基于组态软件的液位控制系统设计(3)
1.2 蒸馏生产锅炉汽包液控研究意义与现状 本文以蒸馏水生产工厂的蒸馏环节锅炉汽包的液位控制作为液控系统设计的应用背景。蒸汽生产的蒸馏、干燥、蒸发等反应过程所需的热源要靠锅炉产生的蒸汽提供，锅炉产生蒸汽的压力和温度是否稳定，锅炉是否正常安全运行，直接影响蒸汽生产的能否正常运行。 而在蒸汽生产过程中锅炉汽包的液位控制决定着生产蒸汽的压力与温度，过低或过高的液位都会使生产的蒸汽压力和温度出现不稳定的变化，严重的还会产生生产事故。目前的蒸馏生产工厂，主要包括贮槽、锅炉、蒸馏塔三个主要部分，主要采用的是基于反馈的自动加人工控制，需要定时对锅炉的液位进行动态监测，确保锅炉中的液位处于上限与下限之间。
1.3 PID 控制的意义与现状 现代自动控制系统中，反馈是所有过程控制的基石。在反馈理论中，首先要对实时数据进行测量，通过比较测得的实时数据与设定的期望值得出误差值，进而根据误差值提高控制质量。其关键在于测量、比较之后的执行环节，即调节系统的响应。PID控制器的执行就是利用比例、积分、微分三者的关系调节参数获得更好控制质量[3]。因为毋须建立精确被控对象数学模型的简单性，PID 成为应用最广泛的控制器。 目前工业自动化水平成为衡量企业现代化水平的关键源[自-吹冰^`论/文'网·www.chuibin.com 。 控制理论的发展经历了供电、现代、智能三个阶段。1788 年，蒸汽机调速器为第一种比例控制能力的反馈设备；1933年 Tayor 推出比例积分微分三个环节的调节器；后来的 20年里，比例积分分式控制器、 全 PID 控制能力的气动式控制器相继推出。自二十世纪七十年代起， PID控制器逐渐与微处理器、电子产品相结合[4～7]。 而到了现在，调节 PID控制器参数也得到了很大的发展。可编程控制器利用闭环控制实现 PID 控制，同时与 ControlNet 连接，利用网络实现远程控制。人们还将人工智能改进PID 控制算法，利用计算机自动调整 PID 参数，自整定、智能PID控制能够在减短调节时间、减小超调量和削减动态误差之间取得较好的平衡[8]。
1.4 水箱控制策略选择 工业中的过程控制，控制算法与方案众多，根据时段不同即管理控制开始前、进行中、结束后分为三种程序控制的控制模型：前馈或预先控制、同期、反馈或事后控制四种[9～17]。 因此目前的水箱控制策略也有以下几种： 1）PID 控制算法。传统的 PID 控制算法在工业生产过程控制中有着很好的控制效果，而 PID 算法经过复合或改进之后可以更加提高控制质量。2）预测控制。作为一种新型的计算机控制方法，面对现代工业复杂的不易建立精确被控对象数学模型的生产控制系统，预测算法采用多部测试、滚动优化和发馈校正等方法，鲁棒性强，提高控制质量与效果。 3）自适应控制。根据工业生产过程中因时变特性造成对象和扰动的动态变化，自适应控制器能够针对性的修正自身的特性，更好地适应时变过程。 4）智能控制。复杂的现代工业控制系统，特别是液位控制系统，对控制的实时性、鲁棒性、容错性都提出了更高的要求，通过控制参数的自学习和自适应，提高控制的精确和质量。智能控制能在没有人工操作干预的前提下主动驱动智能仪器实现生产过程自动控制，不依赖建立精确数学模型，解决非线性的复杂控制问题。