图1.5  双闭环控制系统原理图

图1.6  双闭环控制系统方框图

双闭环比值控制系统的特点：（1）不仅实现了比较精确的流量比值，而且也确保了两物料总量基本不变。（2）提降负荷比较方便，只要缓慢地改变主流量调节器的给定值，就可以提降主流量，同时副流量也就自动跟踪提降，保持两者比值不变。这种方案常适用于主流量干扰频繁及工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上经常需要提降负荷的场合。

1.3  论文的主要工作及章节安排

论文以浙大中控的CS4000高级过程控制实验系统为被控对象，以PLC为直接控制级控制器，计算机为上位机，运用WinCC设计上位机监控界面，完成自动选择性控制系统的设计。自动选择性控制系统的结构方案如图1.7所示。

图1.7  控制控制系统结构方案

课题的具体研究内容如下：

（1）了解PLC300各模块功能，学习STEP7软件，利用该软件对PLC300进行编程；

（2） 学习组态软件WinCC，运用WinCC设计上位机对过程对象的实时监控界面；

（3）完成以下过程控制系统的设计，并进行参数整定：

1）液位单回路控制系统；

2）主流量单回路控制系统；

3）比值控制系统；

4）比值和液位自动选择性控制系统。

论文共分为6章，具体安排如下：文献综述

第1章 对课题研究背景、比值控制及比值控制系统的分类进行了详细介绍。并简述了论文的主要研究内容和章节的安排。

第2章 详细介绍了有关的硬件结构和所使用的模块。主要包括PLC300和浙大中控CS4000高级过程控制实验系统。

第3章 介绍了该设计中所用的PID算法，对位置式和增量式算法的优缺点进行了比较，说明了选择增量式PID控制的原因，并给出了PID参数整定的方法。

第4章 主要介绍了STEP7编程软件的使用步骤和监控软件的设计。其中以流量单回路的监控软件设计为例，详细介绍了用WinCC设计监控软件的过程。

第5章 介绍了选择性控制系统的设计和调试。这一章节主要包括了液位单回路系统、流量单回路系统、主副流量比值控制系统和选择性控制系统的设计过程，流量和液位系统的参数整定。

第6章 总结了实际设计过程中遇到的主要问题及解决方法。 

2  控制系统硬件介绍

本次毕业设计主要涉及的硬件设备有PLC300控制器（PLC S7-300），浙大中控的CS4000多功能过程控制实验系统。

2.1  PLC300控制器介绍

过程控制与PLC控制技术的发展有着紧密的联系，PLC可作为过程控制的控制器[8]。1980年PLC问世以后，美国电气制造商协会(National Electric Manufacture Association NEMA)对于PLC下过如下的定义：PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制[9]。PLC的特点如下：可靠性高，编程简单，通用性好，功能强大，体积小，功耗低 ，设计施工周期短[10]。

S7-300 PLC是模拟式中小型PLC，电源、CPU和其他模块都是独立的，可以通U形总线把电源（PS）、CPU和其他模块紧密固定在西门子S7-300的标准轨道上。每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。电源模块总是安装在机架的最左边，CPU模块紧靠电源模块。CPU的右边是可以选择的IM接口模块，如果只用主架导轨而没有使用扩展支架可以不选择IM接口模块[11]。

图2.1所示为本次毕业设计中所用的PLC300及外围模块，图中机架上共有五个模块[12]。本次设计主要用了四个模块：电源模块，型号是PS 307 5A；CPU模块，型号是CPU314C-2DP；模拟量输入模块，型号是AI8x12BIT；模拟量输出模块，型号是AO8x12BIT。上述模块的技术参数指标如表2.1所示。源.自/优尔·论\文'网·www.youerw.com/