【正文】 并且可以看到歷史記錄，至少引入兩個(gè) PV 變量。5 分10 操作記錄 有報(bào)警信息記錄或有修改參數(shù)的紀(jì)錄 5 分11 報(bào)表 可以記錄報(bào)警 5 分 控制算法和編程串級控制系統(tǒng)方框圖如圖 所示。X 主調(diào)節(jié) 器LIC101副調(diào)節(jié)器LIC102下水箱液位 LT103LT103主回路干擾給定值+圖 液位流量串級控制系統(tǒng)框圖X調(diào)節(jié)閥FV101流量計(jì)FT102流量 FT102下水箱液位副回路干擾以串級控制系統(tǒng)來控制下水箱液位，以第二支路流量為副對象，右邊水泵直接向下水箱注水，流量變動(dòng)的時(shí)間常數(shù)小、時(shí)延小，控制通道短，從而可加快提高響應(yīng)速度，縮短過渡過程時(shí)間，符合副回路選擇的超前，快速、反應(yīng)靈敏等要求。下水箱為主對象，流量的改變需要經(jīng)過一定時(shí)間才能反應(yīng)到液位，時(shí)間常數(shù)比較大，時(shí)延大。將主調(diào)節(jié)器的輸出送到副調(diào)節(jié)器的給定，而副調(diào)節(jié)器的輸出控制執(zhí)行器。由上分析副調(diào)節(jié)器選純比例控制，反作用（要想流量大，則調(diào)節(jié)閥開度加大） ，自動(dòng)。主調(diào)節(jié)器選用比例控制或比例積分控制，反作用（要想液位高，則調(diào)節(jié)閥開度加大） ，自動(dòng)。采用范例程序如圖 所示。圖 操作過程和調(diào)試編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細(xì)介紹。在現(xiàn)場系統(tǒng)上，打開手動(dòng)調(diào)節(jié)閥 QV10QV105，調(diào)節(jié) QV116 具有一定開度(閘板高度 6 毫米左右)，其余閥門關(guān)閉。打開設(shè)備電源。包括變頻器電源，設(shè)置變頻器 DP 總線的工作模式，變頻器直接驅(qū)動(dòng)水泵 P101。連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的通訊電纜，啟動(dòng)控制系統(tǒng)。啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)組態(tài)軟件，進(jìn)入測試項(xiàng)目界面。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，將調(diào)節(jié)器的手動(dòng)控制切換到自動(dòng)控制。啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)組態(tài)軟件，進(jìn)入測試項(xiàng)目界面。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，將調(diào)節(jié)器切換到自動(dòng)控制。首先將主調(diào)節(jié)器置手動(dòng)狀態(tài)，調(diào)整其輸出為某個(gè)輸出值，將它作為副調(diào)節(jié)器的 SP 值。在上述狀態(tài)下，整定副調(diào)節(jié)器的 P 參數(shù)。預(yù)置主調(diào)節(jié)器的 P、I 參數(shù)（不要設(shè)置的太大） ，再將主調(diào)節(jié)器切換到自動(dòng)狀態(tài)。依據(jù)記錄曲線，調(diào)整主調(diào)節(jié)器的 P、I 參數(shù)、副調(diào)節(jié)器的 P 參數(shù)，一般是副調(diào)節(jié)器較大，主調(diào)節(jié)器較小。副調(diào)節(jié)器：一般純比例(P)控制，反作用，自動(dòng)，KC2(副回路的開環(huán)增益)較大。主調(diào)節(jié)器：比例積分(PI)控制，反作用，自動(dòng)，KC1〈 KC2(KC1 主回路開環(huán)增益) 。1待系統(tǒng)穩(wěn)定后，類同于單回路控制系統(tǒng)那樣，對系統(tǒng)加擾動(dòng)信號(hào)，擾動(dòng)的大小與單回路時(shí)相同。1通過反復(fù)對副調(diào)節(jié)器和主調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)具有較滿意的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和較高的靜態(tài)精度。 范例測試結(jié)果及記錄參考的控制曲線如圖 所示。圖 液位流量串級控制曲線主回路 PI 參數(shù) P=、I=20220。副回路 P=。 測試題 流量 液位前饋反饋控制 測試題目描述前饋控制又稱擾動(dòng)補(bǔ)償，它與反饋調(diào)節(jié)原理完全不同，是按照引起被調(diào)參數(shù)變化的干擾大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要直接測量負(fù)載干擾量的變化，當(dāng)干擾剛剛出現(xiàn)而能測出時(shí)，調(diào)節(jié)器就能發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)使調(diào)節(jié)量作相應(yīng)的變化，使兩者抵消。因此，前饋調(diào)節(jié)對干擾的克服比反饋調(diào)節(jié)快。但是前饋控制是開環(huán)控制，其控制效果需要通過反饋加以檢驗(yàn)。前饋控制器在測出擾動(dòng)之后，按過程的某種物質(zhì)或能量平衡條件計(jì)算出校正值。流量液位前饋反饋控制流程圖如圖 所示。II圖 流量液位前饋反饋控制流程圖流量液位前饋反饋控制測點(diǎn)清單如表 所示。表 流量液位前饋反饋控制測點(diǎn)清單序號(hào) 位號(hào)或代號(hào) 設(shè)備名稱 用途 原始信號(hào)類型 工程量1 FT101 渦輪流量計(jì) 給水流量 I 4～20mADC AI 03m3/h2 LT103 液位變送器 下水箱液位 4～20mADC AI 3 FV101 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 閥位控制 2～10VDC AO 0～100％水介質(zhì)二路（II 路）由泵 P102（工頻）從水箱 V104 中加壓獲得壓頭，經(jīng)電動(dòng)閥 FV10水箱 V10手閥 QV116 回流至水箱 V104 而形成水循環(huán)，另一路（I 路）經(jīng)泵 P101(變頻器驅(qū)動(dòng))、渦輪流量計(jì) FT10水箱 V10手閥QV116 回流至水箱 V104 而形成水循環(huán)，負(fù)荷的大小通過手閥 QV116 來調(diào)節(jié)；其中，水箱 V103 的液位由液位變送器 LT103 測得，給水流量由流量計(jì) FT101測得。本例為前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥 FV101 為操縱變量，在 LT103 為被控變量的定值液位控制系統(tǒng)中，接收由 I 路流量的前饋信號(hào)參予到定值系統(tǒng)中，整體構(gòu)成前饋－反饋控制系統(tǒng)。如果 I 路流量出現(xiàn)擾動(dòng)，經(jīng)過流量計(jì) FT101 測量之后，測量得到干擾的大小，然后在 II 路通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度，直接進(jìn)行補(bǔ)償。而不需要經(jīng)過調(diào)節(jié)器。 上位組態(tài)要求流程圖界面要求1）測試要求的組態(tài)流程圖界面（要求復(fù)顯） ，如圖 所示圖 組態(tài)流程圖界面2）動(dòng)態(tài)點(diǎn)、交互控制點(diǎn)清單如表 所示。表 動(dòng)態(tài)點(diǎn)、交互控制點(diǎn)清單名稱 數(shù)據(jù)類型 功能描述FV101 調(diào)節(jié)閥 I/O 實(shí)型 調(diào)節(jié)器輸出值，手動(dòng)狀態(tài)下點(diǎn)擊,彈出輸入對話框LT104 液位變送器 I/O 實(shí)型 顯示 V103 液位（調(diào)節(jié)器 PV 值）FT101 渦輪流量計(jì) I/O 實(shí)型 顯示干擾流量SP 調(diào)節(jié)器設(shè)定值 I/O 實(shí)型 調(diào)解器自動(dòng)狀態(tài)下可改寫P 調(diào)節(jié)器比例系數(shù) I/O 實(shí)型 可改寫I 調(diào)節(jié)器積分系數(shù) I/O 實(shí)型 可改寫D 調(diào)節(jié)器微分系數(shù) I/O 實(shí)型 可改寫手/自動(dòng) 調(diào)節(jié)器狀態(tài) I/O 整型 點(diǎn)擊，調(diào)解器狀態(tài)切換K 前饋運(yùn)算系數(shù) I/O 實(shí)型 改變前饋信號(hào)處理系數(shù)3）其他要求：? 設(shè)備、管路從圖庫中選，管路中流體流動(dòng)、V103 液位變化具有動(dòng)畫效果；? 流程圖界面中可包含實(shí)時(shí)曲線窗口，歷史記錄、操作記錄、報(bào)表界面可從流程圖界面調(diào)出。實(shí)時(shí)曲線要求? 引入FT101及調(diào)節(jié)器PV、MV、SP 四個(gè)變量；? 曲線顏色便于區(qū)分，對應(yīng)變量標(biāo)示清楚；? 時(shí)間軸跨度兩分鐘，采樣周期不大于兩秒；? 振蕩的幅值便于分析變化趨勢。操作記錄要求引入 V103 液位高、低限報(bào)警記錄。記錄中顯示報(bào)警時(shí)間、報(bào)警限值（可自定） 、報(bào)警值及報(bào)警的具體描述。歷史記錄要求? 引入FT101及調(diào)節(jié)器PV、MV、SP 四個(gè)變量；? 調(diào)用歷史趨勢曲線控件進(jìn)行繪制；? 時(shí)間軸、數(shù)值軸的設(shè)置便于分析歷史趨勢。報(bào)表要求設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)表：實(shí)驗(yàn)開始后，每 20 分鐘記錄一組數(shù)據(jù)，包括 FT10LT103 兩個(gè)變量。 控制結(jié)果和評分標(biāo)準(zhǔn)協(xié)助驗(yàn)證測試結(jié)果1）評分的必需條件：必須在流程圖界面上可進(jìn)行調(diào)節(jié)器的手/自動(dòng)操作、SP 可改變、手動(dòng)可調(diào)輸出值、實(shí)時(shí)曲線滿足分析的需要，這也是實(shí)際工程中所必須的。如果采用自動(dòng)評分，那么則要求 SP 為外給定，信號(hào)來自評分系統(tǒng)。2）驗(yàn)證控制結(jié)果：? K置零，調(diào)節(jié)器置手動(dòng)狀態(tài)，改變輸出值，液位值應(yīng)相應(yīng)變化，且變化正確。? 恢復(fù)K值，依據(jù)被測試者提交的實(shí)時(shí)曲線基本可判斷調(diào)節(jié)器在自動(dòng)狀態(tài)下控制回路是否穩(wěn)定。? 恢復(fù)K值，調(diào)節(jié)器置自動(dòng)狀態(tài)，手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器（流量變化量不超過 10%）、改變液位調(diào)節(jié)器的SP，進(jìn)一步判斷控制品質(zhì)（詳見評分標(biāo)準(zhǔn)）。3）驗(yàn)證組態(tài)結(jié)果：參考具體要求。評分標(biāo)準(zhǔn)本題滿分 150 分，首先系統(tǒng)必須滿足前四項(xiàng)，能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，否則不能通過。具體評分標(biāo)準(zhǔn)如表 所示。表 本測試題評分標(biāo)準(zhǔn)序號(hào) 要求 分值1 必須要求 SP 可改變，而且能顯示。2 必須要求 測量值和控制值可顯示，或者實(shí)時(shí)曲線可以看出是否穩(wěn)定。3 必須要求 被測試者能夠使控制系統(tǒng)在自動(dòng)狀態(tài)下穩(wěn)定。4 必須要求 自動(dòng)狀態(tài)下，SP 值變化原來穩(wěn)態(tài)值的 10%，系統(tǒng)可以穩(wěn)定。要求：①超調(diào)量（最大偏差）不大于穩(wěn)定值的 15%。②過渡時(shí)間（被控變量進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)值的177。5%范圍內(nèi)，且不再超出時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間）不超過1 分鐘，或者 8 個(gè)振蕩周期。③余差不超過 5%。100 分5 控制效果加分 超調(diào)量（最大偏差）不超過 2% 10 分6 控制效果加分 過渡振蕩周期不超過 4 個(gè)，衰減比 2~10 10 分7 流程圖界面要求 外觀：具有下水箱容器，液位檢測點(diǎn)，流量檢測點(diǎn)，管道，變頻器，水泵符號(hào)具有測量值，給定值，控制量動(dòng)態(tài)點(diǎn)具有 PID 的參數(shù)設(shè)置，手動(dòng)給定控制量，手/自動(dòng)切換，給定值交互點(diǎn)。10 分8 實(shí)時(shí)曲線 信號(hào)幅度統(tǒng)一，標(biāo)尺等分合理，時(shí)間標(biāo)尺等分合理，時(shí)間長度合理，可以看到完整的穩(wěn)定過程。至少引入 SP﹑PV 兩個(gè)變量。5 分9 歷史記錄 可以記錄歷史數(shù)據(jù)，并且可以看到歷史記錄。至少引入 PV 一個(gè)變量。5 分10 操作記錄 有報(bào)警信息記錄或有修改參數(shù)的紀(jì)錄 5 分11 報(bào)表 可以記錄報(bào)警 5 分 控制算法和編程前饋控制又稱擾動(dòng)補(bǔ)償，它與反饋調(diào)節(jié)原理完全不同，是按照引起被調(diào)參數(shù)變化的干擾大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要直接測量負(fù)載干擾量的變化，當(dāng)干擾剛剛出現(xiàn)而能測出時(shí)，調(diào)節(jié)器就能發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)使調(diào)節(jié)量作相應(yīng)的變化，使兩者抵消。因此，前饋調(diào)節(jié)對干擾的克服比反饋調(diào)節(jié)快。但是前饋控制是開環(huán)控制，其控制效果需要通過反饋加以檢驗(yàn)。前饋控制器在測出擾動(dòng)之后，按過程的某種物質(zhì)或能量平衡條件計(jì)算出校正值。采用范例程序如圖 。圖 操作過程和調(diào)試編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細(xì)介紹。在現(xiàn)場系統(tǒng)上，打開手閥 QV10QV105，QV115，QV106，電磁閥XV101 直接打開（面板上 DOCOM 接 24V，XV101 接 GND） 。打開設(shè)備電源。包括變頻器電源，設(shè)置變頻器 DP 總線的工作模式，變頻器直接驅(qū)動(dòng)水泵 P101。連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的通訊電纜，啟動(dòng)控制系統(tǒng)。啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)組態(tài)軟件，進(jìn)入測試項(xiàng)目界面。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，將調(diào)節(jié)器的手動(dòng)控制切換到自動(dòng)控制。啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)組態(tài)軟件，進(jìn)入測試項(xiàng)目界面。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，將調(diào)節(jié)器切換到自動(dòng)控制。設(shè)定 K，然后設(shè)置 PID 控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗(yàn)法來整定參數(shù)。這里不限制使用的方法。具體可以參考 節(jié)。建議：運(yùn)行過程中 PID 的 SP 值會(huì)有一定的波動(dòng)，所以控制的穩(wěn)定性稍差，有一些難度。干擾可以是 K 值的改變，也可以是變頻器控制量的改變（從而改變了 FT101） 。 范例測試結(jié)果及記錄參考的控制曲線如圖 所示。圖 液位流量前饋反饋測試曲線主回路 PI 參數(shù) P=、I=100000。