21世纪以来,饲料工业迅速发展,同时随着德国工业4.0和中国制造2025战略的提出,智能制造成为时代主流,中国励志从制造大国转变为制造强国,鼓励企业建设智能化工厂,推动企业升级转型。饲料工业作为国民制造业的重点对象,要求饲料工厂和机械设备朝着自动化和智能化的方向发展。基于上述背景,本文依托江苏省基础研究计划,对饲料挤压膨化设备-双螺杆挤压膨化机进行控制系统的研究设计,该控制系统可以实时监控膨化机的过程参数并控制整机的自动运行,对于工作过程的故障可以发出报警。本文的具体工作内容如下:（1）首先根据双螺杆膨化机的工作流程确定系统的控制需求,对数据采集子系统进行分析、设计,给出了数据采集方案,并进行了传感器的选型。然后根据控制要求,给出了膨化机控制系统的总体方案,根据控制输入输出量,完成了控制系统的硬件选型和IO地址分配工作,最后对控制系统主电路进行设计。（2）利用CFX建立双螺杆膨化机挤压膨化流道的实体模型和流场有限元模型,对其进行流场分析,研究膨化过程中三个重要影响因素:螺杆转速、物料含水量、挤压温度对挤压膨化过程的影响,并确定了挤压温度值的影响因素,为后续温度控制提供依据。（3）传统的膨化机在温度控制时考虑欠全,在实际生产中进料量大小、进料温度都会影响膨化温度,针对膨化机实际生产特点,本文将前馈补偿和动态矩阵算法引入到传统温度控制系统,提出了一种基于前馈和DMC-PID的双环控制方法。该法可以考虑多种因素对温度的影响并进行预测控制,与传统的串级PID控制相比,控制效果较好。（4）利用TIA V15.1对PLC的控制程序进行详细设计,主要包括主程序和四个子程序（称重、电流、温度及水/蒸汽流量四个模块）的控制流程图和step7梯形图。通过上述程序的协同运行,不仅能够实现膨化机的主系统的自动运行,且能够对生产过程中的工艺参数进行采集与在线实时控制,并进行了系统程序调试。（5）对上层监控系统进行需求分析,设计了系统的功能结构树,利用Win CC完成监控系统的功能和画面设计,经调试后,能够满足生产过程的要求,可以实时显示生产过程参数和系统工作状态。