白仲国

榆林神华能源有限责任公司，陕西 榆林 719000

串级控制在双容液位系统的应用研究

白仲国

榆林神华能源有限责任公司，陕西 榆林 719000

本文首先介绍了双容液位系统，通过试验建

立了系统数学模型。然后设计了控制器并应用MATLAB软件进行了系统仿真，并对仿真结果进行了分析，仿真结果令人满意。最后，用“组态王”做上位组态软件，用西门子S7-200可编程序控制器（PLC）作为下位控制器，验证了串级控制方法的可行性和有效性，实现了预期控制目标。

双容液位系统；串级控制；监控组态

DoubleF luid Position；CascaCdoe ntrol；monitoring configuration

引言

本文中设计了一种可以模拟多种对象特性的双容水箱系统，虽然结构简单，但却是最基本的过程控制系统，是各种高级、复杂过程控制系统的基础，具有很好的代表性和工业应用背景。文中设计的双闭环串级控制控制系统是双容系统精确控制的一种行之有效的控制方法。

1 双容液位系统简介及数学模型

1.1 双容液位系统简介

双容液位系统是一个两级液位串连系统，如图1所示。通过上水泵给上水箱供水，用电磁阀VA1控制水流量Q1；通过电磁阀VA2控制上、下水箱之间的水流量Q2；通过电磁阀VA3控制下水箱的出水量Q3；通过液位计LT1、LT2采集水位信号作为反馈信号；通过电磁阀的开度反馈信号来确定阀的实时开度；最终通过控制器控制各阀的开度，调节两个水箱的水位，实现水位的自动控制。

图1 双容液位系统流程示意图

1.2 双容液位系统数学模型

数学模型是研究事物性质的一种抽象工具，它是描述实际系统各个物理量之间关系的数学表达式。……