106；可以將這兩個(gè)功能看成是一套公式計(jì)算器，作用是將模擬量信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊SM331轉(zhuǎn)換成的027648的數(shù)轉(zhuǎn)換成FB41可以使用的浮點(diǎn)數(shù)?；蛘邔B41輸出的浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成027648的數(shù)。程序的大致過(guò)程如下溫度和流量的模擬信號(hào)經(jīng)傳感器采集后經(jīng)過(guò)變送器轉(zhuǎn)換為420MA的電流信號(hào)送入了西門子模擬量輸入模塊SM331，但是PLC內(nèi)部并不能直接識(shí)別420MA的電流信號(hào)，該信號(hào)必須在SM331中轉(zhuǎn)換成027648的整數(shù)（占用一個(gè)字大小，放在PIW中）。這個(gè)整數(shù)信號(hào)應(yīng)該送至FB41的管腳，但是FB41又只能識(shí)別01的浮點(diǎn)數(shù)，因此在送入FB41之前我們將該整數(shù)經(jīng)FC105轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)，其中溫度信號(hào)放在FB41的背景數(shù)據(jù)塊（DB41）中，流量信號(hào)放在雙字寄存器MD20中，因此我們編寫的主要程序如下圖411流量信號(hào)的引入圖412前饋系數(shù)的設(shè)置圖413前饋補(bǔ)償?shù)挠?jì)算圖414轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)圖415溫度信號(hào)的引入圖416PID算法的實(shí)現(xiàn)圖417對(duì)應(yīng)的DB41數(shù)據(jù)塊5組態(tài)的建立過(guò)程51組態(tài)軟件介紹組態(tài)軟件，也被稱為組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。取自英國(guó)的SCADA系統(tǒng)SUPERVISORYCONTROLANDDATAACQUISITION（數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集系統(tǒng)）。它指的是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的一種特殊的軟件。它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件平臺(tái)和開(kāi)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。組態(tài)軟件的應(yīng)用非常廣泛，可應(yīng)用于電力系統(tǒng)，給水系統(tǒng)，石油，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的化學(xué)。也被稱為電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)和電氣化鐵路（RTU系統(tǒng)，遠(yuǎn)程終端單元）。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(kāi)發(fā)時(shí)間，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量。能快速便捷地進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集是此類系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)。組態(tài)王正是提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計(jì)的工具。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(kāi)發(fā)環(huán)境；（3）功能強(qiáng)大、易用的繪圖工具（4）靈活的便捷菜單（5）圖形對(duì)象豐富。目前比較常用的組態(tài)軟件有很多，例如萬(wàn)維公司（WONDERWARE）的INTOUCH，西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)AD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。作為具有一定的地位的國(guó)內(nèi)本土品牌組態(tài)王，裝機(jī)量不容小視，同時(shí)其功能也是相當(dāng)完善的，而且上手較快，因此本次設(shè)計(jì)選用組態(tài)王來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控，下面對(duì)組態(tài)王的使用作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹圖51組態(tài)王工程管理器打開(kāi)組態(tài)王我們將會(huì)見(jiàn)到圖48所示的界面，要是我們是運(yùn)行已有工程可以直接選定一個(gè)工程雙擊或者單擊“運(yùn)行”按鈕；若是要進(jìn)行編程或者畫面設(shè)計(jì)則要點(diǎn)擊“開(kāi)發(fā)”按鈕；如果是新建一個(gè)工程則要點(diǎn)擊“新建”，下面介紹一下新建一個(gè)工程的步驟圖52新建工程向?qū)М嬅嬉稽c(diǎn)擊“下一步”；圖53新建工程向?qū)М嬅娑谙驅(qū)М嬅?選擇瀏覽工程的儲(chǔ)存路徑，之后點(diǎn)擊“下一步”；圖54新建工程向?qū)М嬅嫒龑?duì)工程的命名和描述在向?qū)М嬅嫒N完成，點(diǎn)擊“完成”則一個(gè)新的項(xiàng)目工程新建完畢。在工程管理器中選擇剛剛新建好的工程點(diǎn)擊“開(kāi)發(fā)”就可以進(jìn)入如下圖所示的項(xiàng)目工程的開(kāi)發(fā)界面了；圖55新建工程向?qū)М嬅嫒蟛糠值拈_(kāi)發(fā)工作都是從圖411的工程瀏覽器開(kāi)始的，例如我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的畫面步驟是先在左邊欄里選擇畫面，再在右邊欄里選擇新建就可以進(jìn)入新建畫面的窗口了；其他的諸如數(shù)據(jù)詞典的建立、設(shè)備端口的設(shè)置等等都是這樣先在左邊欄里選好右邊欄里再選擇相應(yīng)的操作即可。圖56新建畫面圖57新建變量52組態(tài)的建立過(guò)程本設(shè)計(jì)的組態(tài)建立過(guò)程大致可以分為四個(gè)步驟1設(shè)計(jì)工程畫面；2構(gòu)造數(shù)據(jù)變量詞典；3建立動(dòng)畫連接；4與下位機(jī)通訊并調(diào)試。首先我們參照42節(jié)在組態(tài)王里新建好一個(gè)項(xiàng)目工程，并根據(jù)22節(jié)前饋反饋控制系統(tǒng)的框圖可以得出此次設(shè)計(jì)組態(tài)界面應(yīng)該包含的動(dòng)畫元素，因此我們利組態(tài)王畫出的監(jiān)控界面如下圖圖58鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋反饋控制系統(tǒng)組態(tài)界面新建好畫面之后，我們?cè)诠こ虨g覽器里選擇COM口并新建一個(gè)PLC設(shè)備圖59添加PLC設(shè)備圖510選擇所需要的設(shè)備圖511為選擇好的設(shè)備命名圖512選擇所用的串口圖513設(shè)置設(shè)備的地址設(shè)置好地址和通訊參數(shù)，我們就可以在新建數(shù)據(jù)詞典里面的I/O變量的時(shí)候選擇這個(gè)設(shè)備了，顯然，圖53監(jiān)控界面中要用到的量就是我們新建數(shù)據(jù)詞典的時(shí)候應(yīng)該包含的，表51就是本次設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)變量表表51數(shù)據(jù)變量表變量名稱變量類型溫度1（反饋值）I/O實(shí)數(shù)流量1I/O實(shí)數(shù)設(shè)定值I/O實(shí)數(shù)PI/O整數(shù)II/O整數(shù)DI/O整數(shù)前饋系數(shù)I/O整數(shù)鏈接好通訊線，將數(shù)據(jù)變量與監(jiān)控畫面中的動(dòng)畫一一鏈接，點(diǎn)擊工程瀏覽器的“運(yùn)行”按鈕或者畫面編輯窗口的“切換到VIEW”我們的組態(tài)就可以監(jiān)控下位機(jī)的工作情況了。53控制參數(shù)的整定一般來(lái)說(shuō)，前饋控制器參數(shù)的整定方法有以下幾種1開(kāi)環(huán)整定法開(kāi)環(huán)整定法是在系統(tǒng)斷開(kāi)反饋回路的情況下，僅采用靜態(tài)前饋?zhàn)饔?，?lái)克服對(duì)被控參數(shù)影響的一種整定法。整定時(shí)，KF由小到大調(diào)節(jié)，觀察前饋補(bǔ)償?shù)淖饔茫敝帘豢貐?shù)回到給定值上，即直至完全補(bǔ)償為止。此時(shí)的靜態(tài)參數(shù)即為最佳的整定參數(shù)值KF，實(shí)際上KF值符合下式關(guān)系，即KF0F式中KF、K0分別為擾動(dòng)通道、控制通道的靜態(tài)放大系數(shù)。開(kāi)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。2前饋反饋整定法在圖514所示系統(tǒng)反饋回路整定好的基礎(chǔ)上，先合上開(kāi)關(guān)K，使系統(tǒng)為前饋反饋控制系統(tǒng)，然后由小到大調(diào)節(jié)KF值，可得到在擾動(dòng)F（T）作用下如圖515所示的一系列響應(yīng)曲線，其中圖515B所示的曲線補(bǔ)償效果最好。圖514前饋反饋系統(tǒng)參數(shù)整定方框圖A欠補(bǔ)償B補(bǔ)償合適C過(guò)補(bǔ)償圖515前饋反饋系統(tǒng)KF的整定過(guò)程3利用反饋系統(tǒng)整定KF值待圖514所示系統(tǒng)運(yùn)行正常后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)K，則系統(tǒng)成為反饋控制。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。人為改變前饋擾動(dòng)，使F0變?yōu)镕1，待系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，且被控參數(shù)等于給定值時(shí)，記錄此時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出值U1并按下式計(jì)算KF值KF01U反饋控制器為PID控制器，需要整定比例微分積分三個(gè)參數(shù)，其整定方法大致可以分為理論計(jì)算法和工程經(jīng)驗(yàn)法兩大類理論計(jì)算法的原理是通過(guò)計(jì)算得出PID參數(shù)，但它要求要有極其精確的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，這在現(xiàn)實(shí)中往往難以實(shí)現(xiàn)，即使計(jì)算出來(lái)的參數(shù)也不能直接運(yùn)用于實(shí)際，通常仍需要進(jìn)行工程整定。工程經(jīng)驗(yàn)法是指根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)在控制系統(tǒng)上進(jìn)行邊監(jiān)測(cè)邊調(diào)整參數(shù)，通常利用臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法三種方法在實(shí)際中按照工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)置大致的參數(shù)，按照調(diào)節(jié)效果的好壞再進(jìn)行整定。值得注意的是，很多工業(yè)過(guò)程都不允許整定參數(shù)過(guò)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(guò)程。我們?cè)诔绦蛑幸呀?jīng)設(shè)定好前饋系數(shù)為1，因此我們打開(kāi)圖514中的開(kāi)關(guān)K，使系統(tǒng)成為一個(gè)反饋系統(tǒng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)整定，我首先在網(wǎng)上查找了一組對(duì)于溫度系統(tǒng)通常的參數(shù)范圍作為參考P2060；I310MIN；D053MIN，按照實(shí)際情況作了調(diào)整首先整定比例，如果曲線振蕩頻繁，則要加大比例度；如果曲線超調(diào)量過(guò)大則要減小比例度。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(zhǎng)，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(zhǎng)。這樣最終我得出了一組控制效果較好的數(shù)據(jù)分別是P18；I2MIN；D10S，此時(shí)控制曲線如下圖所示圖516控制曲線圖從圖516我們可以看出反饋控制系統(tǒng)的控制效果還是比較好的，最終的溫度也能趨于穩(wěn)定，但是這樣是否意味著前饋控制沒(méi)有意義呢，下面我們通過(guò)一幅圖片來(lái)對(duì)比一下不加入前饋控制與加入前饋控制之后的控制效果有什么不同圖517有無(wú)前饋控制效果對(duì)比根據(jù)圖517，在時(shí)間600S的時(shí)刻可以明顯看出加入前饋的控制系統(tǒng)要超前于沒(méi)加入前饋的控制系統(tǒng)，隨后有前饋的控制系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，而無(wú)前饋的控制系統(tǒng)直至700S后才趨于穩(wěn)定。這樣足以看出前饋控制器在克服主要擾動(dòng)，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度方面是取得了一定的效果的。因此我們可以通過(guò)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(zhǎng)處，既能通過(guò)前饋克服主要擾動(dòng)，又能通過(guò)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。無(wú)前饋有前饋結(jié)語(yǔ)上大學(xué)之前就聽(tīng)過(guò)自動(dòng)化專業(yè)被稱為工業(yè)萬(wàn)金油，當(dāng)時(shí)不懂這句話的意思，直到做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)才若有所悟。其實(shí)自動(dòng)化的定義是以機(jī)械代替將人類從手工勞動(dòng)中解放出來(lái)，既能提高生產(chǎn)效率又能節(jié)約人力成本，是一門博大精深的學(xué)問(wèn)。我深知在四年的大學(xué)生涯中學(xué)習(xí)的知識(shí)不過(guò)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。但就是這樣難度不算大的畢業(yè)設(shè)計(jì)做得也并不是那么順利，遇到了一些問(wèn)題首先本次設(shè)計(jì)選用的是實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備，我并沒(méi)有進(jìn)行完整的硬件選擇和設(shè)計(jì)，對(duì)所有硬件并不都是完全了解，如果放在實(shí)際情況中，這是不可行的。其次在整定參數(shù)的過(guò)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(méi)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(wèn)底解決類似的問(wèn)題。無(wú)論如何，經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文終于完成了，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我體會(huì)到畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過(guò)程，從最初對(duì)基于S7300鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋反饋控制系統(tǒng)的模糊認(rèn)識(shí)到最后從軟、硬件到實(shí)際控制都有一定的見(jiàn)解，我體會(huì)到實(shí)踐對(duì)于學(xué)習(xí)的重要性，以前只是明白了理論，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)踐考察，對(duì)知識(shí)的理解往往不夠明確，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)真正實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)際相結(jié)合?？傊?，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我深刻領(lǐng)悟到要做好一個(gè)完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對(duì)待要問(wèn)題，要耐心、要善于運(yùn)用已有的資源來(lái)幫助自己。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。參考文獻(xiàn)1孫洪程過(guò)程控制工程M北京高等教育出版社，2008961172廖常初S7300/400PLC應(yīng)用技術(shù)第二版M北京機(jī)械工業(yè)出版社，20083程子華PLC編程與實(shí)例分析M北京國(guó)防工業(yè)出版社，20074宮淑貞可編程控制器原理及應(yīng)用M北京人民郵電出版社，20065鄭光建過(guò)程控制調(diào)節(jié)儀表M北京中國(guó)計(jì)量出版社，20076陳詩(shī)滔工業(yè)過(guò)程儀表與控制M北京中國(guó)輕工業(yè)出版社，19987鐘肇西門子S7300系列PLC及應(yīng)用軟件STEP7M北京機(jī)械工業(yè)出版社，200810258王樹(shù)清工業(yè)過(guò)程控制工程M北京化學(xué)工業(yè)出版社，200945609胡壽松自動(dòng)控制原理M北京科學(xué)出版社，200625625910金偉正單線數(shù)字溫度傳感器的原理及應(yīng)用M北京中國(guó)輕工業(yè)出版社，200611KEENERHMMARUGGDLHANSENRCOPTIMIZINGTHEEFFICIENCYOFTHECOMPOSTINGPROCESS199212史國(guó)生電氣控制與可編程控制器技術(shù)M北京化學(xué)工業(yè)出版社，200313李道霖電氣控制與PLC原理及應(yīng)用M北京電子工業(yè)出版社，200414廖常初PLC編程及應(yīng)用M北京機(jī)械工業(yè)出版社，200515唐文彥傳感器M北京機(jī)械工業(yè)出版社，2008162170致謝大學(xué)的故事從二零一零年九月開(kāi)始，帶著一顆好奇心，我來(lái)到廣技師，來(lái)到自動(dòng)化專業(yè)。如今，四年彈指而過(guò)，我已深深愛(ài)上這里，卻又即將離開(kāi)。四年來(lái)，我愛(ài)校園的春花與秋露，愛(ài)夏天的綠蔭和冬日的暖陽(yáng)；我愛(ài)圖書館的那片寧?kù)o，愛(ài)游走在書架上信手閑翻；我也愛(ài)操場(chǎng)的熱鬧，愛(ài)與小伙伴運(yùn)動(dòng)時(shí)揮灑的汗水；我更愛(ài)坐在教室里聽(tīng)老師們授課，他們使我收獲了許多知識(shí)。感謝我的父母，一直以來(lái)默默在我身邊支持我給予我鼓勵(lì)。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。感謝我的導(dǎo)師李虎山老師，在論文的撰寫過(guò)程中，給予我細(xì)心的指導(dǎo)和中肯的建議。李虎山老師是一位平易近人的老師，談吐間讓人如沐春風(fēng)，對(duì)做學(xué)問(wèn)的執(zhí)著也讓我非常敬佩。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。感謝我的好友，我的舍友，我們10自動(dòng)化1班的所有同學(xué)，你們構(gòu)成了我大學(xué)生活中非常精彩的一章，因?yàn)槟銈兊拇嬖?，這四年才會(huì)過(guò)得如此繽紛有意義。如今，四年轉(zhuǎn)眼已過(guò)，前路漫漫而往事隨風(fēng)。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(lái)，我要開(kāi)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(guò)有意義的生活。最后，對(duì)參加本次論文的評(píng)閱、答辯和對(duì)本論文提出寶貴意見(jiàn)的所有師長(zhǎng)表示誠(chéng)摯的謝意肖奎2014年4月為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請(qǐng)您刪除以下內(nèi)容，O_O謝謝2MANYPEOPLEHAVETHESAMEMIXEDFEELINGSWHENPLANNINGATRIPDURINGGOLDENWEEKWITHHEAPSOFTIME,THESEVENDAYCHINESE為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)參考資料，請(qǐng)您刪除一下內(nèi)容，O_O謝謝NATIONALDAYHOLIDAYCOULDBETHEBESTOCCASIONTOENJOYADESTINATIONHOWEVER,ITCANALSOBETHEEASIESTWAYTORUINHOWYOUFEELABOUTAPLACEANDYOUMAYBECOMEMOREFATIGUEDAFTERTHEHOLIDAY,DUETOBATTLINGTHELARGECROWDSDURINGPEAKSEASON,ADREAMABOUTAPLACECANTURNTONIGHTMAREWITHOUTCAREFULPLANNING,ESPECIALLYIFYOUTRAVELWITHCHILDRENANDOLDERPEOPLEASMOSTCHINESEPEOPLEWILLTAKETHEHOLIDAYTOVISITDOMESTICTOURISTDESTINATIONS,CROWDSANDBUSYTRAFFICAREINEVITABLEATMOSTPLACESALSOTOBEEXPECTEDAREINCREASINGTRANSPORTANDACCOMMODATIONPRICES,WITHTHEPOSSIBILITYTHATTHEREWILLBENOROOMSAVAILABLEITISALSOCOMMONTHATYOULLWAITINTHELINEFORONEHOURTOGETATICKET,ANDANOTHERTWOHOURSATTHESITE,TOONLYSEEATINYBITOFTHEPLACEDUETOTHECROWDSLASTYEAR,428MILLIONTOURISTSTRAVELEDINCHINAOVERTHEWEEKLONGHOLIDAYINOCTOBERTRAVELINGDURINGTHISPERIODISAMATTERTHATNEEDSTHOROUGHPREPARATIONIFYOUARESHORTONTIMETOPLANTHEUPCOMING“GOLDENWEEK“ITMAYNOTBEABADIDEATOAVOIDSOMEOFTHEMOSTCROWDEDPLACESFORNOWTHEREISALWAYSAPLACESOFASCINATINGTHATEVERYONEYEARNSFORARXANISAPLACELIKETHISTHEBEAUTYOFARXANISEVERLASTINGREGARDLESSOFTHECHANGINGOFFOURSEASONSBESTOWEDBYNATURE,ITSSPECTACULARSEASONALLANDSCAPEANDMOUNTAINSAREJUSTBEYONDWORDARXANISACRUCIALDESTINATIONFORTHERECOMMENDEDTRAVELLINGROUTE,“CHINAINNERMONGOLIAARXANHAILARMANZHOULI“ITISALSOTHEJOINTOFTHEFOURPRAIRIESACROSSTHESINOMONGOLIANBORDER,WHEREPEOPLEGRAVITATETOWARDSTHEEXOTICATMOSPHEREMIXEDWITHCHINESE,RUSSIAN,ANDMONGOLIAELEMENTSASAHISTORICSITEFORTHEYITIANBATTLE,ARXANSTILLEMBODIESTHESPIRITOFGENGHISKHANWALKINGINTOARXAN,YOUWILLBEAMAZEDBYAKALEIDOSCOPEOFGORGEOUSCOLORSALLTHEYEARROUNDTHESPRINGAZALEASBLOOMINGREDINTHESNOW,THESUMMERSEAWAVERINGBLUEINTHEBREEZE,THEAUTUMNLEAVESPAINTEDINYELLOWCOVERINGVOLCANICTRACES,ANDTHEWINTERWOODSSHININGWHITEONTHEVASTALPINESNOWSCAPEHINGGANLEAGUEARXANCITYISSITUATEDINTHEFAREASTERNAREAOFINNERMONGOLIAAUTONOMOUSREGIONITSFULLNAME“HARENARXAN“MEANS“HOTHOLYWATER“INTHEMONGOLIANLANGUAGEARXANISATOURISMCITYINTHENORTHERNFRONTIERWITHABLENDOFLARGEFOREST,GRANDPRAIRIES,VASTSNOWFIELD,HEAVENLAKECLUSTER,THERMIUM,ASWELLASVOLCANICCLUSTERITISARAREANDUNIQUEECOTOURISMBASEFILLEDWITHHEALTHYSUNSHINE,CLEANAIRANDUNSPOILEDGREENNESTLEDCLOSETOTHECOUNTRYSLARGESTVIRGINFOREST,ANDKNOWNFORITSSPRINGANDECOLOGICALENVIRONMENT,ARXANISMARVELEDATBYMANYTOURISTSASTHEPURESTLANDONEARTHYOUCANNOTMISSOUTTHEAUTUM