水温——循环水流量串级控制系统的研究与设计(2)

　　2.5 Pt100铂电阻温度变送器?
　　温度是非常重要的物理参数，热电偶和热敏电阻适合大多数高温测量，模拟补偿方式可有效降低PT100的误差。必须选择恰当的传感器，采用模拟方法实现PT100的非线性补偿很容易与±200mV面板表连接，无额外的软件开销。?
　　2.6 三相移相SCR调压装置、位式控制接触器?
　　采用三相可控硅移相触发装置，输入控制信号为4~20mA标准电流信号，其移相触发角与输入控制电流成正比。输出交流电压用来控制电加热器端的端电压，从而实现锅炉温度的连续控制。?
　　位式控制接触器和AI-708仪表一起使用，通过它仪表输出继电器触点的通断来控制交流接触器的通断，完成锅炉水温位式控制试验。?
　　2.7 电动调节阀 ?
　　采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便，电源为单相220V，控制信号为 4~20mADC或1~5 V DC，输出为4~20mADC的阀位信号。?
　　2.8 水泵?
　　本装置采用两只磁力驱动泵，一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动?
　　
　　3 系统硬件结构和工作过程?
　　
　　被控对象为过程控制装置，主要应用该装置中两容水箱，配备有磁力泵、水槽、电动阀、阀门组。AI调节器通过RS-485通信接口，经RS232/485转换器与计算机相连。计算机采用PC机，用于运行监控软件，执行控制算法，完成控制功能。输入输出通道由AI调节器实现。?
　　系统的工作过程是：AI调节器直接与各种传感器或变送器相连，来自这些检测装置的各种测量信号在AI调节器内部经A/D转换后，得到的数据由RS-485总线经RS232/485转换器发送给计算机。计算机根据采样得到的数据、用户给定值等要求对数据进行显示、计算和保存等处理，对被控参数根据相应的控制算法计算出控制输出量，并通过RS-485总线将数据发送给AI调节器。在AI调节器中经D/A转换后输出4-20mA电流信号给电动调节阀等执行机构，对被控对象进行控制。?
　　
　　4 炉内胆温度与循环水流量串级控制系统软件设计?
　　
　　本系统中，控制算法用MCGS提供的编程语言编写，作为循环策略中的脚本程序，而循环时间正好可设为控制周期。以增量式数字PID控制算法的嵌入为例。其中，读取A/D转换结果可用设备命令Read（），而控制信号的输出用设备命令Write（）。在循环策略中，按虚框内所示的流程编好脚本程序，粘贴到循环策略行中即可。?
　　循环功能的实现由循环策略本身的循环机制自动控制。设循环时间为采样周期，则软件会自动计算下一个采样时刻的到来，并执行虚框所示的脚本程序，从而完成PID等控制运算并输出控制信号。余略。?
　　
　　5 上位机组态监控画面?
　　
　　水温与循环水流量串级控制系统组态界界面图如图1所示。?
　　
　　6 系统调试与分析?
　　
　　根据试验数据一系列计算，将得到的参数置入智能调节器，调试运行，结果如图2。从图中可以看到系统有很大波动，积分时间越大系统波就大，微分时间大系统不稳定。改变系统参数 ?K?p、T?i 、T?d?，再次运行可以观察到系统比图2波动减小，很快达到稳定。充分显示了串级自衡系统的调节能力。系统温度在51℃时，加阶跃使系统稳定在66℃，待系统稳定后，加扰动信号，响应曲线如图3可以看到系统出现波动但很快恢复平衡。系统在受到干扰后能很快达到平衡。?
　　
　　7 结语?
　　
　　本文的研究对象是控制锅炉内胆的温度和内胆的循环水流量。温度作为主控量，流量作为辅助变量来调节温度的平衡，实验表明：用智能仪表控制这样的系统很合适，控制思想具有一定的先进性。?
　　
　　参考文献?
　　［1］?邵裕森. 过程控制及仪表 ［M］.上海：上海交通大学出版社，1995.?