加热炉前馈反馈系统分析报告.docVIP

加 热 炉 前 馈 －1 绪论 1 1.1 国内外研究现状 1 1.2 本课题研究内容及方法 2 2 基于 PLC的双闭环流量比值控制系统设计 3 2.1 系统的工艺流程 3 2.2 控制系统的硬件选型 4 2.2.1 PLC的发展及特点 4 2.2.2 PLC的内部结构 5 2.2.3 西门子公司的S7系列PLC 7 2.2.4 CPU的选型 8 2.2.5 I/O模块的选型 8 2.2.6 电源模块的选型 9 2.3 系统各部分硬件选型 9 2.3.1 温度传感器的选择 10 2.3.2 温度变送器的选择 10 2.3.3 流量计与压力变送器的选择 10 2.4 软件设计方案 11 2.4.1 STEP 7编程软件的简介 11 2.4.2 系统控制方案的选择 11 2.4.3 加热炉前馈-反馈系统控制流程图 12 2.4.4 PID控制及其控制算法 13 2.5 程序的编写 15 3 WinCC组态与仿真 20 3.1 新建工程 20 3.2 建立Wincc与PLC的通信连接 21 3.3 创建供料系统的过程画面 25 3.3.1 创建画面 25 3.3.2 仿真结果 27 结束语 33 致谢 35 参考文献 36 附录 37 1.完整程序 37 2.整体仿真画面 42 摘要 可编程序控制器是一种集自动化技术、计算机技术和通信技术为一体的高可靠性的工业计算机，应用很广泛 1 绪论 1.1 国内外研究现状 现代社会要求生产厂商能对市场的需求做出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。老式的继电器控制系统已无法满足这一要求，迫使人们去寻找一种新的控制装置。PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。今天的P L C在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高， 成为工业控制领域的主要控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用 。PLC通过模拟量I/O模块实现模拟量与数字量之间的A/D, D/A 转换,并对模拟量进行闭环PID控制，可用PID子程序来实现，也可使用专用的P I D 模块 。P L C 的模拟量控制功能已经广泛应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，还广泛地应用于轻工、机械、冶金、电力等行业 。 PLC在最近几年非常广泛的用于各式各样的行业中，为了进一步提高其在应用过程中各方面的能力，国内各公司及研究机构的研究人员不断的致力于研究这个领域。基于PLC的控制模式日趋成熟，黄干将总结了PLC的主要控制模式：1、顺序控制。 2、过程控制，过程控制的代表类型是开环控制与闭环控制，这种控制手段在台金、化工、锅炉控制等方面的应用效果都非常明显。3、运动控制。4、信息控制。5、远程控制。在过程控制中， 广西机电职业技术学院的罗邕生在基于PLC的基础上对液位进行反馈串级控制，并采用组态软件实现动态数据显示和现场设备的实时监控，取得良好效果。 国外的PLC控制系统比国内的更加成熟，计算机技术的新成果更多地应用于可编程控制器的设计和制造上会有运算速度更快 、存储容量更大、智能更强的品种出现。伴随着计算机网络的发展 ，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用 可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向 。目前的计算机集散控制系统DCS (Distributed Control System) 中已有大量的可编程控制器应用。PLC+DCS（分布式计算机控制系统）结合，采用集散控制多台PLC分担了系统功能，并将危险性分散，人机界面友好、操作方便，并通过输入设备对工艺过程进行控制和调节，确保生产过程的安全可靠、高质高效。但由于此系统常应用在复杂的造纸等行业，DCS需要测量 的模拟量信号较多，且现成干扰打，稳定性及精确度都不高，在一些相对简单一些的工业过程中应用这种控制系统显然不大合适。而对于PLC的前馈控制系统、反馈控制系统或前馈-反馈控制系统来说，就更加容易实现。本文主要研究前馈反馈控制方式，这种控制方式的优点是：既有前馈控制对主要扰动进行补偿，又有闭环负反馈消除其他的小的扰动。 1.2 本课题研究内容及方法 过程控制系统的分类可以分为：前馈控制系统、反馈控制系统、前馈-反馈控制系统。在工业生产过程中，引起被控参数变化的扰动是多种多样的。开环前馈控制的最主要的优点是能针对主要扰动及时迅速的克服其对被控参数的影响；对于余次要扰动，则利用反馈控制予以克服，使控制系统稳定时能准确的是被控量控制在给定值上。 本文主要研究的是基于PLC的基础上实现的前馈-反馈控制，即利用PLC的各种功