图2.5智能仪表
2.2.2液位-流量的串级控制系统
液位-流量的串级控制系统采用了液位变送器、流量变送器、电动调节器、智能仪表。其实验线路按照图2.5接好。将下水箱液位变送器的输出端接到智能仪表一的模拟输入端，智能仪表一的模拟输出端接智能仪表二的外给定端，流量变速器的输出端接到智能仪表二的输入端，智能仪表二的模拟输出端接到电动调节阀。下水箱液位变送器将测的信号传送给智能仪表一，智能仪表一经过运算后，输出调节信号作为智能仪表二的给定值，智能仪表二将流量值和给定值结合运算后，输出控制信号传给调节阀。控制电动调节阀开度，控制下水箱的进水量，达到或保持给定的液位。智能仪表通过RS485与PC机通信，将液位值和调节阀的开度传送给PC机，PC机实时显示数据。操作人员可以在PC机上实时修改各个参数。
2.2.3液位-流量的串级控制系统原理
本实验系统的主控量为下水箱的液位高度H，副控量为电动调节阀支路流量Q，它是一个辅助的控制变量。系统由主、副两个回路所组成。主回路是一个恒值控制系统，使系统的主控制量H等于给定值；副回路是一个随动系统，要求副回路的输出能正确、快速地复现主调节器输出的变化规律，以达到对主控制量H的控制目的。
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图2.6 液位-流量串级控制系统的结构图
可以看出，由于主对象下水箱的时间常数较大于副对象管道的时间常数，因而当主扰动（二次扰动）作用于副回路时，在主对象未受到影响前，通过副回路的快速调节作用已消除了扰动的影响。图2.6为实验系统的结构图，图2.7为该控制系统的方框图。
图2.7 液位-流量串级控制系统的方框图
2.2.4 液位-流量的串级控制系统试验结果
液位-流量的串级控制系统的参数整定方法有逐步逼近法、两步整定法和一步整定法。本实验采用的是两步整定法。在工况稳定，主、副控制器都在纯比例作用运行的条件下，将主控制器的比例度先固定在100％的刻度上，逐渐减小副控制器的比例度，求取副回路在满足某种衰减比（如4∶1）过渡过程下的副控制器比例度和操作周期。
画面组态:
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图2.8 串级水箱控制系统图
2.2.5 液位、流量串级控制系统调试
水箱液位串级控制系统，它是由主控、副控两会路组成，主控回路的调节器称主调节器，控制对象为水箱，水箱的液位为系统的主控制量，副控制回路中的调节器称副调节器，流入水箱的流量作为副控制量，主调节器的输出作为副调节器的给定，副调节器的输出直接调节电磁阀的转速，改变进入水箱的泵的流量，从而达到控制水箱液位的目的；在该控制系统中，由于水箱存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系统的容积延迟。通过组态软件对整定过程及液位的平衡过程进行实时监控，直至达到主、副回路的最佳整定参数。
调试结果：
输入液位=00.91
主控制回路：p=22.00，i=22.00，d=0.01 副控制回路：p=30.00，i=99.00，d=0.00
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调试可得到下图。
图2.9 串级水箱控制系统调试图
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2.2.6 CAD图
图2.10 串级水箱控制系统CAD图
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