电加热锅炉盘管出口温度的串级控制
多层循环嵌套式结构，按照预定的条件，对系统的运行流程及设备的运行状态进行有针对性选择和精确的控制。为此，MCGS引入运行策略的概念，用以解决上述问题。
所谓“运行策略”，是用户为实现对系统运行流程自由控制所组态生成的一系列功能块的总称。MCGS为用户提供了进行策略组态的专用窗口和工具箱。
运行策略本身是系统提供的一个框架，其里面放置有策略条件构件和策略构件组成的“策略行”，通过对运行策略的定义，使系统能够按照设定的顺序和条件操作实时数据库，控制用户窗口的打开、关闭并确定设备构建的工作状态等，从而实现对外部设备工作过程的精确控制。
一个应用系统有三个固定的运行策略：启动策略、循环策略和退出策略。启动策略在应用系统开始运行时调用，退出策略在应用系统退出时调用，循环策略由系统在运行过程中定时循环调用，用户策略供系统中的其他部件调用。如图3.8所示。
图2.10运行策略
进行以上各个环节后，盘管出口水温滞后的工程已经基本完成。运行后，在界面中点击“实验二十一、盘管出口水温滞后控制实验”，如图2.9所示。盘管出口水温滞后工程是测量系统模型的准备与前提，是进行测模型的一个必要的软件环境。
图2.11 进入运行环境
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第三章 锅炉盘管出口温度建模
对于本文中的过程控制实验室锅炉盘管出口温度滞后系统，需要建立其模型。
建模是研究系统的重要手段和前提。凡是用模型描述系统的因果关系或相互关系的过程都属于建模。因描述的关系各异，所以实现这一过程的手段和方法也是多种多样的。
3.1建模的概念
建模，就是建立被控对象的数学模型。它是一个实际系统模型化的过程。对于同一个实际系统，人们可以根据不同的用途和目的建立不同的模型。
建模需要三类主要的信息源： 1、要确定明确的输入量与输出量
通常选一个可控性良好，对输出量影响最大的一个输入信号作为输入量，其余的输入信号则为干扰量。
2、要有先验知识
在建模中，被控对象内部所进行的物理、化学过程符合已经发现的许多定理、原理及模型。在建模中必须掌握建模对象所要用到的先验知识。
3、试验数据
过程的信息也能通过对对象的试验与测量而获得。合适的实验数据是验证模型和建模的重要依据。
3.2建模步骤
1) 明确建模目的和验前知识：目的不同，对模型的精度和形式要求不同；事先对系统的了解程度。
2) 实验设计：
变量的选择，输入信号的形式、大小，正常运行信号还是附加试验信号，数据采样速率，辨识允许的时间及确定量测仪器等。
3) 确定模型结构：选择一种适当的模型结构。
4) 参数估计：在模型结构已知的情况下，用实验方法确定对系统特性用影响的参数数值。 5) 模型校验：验证模型的有效性
3.3 建模方法
过程系统建模方法有机理法和测试法等。机理分析法建模又称为数学分析法建模或理论建模，是根据过程的内部机理（运动规律），运用一些已知的定律、原理建立过程的数学模型。测试法，是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行数学处理后得到的模型。
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本文采用的是测试法中的阶跃响应曲线法来建模。阶跃响应曲线能形象、直观地描述被控过程得动态特性。
3.4阶跃响应曲线法建模
在被控系统处于开环稳定时，使输入量（调节阀）作阶跃式变化，记录被控过程输出的变化曲线，直至进入新的稳态。求出被控过程输入量与输出量之间的动态数学关系——传递函数。
该法建模时的注意事项：
①合理选择阶跃扰动信号的幅度，一般在正常输入信号的5%～15%。过小，激励弱，可能响应信号被其他干扰所淹没，是测试结果不可靠。过大，使正常生产受到干扰甚至危及安全。
②试验开始前确保被控对象处于某一选定的稳定工况，并且在其期间避免其他偶然性的扰动。 ③仔细记录起始部分，因为对动态特性参数的影响很大。
④多次测试。非线性因素：在不同负荷、不同设定值条件下测试；同一负荷、同一设定值下正、反扰动，全面掌握特性。同样条件下多次测试减少干扰因素的影响。
3.5获取模型的方法
输入加热模块锅炉内胆盘管输出温度变送器1温度变送器2内胆温度盘管温度
图3.1开环测模型
方法一：设由锅炉内胆到盘管出水口的管道长度为L米，热水的流速为v米/秒，则内胆的热水要经过τd秒后才能到达被控点，其中τd=L/v。如果忽略热水在盘管内流动时的热损耗，则可近似地把盘管视为一阶带纯滞后环节。本文并没有采用该法。
方法二：先测出控制量到盘管的温度模型G1(s)，再测出控制量到锅炉内胆的模型G2（s），如图3.1所示，在系统结构图中盘管与锅炉内胆是串接的。前者的传递函数除以后者的传递函数，即G1 ( s )/G2（s），可近似得到盘管的温度模型。本文采用是正是这个方法。
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3.6 测试步骤
测试时选择盘管出水口温度（也可根据实验需要选择另外两个温度测试点处的温度）作为被控量，实验之前先将储水箱中贮足水量，将锅炉内胆打满水。等水溢出后，确认管路连接好以后将阀门F1-2、F1-3、F1-4、F1-13全开，其余阀门关闭，形成一个循环水的过程系统。
管路连接：将锅炉内胆出水口与工频泵进水口2连接起来，将工频泵出水口与支路1进水口连接起来，将支路1出水口与盘管进水口连接起来，将盘管出水口与储水箱进水口连接起来。
本文采用的是数据采集卡控制：
1． 首先确保“AT-4数据采集卡控制” 、“AT-1智能仪表控制”挂件的通信接口连接到计算机串口，将二者的电源输入L、N端与单相I电源L、N端对应连接。
2. TT1的1a、1b、1c端对应接到智能调节仪I的2、3、4端；智能调节仪Ｉ的输出7、5端并接本挂件上250Ω电阻后对应接到数据采集卡模拟量输入AI7、GND端；AT-4模拟输出AO1的4-20mA+、-端对应接到温控模块控制输入+、-端； AT-4模拟输出AO2的4-20mA+、-端对应接到电动调节阀控制输入+、-端。
3. 管路、阀门、接线检查无误后接通总电源开关，打开24V电源开关、电动调节阀开关、温控模块开关、单相I开关，将磁力泵开关打到手动位置。
4. 核对智能调节仪参数设置，将智能调节仪作为温度变送器使用，关键参数有Sn=21,CtrL=0, DIL＝0，DIH＝100（℃）,OPL=40, OPH=200。
5. 设置一个合适的给定值（5%-15%的阶跃设定值）。选定为10%，然后将调节器改为手动运行。
6. 进入运行界面，记住开始的确切时间，并观察盘管和锅炉内胆的温度值的变化，直至稳定不发生变化时，再记下其结束时间，退出运行环境。
记下的测模型开始时间为14:11，结束时间为16：21，历时130分钟。设采样时间为二分钟， 求出每二分钟内各取盘管和锅炉内胆温度的平均值，二者各65组数据，并作为Matlab仿真的数据，绘制成一记录表，因本文篇幅所限只列出了从初始时间零到时间70的数据。如表3.1所示。
初始时间下盘管温度：18.69 ℃ ，锅炉内胆温度：20.08℃。 结束时间下盘管温度：23.71 ℃ ，锅炉内胆温度：25.5℃。
图3.2展示的是去掉初始值的锅炉内胆的阶跃响应数据。将实际测量到的锅炉内胆温度数据进行仿真，则得到图3.3。
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图3.2内胆的阶跃响应数据
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图3.3 实际测得的内胆阶跃响应数据
图3.4为盘管的阶跃响应曲线。将实际测量到的盘管温度数据进行仿真，则得到图3.5。
654y13210020406080time(min)100120140
图3.4 盘管的阶跃响应
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