LT101FT102?FV101M
水槽 图2-3水位前馈反馈控制系统工艺图
扰动前馈补偿器流量检测变送给定水位PI控制器_+电动调节阀水箱水位水位检测变送 图2-4水位前馈反馈控制系统框图
2.2.4 水位前馈反馈控制过程描述
你前馈反馈控制系统主要目的是快速克服扰动作用，因此在此不再赘述启动过程（与单回路控制系统相似）而直接分析受扰动作用的过程。
当扰动出现时例如进水阀损坏导致进水量增大，若只采用单回路控制系统，由于被控对象存在一定的定的纯滞后和容量滞后，因而，从干扰产生到被控量发生变化需要一定的时间；从偏差产生到控制器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又需要一定的时间。可见，这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰克服在被控量偏离设定值之前，从而限制了这种控制方案控制品质的进一步提高。而对于前馈反馈控制系统，当进水出现扰动时，前馈控制器根据扰动的性质及大小对过程的控制通道施加控制，使被控量发生与前者相反的变化，以抵消扰动对被控量的影响。前馈通道与反馈通道的校正作用迭加的结果将使水位尽快地回到给定值。但系统出现其它扰动如水箱漏水、出水阀门损坏导致出水量增大等，由于这类信息未被引入前馈补偿器，故对于这类扰动前馈补偿器不进行校正，只能依靠反馈调节器产生的校正作用克服它们对被控水位的影响。
2.2.5 检测参数选择和控制参数选择
检测参数：水箱水位与进水流量。水箱底部的压力传感器可以检测水箱中水对底部的压力，进而通过大小与单位的换算、变送得到此时水箱的水位。当采用前馈反馈控制时，进水流量作为扰动量，因此也应被检测到。
控制参数：进水流量。水箱的出水阀门开度是固定的即出水量一定，因此，当水位偏离给定值时，应通过改变进水流量调整水位高度。
2.3控制系统设备选型
2.3.1 实验装置
本实验采用的是CS4000型过程控制实验，如图2-5所示，是中控科教根据自动化及相近专业的教学特点和学生培养目标，结合国内外最新科技动态而推出的集智能仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的普及型多功能实验装置。
图2-5 CS4000实验装置示意图
CS4000实验装置包括两个独立的水路动力系统，一路由循环泵、电动调节阀、电磁流量计组成（主管路），由电动调节阀调节流量，电磁流量计检测流量；另一路由变频器、循环泵、涡轮流量计组成（副管路），由变频器调节流量，涡轮流量计检测流量。
对于单输入单输出系统，主管路水流量可作为主要的操作变量，而副管路水流量可作为主要的扰动变量；而对于多输入多输出系统，主副管路的水流量都将作为多变量系统的操作变量。
对于上水箱单回路液位控制系统和前馈控制系统，可以都选择循环泵、电动调节阀、电磁流量计构成水路动力系统。对液位的检测可以使用电磁流量计在水箱下部水流出的阀部进行检测，因为液位的高度与压差成正比，而压差是与水流量的大小有关的。
水路系统的控制选用可编程逻辑控制器（PLC）进行控制，同时也要选用开关电源。由于PLC的输出及输入是标准信号（1-5V，4-20mA），功率如此小的信号不足以驱动实际的电气设备（如电动调节阀），因此需要采用模拟量的输入和输出模块。为了使PLC与上位的PC机通信，需要使用RS232／485转换模块。 2.3.2 CPU
PLC的CPU实物图如图2-6所示。
图2-6 PLC的CPU实物图
CPU操作员控件和指示灯及说明如下图2-7所示。