摘 要：提出了一種利用智能儀表AI808對(duì)串聯(lián)雙容水箱液位進(jìn)行串級(jí)控制．以MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)組態(tài)、監(jiān)控的方法。 關(guān)鍵詞：串聯(lián)雙容水箱；液位控制；串級(jí)控制；智能儀表 The Fluid Position Control System Design of Two Tanks Linked Based on Artificial Intelligence Measuring Appliance （Henan Highway Development limited Company，Xinxiang 453000，China） Abstract：The author propose a method of cascade control to control two tanks linked using artificial intelligence measuring appliance AI808 in this paper．Simultaneously the position computer carries on the real—time configuration，the monitoring by the MCGS configuration software realization in the scene． Key words：two tanks linked；level control；cascade control；artificial intelligence measuring appliance 1 引言 　　串聯(lián)雙容水箱在工業(yè)過(guò)程控制中應(yīng)用非常廣泛。在串聯(lián)雙容水箱水位的控制中，進(jìn)水首先進(jìn)人第一個(gè)水箱，然后通過(guò)第二個(gè)水箱流出，與一個(gè)水箱相比，由于增加了一個(gè)水箱，使得被控量的響應(yīng)在時(shí)間上更落后一步，即存在容積延遲，從而導(dǎo)致該過(guò)程的難以控制。串級(jí)控制是改善調(diào)節(jié)過(guò)程動(dòng)態(tài)性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系統(tǒng)的容積延遲[1] 。采用兩步整定法，通過(guò)MCGS組態(tài)軟件對(duì)整定過(guò)程及曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，直至達(dá)到主、副回路的最佳整定參數(shù)。 2 串聯(lián)雙容水箱系統(tǒng)的流程圖 　　工藝流程如圖1所示。 　　圖1中，采用水泵作為輸送源，把儲(chǔ)水槽中的水抽到高位水箱，通過(guò)電動(dòng)凋節(jié)閥的作用，可以調(diào)節(jié)進(jìn)水量，再通過(guò)手動(dòng)閥可以將水從高位水箱送人低位水箱，使低位水箱的液位保持在一定的高度。在整個(gè)工作過(guò)程中，均有相應(yīng)的儀表對(duì)高位水箱和低位水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)和控制。 [b]3 控制系統(tǒng)的控制要求及實(shí)現(xiàn) 3．1 串聯(lián)雙容水箱液位的控制要求[/b] 　　根據(jù)工藝要求，為了保證控制精度，系統(tǒng)以低位水箱液位為主調(diào)節(jié)參數(shù)，高位水箱液位為副調(diào)節(jié)參數(shù)，構(gòu)成串聯(lián)雙容水箱串級(jí)控制系統(tǒng)。低位水箱的液位傳感器檢測(cè)的液位信號(hào)與給定液位值進(jìn)行比較后送人主調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID運(yùn)算后，其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，與高位水箱的液位傳感器檢測(cè)到的液位信號(hào)進(jìn)行比較后送人副調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID運(yùn)算后．其輸出控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，控制進(jìn)水流量的大小，從而控制水箱的液位口[2]。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。 3．2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn) 　　根據(jù)工藝要求，考慮到系統(tǒng)中處理的主要是液位、流量等模擬量信號(hào)，所以采用智能儀表AI808實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的處理和整個(gè)系統(tǒng)的控制；采用組態(tài)軟件MCGS對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行顯示和監(jiān)控[3]。如圖2所示。 3．2．1 信號(hào)的采集及控制 　　智能儀表AI808采用先進(jìn)的微電腦芯片及技術(shù)，減小了體積，并提高了可靠性及抗干擾性能。儀表的測(cè)量精度為0．2級(jí)，具備AC85～265V寬范圍輸入的自由電源，備有多種安裝尺寸，輸入采用數(shù)字校正系統(tǒng)及自校準(zhǔn)技術(shù)，測(cè)量精確穩(wěn)定，消除了溫漂和時(shí)漂引起的測(cè)量誤差。 　　可以設(shè)置多種報(bào)警方式。儀表接熱電阻輸入時(shí)，采用三線制接線，消除了引線帶來(lái)的誤差；接熱電偶輸入時(shí)，儀表內(nèi)部帶有冷端補(bǔ)償部件；接電壓／電流輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)顯示的物理量程可任意設(shè)置。適合于溫度、壓力、流量、液位、濕度等的精確控制，具有控制、人工智能調(diào)節(jié)、報(bào)警、變送、通訊等功能，同時(shí)還有手動(dòng)調(diào)節(jié)、手動(dòng)自整定、位置比例輸出等，非常適合于液位的串級(jí)控制。由低位壓力傳感器檢測(cè)到的低位水箱壓力信號(hào)經(jīng)液位變送器變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào)后送入主調(diào)節(jié)器AI808（1）中，與液位給定值進(jìn)行比較，經(jīng)PID運(yùn)算后，其輸出作為副調(diào)節(jié)器AI808（2）的給定值，其值與高位水箱壓力傳感器檢測(cè)到的高位水箱實(shí)際信號(hào)（同樣也要經(jīng)過(guò)液位變送器變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào)）進(jìn)行比較，經(jīng)PID運(yùn)算后，其輸出驅(qū)動(dòng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使閥門開大或關(guān)小，從而控制低位水箱的液位在其精度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。各儀表的參數(shù)設(shè)置如表1所示。 3．2．2 上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件 　　本系統(tǒng)采用北京昆侖公司的MCGS5．5工業(yè)控制組態(tài)軟件，通過(guò)RS232／RS485轉(zhuǎn)換器使PC機(jī)與智能儀表AI808進(jìn)行通信。MCGS5．5組態(tài)軟件能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、工藝過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、趨勢(shì)曲線等功能。 4 控制系統(tǒng)的調(diào)試 　　為了滿足控制系統(tǒng)的精度要求，采用兩步整定法[4]，先整定副環(huán)，按4：l衰減曲線法得到δs1=83，Ts1=40s，用同樣的方法再整定主環(huán)，得到δs2=6．5，Ts2=30s，從而得到主調(diào)節(jié)器的參數(shù)和副調(diào)節(jié)器的參數(shù)分別為：δ1=100，T11=20s，δ2=5，T12=10s，TD2=3s，將它們投入系統(tǒng)運(yùn)行可得到如圖3所示的實(shí)時(shí)控制曲線。 5 結(jié)束語(yǔ) 　　作者所采用的串級(jí)控制方案很好地克服了雙容對(duì)象的容量延遲對(duì)液位控制的不利影響，取得了較好的控制效果。通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)界面的設(shè)計(jì)，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和控制狀態(tài)更直觀。目前，控制系統(tǒng)已調(diào)試完畢投入運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好。 參考文獻(xiàn)： [1]金以慧．過(guò)程控制[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2002． [2]謝劍英，賈青．微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003． [3]劉雷霆，毛衛(wèi)清．小型循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．工礦自動(dòng)化，2003，（3）：39—41．