１５期（总第１０３期） 中围现代树装备 于ＨＧＫ－１型过程控制系统的实验研究 袁杨连云港市职教中心赵莉 江苏连云港２２２０００ 绍了ＨＧＫ－１型过程控制实验平台，采用试验建模方法建立了被控对象的数学模型，在此基础上进行实验研究，证 延系统的控制上，串级系统控制优越性较强。 程控制；ＰＬＣ 实验系统介绍 【型过程控制系统是由东南大学自动化学院 卖验室自行开发，基于工业过程模拟对象的 装置，实验装置的总体结构包括多功能实 ０面板两个部分（如图１所示）。 图２实验系统结构示意图 笔者以上述系统为对象，采用Ｒｏｃｋｗｅｌｌ自动化公 司的Ｍｉｃｒ０Ｌｏｇｉｘ１５００ ＰＬＣ对对象中的大时延系统进行 了实验研究。 二、系统的建模与仿真 我们将实验平台中的大时延系统（即锅炉加水管 延时）近似为一个一阶惯性加时延系统，我们通过飞 图１实骀设备图 升曲线法求得系统的Ｋ、Ｔ、 ，即可近似认为确定了 大时延系统的传递函数。具体操作方法为：首先使输 入保持不变，等到系统稳定后，加入一个扰动，记录 下锅炉大时延管道出口处的温度曲线，可见该曲线的 形状为Ｓ形，可用切线法或计算法来求取各项参数， 得出大时延系统的数学模型。实验曲线如图３所示。 鼗戮隧 戮秘疆隧翻强龃翟鞋露强融强麓璧彗鎏 皂实验台构成有：水箱、储水槽、ＳＣＲ电加 传感器、大时滞盘管、压力传感器、液位 氚量传感器、变送器、电动调节阀、电磁 、水泵、循环水泵、接线端子排等。控制 ｆ关，指示灯，智能控制仪表，实现一些控 ｊ功能。图２为实验系统结构示意图。 ＝： ■ ＿＿＿ ｝２０１Ｏ一０３～１２ 袁杨，本科，中教二级。赵莉，本科，中教一级。 图３实验曲线 ６口。 中国观代瓣装各 ２０１０年第１５期（总第１０３期） 三、控制方案介绍 笔者采用串级和Ｓｍ ｉ ｔｈ预估补偿相结合的控制 方案。在主回路中采用Ｓｍｉ ｔｈ预估补偿，副回路选择 锅炉的出水口温度为控制输出量，在锅炉下部装有 Ｐｔ－ｌＯ０热电偶，可以测量锅炉出水口的温度，通过变 送器转换成１—５ｙ的信号，经过信号线传输￣ＩＪＰＬＣ。 ｓｍｉｔ｝ 灏估加 串级 空制 ＋挟 毕Ｉ 舆．Ｄ． － －Ｉ—ｎ 一 四、实验结果 —Ｌ Ｊ上 ＩＪ １：１盯－＿一 一Ｖ，Ｉ—Ｖ －Ｖ 一 笔者通过实验法建立了系统的数学模型为：基 控 器：Ｐ＝ ：Ｕ．６１： ，＿ 一 ・ － 于上述Ｓｍｉ ｔｈ预估控制的原理，在实验中用ＰＬＣ进行控 制。ＰＬＣ的连接示意图如图４所示。从控制曲线（如图 ０１（ＺＯ４０ １Ｏ０ １６０ ２００ ２４０ ５）上可以看出，采用Ｓｍｉ ｔｈ预估控制方案后，系统的 调节时间明显减小，稳定性得到提高。 图５控制曲线 ｝｝ＵｎＵＣ．； 钻加 ）ｎＵ 锅炉液位 ｎＵ加 ＪｎＵ ｎＵ ５０ 锅炉温度 ｉ Ｊ曼 参考文献 控制平台 ［１］邵裕森，戴先中．过程控制工程（第２版）［蝴．北京：机 械工业出版社，２０００ ［２］Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司．Ｍｉｃｒｏｌ５００ ｕｓｅｒ’Ｓ ｇｕｉｄｅ［Ｍ］．Ｒｏｃｋｗｅｉｉ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ．２０００ ［３］陶永华．新型ＰＩＤ控制及其应用［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００２ 图４ ＰＬＣ的连接示意图 Ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ＨＧＫ－１，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｂｏｕｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ＹｕａｎＹａｎｇ，ＺｈａｏＬｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ＨＧＫ一１ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｌａｔ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｉｎｇ：ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｏｖｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｅｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｃａｓｃａｄｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｉｏｒｉ ｔｙ ｓｈｏｗｓ ｍｏｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ：ＰＬＣ ６２