流量—锅炉液位前馈控制系统
2-15种流量计及各种压力、温度、流量、液位、控制原理动态图!
2.孔板流量计
3.立式腰轮流量计
4.喷嘴流量
5.容积式流量计
6.椭圆齿轮流量计
7.文丘里流量计
8.涡轮流量计
9.转子式流量计
04 液位仪表原理
1.差压式液位计A
2.差压ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ液位计B
3.差压式液位计C
4.超声波测量液位原理
5.电容式液位计
05 阀门原理
1.薄膜执行机构
2.带阀门定位器的活塞式执行机构
14、喷嘴流量计
工作原理：喷嘴的测量原理是依据流体力学的节流原理，充满管道的流体，当它们流经管道内的 喷嘴时，流速将在喷嘴形成局部收缩，从而使流速加快，静压力降低，于是在喷嘴前后便产生了 压力降或叫压差，介质流动的流量愈大，在喷嘴前后产生的压差也就愈大，所以可通过测量压差 来测量流体流量的大小。 工作特点： ①结构简单,安装方便； ② 喷嘴比孔板的压力损失小，要求直管段长度也短； ③无需实流校验，性能稳定； ④可耐高温高压、耐冲击； ⑤耐腐蚀性能比孔板好，寿命长； ⑥精度高、重复性好、流出系数稳定； ⑦圆弧形结构设计可测量各种液体、气体、蒸汽以及各种脏污介质； ⑧ 整体锻造加工技术，造价较高。
孔板流量计 工作原理：流体充满管道，流经管道内的节流装置时，流束会出现局部收缩，从而使流速增加，静 压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的 压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守 衡定律和流动连续性定律为基准的。 工作特点： ①节流装置结构简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉； ②应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用； ③标准型节流装置无须实流校准，即可投用； ④ 一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。
燃气锅炉的控制系统及其操作方法
燃气锅炉的控制系统及其操作方法随着我国经济的快速发展，燃气锅炉的应用越来越广泛。
燃气锅炉控制系统是整个锅炉系统的关键所在，能够确保燃气锅炉的安全、高效、稳定地运行。
本文将对燃气锅炉控制系统及其操作方法进行探讨。
一、燃气锅炉控制系统的组成燃气锅炉控制系统主要由以下几个部分组成：自动控制系统、填料控制系统、液位控制系统、排污控制系统、加药控制系统、给水控制系统和燃气供应系统。
这些系统在燃气锅炉的生产过程中，相互协调作用，以确保锅炉的安全、稳定、高效运行。
1.自动控制系统自动控制系统是燃气锅炉的核心，主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
其主要功能是监测锅炉出水温度、烟气温度、压力等参数，根据这些参数来指挥燃烧器的工作，并对锅炉的运行状态进行调整。
自动控制系统可以实现批量自动生产，提高生产效率，降低人工干预的可能性，大大提高了燃气锅炉的安全性和稳定性。
2.填料控制系统燃气锅炉填料控制系统主要用于控制内部填料的加注量和压力，确保填料的均匀分布以及压力的平衡。
填料控制系统主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
在锅炉生产过程中，系统可以根据锅炉负荷的变化来调整填料的量和压力，从而保证锅炉的工作效率和稳定性。
3.液位控制系统液位控制系统主要用于控制锅炉水位以及补给水的流量。
它主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
它可以精确地控制锅炉内部水位，确保锅炉的充水量和污水排放的流量。
液位控制系统的合理设计和操作，可以保证锅炉的稳定性、安全性和高效性。
4.排污控制系统燃气锅炉排污控制系统主要用于控制废气排放和污水排放的流量。
它主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
排污控制系统的作用非常重要，一般情况下污水和废气排放对环境造成的危害很大。
通过排污控制系统的运行，可以减少对环境的污染，保证锅炉运行环境的清洁和安全。
5.加药控制系统加药控制系统主要用于对锅炉内部水进行磷酸盐和硫酸盐等药品的添加。
4 单元机组主控制系统-前馈控制应用
前馈控制的应用大中小前述几种协调控制方式采用的都是反馈控制方案，实际上，为了提高控制质量，协调控制方式所采用的控制系统是前馈—反馈控制系统。
采用前馈控制的目的有两个：一是补偿被控对象（主要是锅炉侧）动态特性的迟延和惯性，加快负荷响应；二是使作为前馈信号的负荷指令与机、炉主控制指令（代表对燃烧率、汽轮机调门开度等操作量的要求）构成一定的静态关系，并且将前馈信号作为机、炉主控制指令的基本组成部分，以保证机组的输入能量与能量需求基本一致，在变负荷控制过程中起“粗调”作用。
负荷前馈控制的重点是锅炉侧。
为了补偿锅炉侧的动态迟延和惯性，前馈控制作用中除了比例(P)作用（静态前馈）以外，还包括微分(D)作用（动态前馈），它起超前控制作用，加速锅炉的负荷响应。
对于汽轮机侧，采用前馈控制，主要是要求汽轮机的调门开度或汽轮机负荷与负荷指令保持一致。
因此，通常只采用静态前馈控制，这样，如果一旦单元机组与电网突然解列，可迅速切除负荷指令，使调门立即关小，防止过分超速。
锅炉侧的前馈控制信号来源有两种：一种是负荷指令N0信号；另一种是蒸汽流量信号。
两种信号性质不同，前者为电网对机组的负荷要求；后者为汽轮机对锅炉的负荷要求。
无论哪种信号，都代表了对锅炉的能量要求。
通过前馈控制，锅炉的输入能量与能量要求随时保持平衡。
一、前馈控制信号为负荷指令N0这是一种较常用的前馈控制方案，如图10-16所示。
当负荷指令N0改变时，通过前馈控制器（P）立即改变汽轮机主控指令MT，使汽轮机调门开度（或汽轮机功率）作相应改变。
同时，通过前馈控制器（PD）立即改变锅炉主控指令MB，使燃烧率相应改变。
微分（D）控制作用使燃烧率动态超前动作，加速锅炉的负荷响应。
前馈控制还使MB和MT始终与N0保持一致。
通常，在前馈“粗调”的基础上，反馈控制只需对偏差稍加校正（“细调”），即可使系统趋于稳定。
一定程度上克服了反馈控制需待偏差产生后才发出控制作用的缺点，使负荷控制质量大为提高。
锅炉设备的控制
锅炉设备的控制锅炉是石油、化工、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽不仅可以作为精馏、蒸发、干燥、化学反应等过程的热源，还可以为压缩机、风机等提供动力源。
锅炉种类很多，按所用燃料分类，有燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉，还有利用残渣、残油、释放气等为燃料的锅炉。
按所提供蒸汽压力不同，又可分为常压锅炉、低压锅炉、常高锅炉、超高压锅炉等。
不同类型的锅炉的燃料种类和工艺条件各不相同，但蒸汽发生系统的工作原理是基本相同的。
图1 给出了常见的蒸汽锅炉的主要工艺流程图。
其中，蒸汽发生系统由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。
在锅炉运行过程中，燃料和空气按一定比例送入炉膛燃烧，产生的热量传给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，然后再经过过热蒸汽，形成满足一定质量指标的过热蒸汽输出，供给用户。
同时燃烧过程中产生的烟气，经过过热器将饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，再经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。
锅炉设备是一个复杂的控制对象，其主要的控制变量有燃料量、锅炉给水、减温水流量、送风量和引风量等；主要的被控量有汽包水位、过热蒸汽温度、过热蒸汽压力、炉膛负压等。
这些控制变量与被控变量之间相互关联。
例如燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、炉膛负压和烟气含氧量；给水量变化不仅会影响汽包水位，而且对蒸汽压力、过热蒸汽温度都有影响。
因此锅炉设备是一个多输入/多输出且相互关联的控制对象。
锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，提供一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全经济的条件下运行。
其主要控制任务如下。
(1)锅炉供应的蒸汽量应适应负荷变化的需要。
(2)锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。
图1 锅炉设备主要工艺流程(3) 过热蒸汽温度保持在一定范围内。
(4) 汽包中的水位保持在一定范围内。
(5) 保持锅炉燃烧的经济性和安全运行。
(6) 炉膛负压保持在一定范围内。
中国石油大学《过程控制工程》复习题及答案
《过程控制工程》期末复习题一、（每空1分）填空题：1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越；微分时间越小，则微分作用越。
2、三种常用的均匀控制方案包括、、。
3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、 D指作用。
4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。
5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、。
6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。
7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。
8、调节阀的固有流量特性主要有、、、四种。
9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。
10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成11、常见的传热设备有、、等。
12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。
13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、、、振荡频率和回复时间等。
14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为。
15、常见的传热设备有、、等。
16、精馏装置一般由、、、等设备组成。
精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和两类。
二、选择题（10分，每小题2分）1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。
A. PIB. PDC. PID2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。
A．实现闭环回路的正反馈。
B．实现闭环回路的负反馈。
C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性。
3、单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。
A．测量与给定之间的偏差 B．被调量的变化 C．干扰量的变化4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。
A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。
锅炉汽包水位控制系统(过程控制仪表课程设计)
过程控制仪表课程设计题目锅炉汽包水位控制系统指导教师高飞燕班级自动化071学号20074460107学生姓名丁滔滔2011年1月5号附录：仪表配接图 (20)锅炉汽包水位控制系统1.系统简介：控制系统一般由以下几部分组成图1 自动控制系统简易图锅炉水位系统如下图：图2 单冲量控制系统原理图及方框图其单位阶跃响应图如下：图3 蒸汽流量干扰下水位阶跃曲线通过电容式液位计将检测来的液位信号变送给成标准信号，再输送给控制器，调节器再通过执行机构和阀来控制进水量，从而达到自动控制锅炉水位。
2．锅炉控制系统：2.1锅炉：锅炉是火力发电厂中主要设备之一。
它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热，井将热量传给工质，以产生一定压力和温度的蒸汽，供汽轮发电机组发电。
电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比，具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点。
2.2过热器和再热器：蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分，它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽，并要求在锅炉负荷或其他工况变动时，保证过热气温的波动处在允许范围内。
提高蒸汽初压和初温可提高电厂循环热效率，但蒸汽初温的进一步提高受到金属材料耐热性能的限制。
蒸汽初压的提高随可提高循环热效率，但过热蒸汽压力的进一步提高受到汽轮机排气湿度的限制，因此为了提高循环热效率及降低排气湿度，可采用再热器。
通常，再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右，再热蒸汽温度与过热蒸汽温度相近。
过热器和再热器内流动的为高温蒸汽，其传热性能差，而且过热器和再热器又位于高烟温区，所以管壁温度较高。
如何使过热器和再热器管能长期安全工作是过热器和再热器设计和运行中的重要问题。
在过热器和再热器的设计及运行中，应注意下列问题:⑴运行中应保持汽温的稳定，汽温波动不应超过±（5～10）℃。
⑵过热器和再热器要有可靠的调温手段，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温。
⑶尽量防止和减少平行管子之间的偏差。
2.3省煤器和空气预热器：省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的尾部，进入这些受热面的烟气温度已较低，因此常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。
锅炉水位的自动控制
锅炉水位的自动控制摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。
关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量引言汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。
该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。
(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。
因此,锅炉汽包水位必须严加控制。
1 汽包水位的动态特性锅炉汽水系统结构如图1 所示。
汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。
而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。
因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。
1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 :图1 锅炉的汽水系统图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。
如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。
但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。
当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。
因此,实际水位曲线如图中L 线。
即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。
给水温度越低,时滞τ亦越大。
1. 2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性,见图3 :图3 蒸汽流量作用下水位阶跃响应曲线在蒸汽流量S 扰动作用下,水位的阶跃响应曲线如图3 所示。
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计目录摘要 (2)Abstract (3)1 概述 (4)1.1过程控制 (4)1.2串级控制系统 (6)1.3 MA TLAB软件 (7)1.4 MCGS组态软件 (8)2 PID控制器原理 (10)2.1 PID控制器简介 (10)2.2 PID控制系统 (11)2.3 PID控制参数的整定及方法 (12)2.3.1 PID控制参数的整定简介 (12)2.3.2 PID控制参数整定方法 (12)3 建立被控对象模型 (15)3.1 被控对象建模 (15)3.2 测量被控对象阶跃响应曲线 (16)3.3求取被控对象传递函数 (17)4 控制方案的设计及仿真 (22)4.1 设计控制系统框图 (22)4.2 Simulink控制系统仿真 (23)4.3仿真结果分析 (24)4.4 串级控制与单回路控制系统抗干扰性能仿真 (26)5 结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录：英语资料及译文 (32)摘要本设计针对锅炉温度控制问题，综合应用过程控制理论以及近年来兴起的仿真技术、计算机远程控制、组态软件，设计了锅炉温度流量串级控制系统。
首先，通过实验法建立锅炉的数学模型，得到锅炉温度与进水流量之间的传递函数，通过对理论设计的控制方案进行仿真，得到较好的响应曲线，为实际控制系统的实现提供先决条件。
其次，使用智能仪表作为控制器，组建现场仪表过程控制系统，通过参数整定，得到较好现场控制效果。
再次，实现积分分离的PID控制算法。
关键词：水温流量串级控制系统 PID控制仪表过程控制系统计算机过程控制系统AbstractThe purpose of this thesis is to design the liquid level's concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic indicator technique ﹑the computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank's liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model, and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next, I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system. Afterwards, I design and set up the indicator process control system, realize PID control of the liquid level with intelligence indicator. Finally, I design and set up the long distance computer control system in virtue of the data collection module ﹑MCGS soft and digital PID controller，accomplish control system experiment and analyze the outcome.1 概述1.1过程控制1．工业过程控制的发展概况自本世纪30年代以来，伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。
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课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称过程控制系统学生姓名*** 专业班级自动142班设计题目流量—锅炉液位前馈控制系统一、课程设计目的本课程的课程设计是自动化专业学生学习完《过程控制系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对过程控制系统理论和基本知识的理解，在熟悉工艺流程的基础上，掌握运用工程整定方法设计过程控制系统，以及系统的调试和投运的基本方法。
二、设计内容、技术条件和要求（一）技术要求按课程设计任务书提供的课题，应根据给出的设计任务，按“可选”的被控对象设计相应的控制系统。
组成4人的设计小组，分模块进行,共同协作完成一个实际系统的设计、调试任务。
要求20%流量扰动作用下的液位变化不超过15%，恢复时间小于2分钟，稳态误差小于3%（二）设计内容1、熟悉工艺流程及实验环境，根据对水位控制或工业锅炉生产过程控制的要求，设计相应的控制系统方案；2、完成主要测控仪表的选型；3、绘制系统结构框图、系统工艺流程图、系统硬件连线图，并在实验中修正完善；4、按要求进行系统调试，分析P、I、D参数对控制质量的影响，分析前馈控制系统对扰动的调节作用及补偿能力；5、撰写详细的设计说明书。
（三）设计说明书要求设计说明书应包含以下内容1.设计目的；2.设计要求；3.系统方案设计（包括：被控变量的选择、控制变量的选择，控制器类型的选择、控制器正反控制方式的选择、调节阀的选择、各测量传感器的选择）；4.系统结构框图、系统工艺流程图、系统硬件连线图；5.调试过程分析，调试结果、调试中出现的问题及解决方法；6.设计心得体会；7.参考文献。
二、时间进度安排按教学计划规定，过程控制系统课程设计总学时为两周，其进度及时间大致分配如下：1 2017.6.26—6.26 查阅资料、完成各部分硬件设计；2 2017.6.27—6.28 在模拟实验平台上进行系统调试，分析实验结果；3 2017.6.29—6.30 总结设计过程、编写课程设计说明书。
三、主要参考文献1、《过程控制及仪表》，邵裕森主编，电子工业出版社2、《过程控制系统》，涂植英主编，机械工业出版社3、《过程控制》，金以慧主编，清华大学出版社指导教师签字：年月日设计说明书一、设计目的本课程的课程设计是自动化专业学生学习完《过程控制系统》课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对过程控制系统理论和基本知识的理解，在熟悉工艺流程的基础上，掌握运用工程整定方法设计过程控制系统，以及系统的调试和投运的基本方法。
本设计针对液位控制系统中较为基础的锅炉液位作为控制对象，流量—锅炉液位前馈控制系统具有非线性，滞后，耦合等特征，能够很好的模拟工业过程特征。
而对于控制系统的选择为前馈——反馈系统。
一般的控制系统都属于反馈控制, 这种控制作用总是落后于扰动作用。
对于时滞较大、扰动幅度大而频繁的过程控制往往不能满足生产要求。
引入前馈控制可以获得显著的控制效果。
前馈控制是按照扰动作用的大小进行控制, 所以控制是及时的。
如果补偿作用完善可以使被控变量不产生偏差。
二、设计要求2.1 设计内容（1）熟悉工艺流程及实验环境，根据对水位控制或工业锅炉生产过程控制的要求，设计相应的控制系统方案；（2）完成主要测控仪表的选型；（3）绘制系统结构框图、系统工艺流程图、系统硬件连线图，并在实验中修正完善；（4）按要求进行系统调试，分析P、I、D参数对控制质量的影响，分析前馈控制系统对扰动的调节作用及补偿能力；（5）撰写详细的设计说明书。
2.2 技术要求要求20%流量扰动作用下的液位变化不超过15%，恢复时间小于2分钟，稳态误差小于3%三、系统方案设计控制系统选择单回路控制系统，以及在单回路的基础上加前馈控制，形成前馈——反馈控制系统。
比较两种控制系统在应用中的区别和优势。
单回路反馈系统通常采用PID算法控制，基于偏差来消除偏差，控制作用产生在被控量变化之后，因此不能及时地消除偏差。
前馈控制是基于扰动来补偿扰动对被控量的影响，控制作用产生在被控量变化之前，所以能及时地消除偏差达到很好的响应效果。
但是前馈控制属于开环控制，无法检验响应，通常无法单独使用，所以与单回路结合，采用前馈——反馈控制方法，可以既保留了反馈控制良好的跟随给定的优点，有弥补了抗扰特性的不足，可实现很好的控制效果。
在前馈——反馈控制系统中，扰动进水支路为扰动量，在扰动支路中通过涡轮流量计检测支路进水量，在扰动进入水箱改变液位之前，通过前馈补偿器的计算减小电动调节阀的开度，使液位不会出现过大的改变，使扰动在产生偏差之前消除偏差。
可达到更好的控制精度。
3.1 被控变量和控制变量的选择液位和流量是工业生产过程中最常用的两个参数，对液位和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。
液位的时间常数T一般很大，因此有很大的容积迟延，如果用单回路控制系统来控制，可能无法达到较好的控制质量。
而前馈—反馈控制系统可以用一般常规仪表来实现，成本增加也不大，却可以起到十分明显的提高控制质量的效果，因此往往采用前馈控制系统对液位进行控制。
一般情况下，流量是影响液位的主要因素，将它纳入前馈反馈复合控制系统进行控制，不仅有效地克服了流量对液位造成的干扰，而且使系统工作频率提高，能够对液位实行较快的控制。
为了保证控制精度，将锅炉液位作为被控对象，锅炉的液位主要由进水量和出水量决定，因此将进水量与出水量选作控制对象。
锅炉液位是通过压力液位传感器测得，将检测到的液位信号与给定液位值进行比较后送入调节器，在数显智能调节仪中经过PID运算后，其输出信号作为调节器——电动调节阀阀门的开度信号，控制进水量的大小，从而控制液面高度。
3.2 控制器类型的选择整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成。
在本次控制系统中控制器为EFPT-0102型数显智能调节仪，采用算法为PID控制规律，调节器为电磁阀，测量变送为HB、FT两个组成，被控对象为流量PV。
当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道分别将水送到上水箱和下水箱，由HB返回信号，是否还需要放水到下水箱。
若还需要（即水位过低），则通过电磁阀控制流量的大小，加大流量，从而使下水箱水位达到合适位置；若不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使流量保持或减小。
3.3 主、副控制器正反控制方式的确定在单回路控制系统中，要使一个过程控制系统能正常工作，系统必须为负反馈。
对于前馈控制系统来说，主、副调节器中正反作用方式的选择原则是使整个控制系统构成负反馈系统。
即其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值。
各环节放大系数极性的规定与单回路系统设计相同。
3.4 调节阀的选择电动调节阀对控制回路流量进行调节。
采用QS201直行程电子式电动执行器，无需配伺服放大器，控制单元与电动执行机构一体化，可靠性高，操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。
有输入控制信号4-20mA及单相电源即可控制与转实现对压力流量温度压力等参数的调节，具有体积小，重量轻，连线简单，泄漏量少的优点。
采用PS电子式直行程执行机构，4-20mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯，流量具有等百分比特性，直线特性和快开特性，阀门用于截断或接通管路中的介质。
出水控制阀门我们选择VT-16型号的线性钢铸阀，该阀门采用弹簧连接，可预置阀门关断力，保证阀门的可靠关断，防止泄露，具有性能稳定可靠、控制精度高、使用寿命长等优点。
3.5测量传感器的选择流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。
根据本试验装置的特点，采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，压力1.6Mpmax,4-20mA标准信号输出，可与显示、记录仪表、积算器或调节器配套。
避免了涡轮流量计非线性与死区大的致命缺点，确保实验效果能达到课设要求。
流量转换器采用LD2-4B型，与电磁流量传感器配套使用，输入信号：0~0.4mV，输出信号：4~20mA DC，允许负载电阻为0~750欧姆，基本误差为输出信号量程的0.5%。
液位传感器用来对水箱液位变送、锅炉液位变送和水槽液位变送进行检测，采用工业的DBYG扩散硅压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，喜爱用高品质低耗精密器件，稳定性、可靠性大大提高。
可方便的与其他DDZ—3X型仪表互换配置，并能直接替换进口同类仪表。
校验的方法是通电预热15分钟后，分别在零压力和满程压力下检查输出电流值。
在零压力下调整量程电位器，使输出电流为4mA，在满量程压力下调整量程电位器，使输出电流为20mA。
本传感器精度为0.5级，因为为二线制，故工作时需串24V直流电源。
压力传感器用来对上水位水箱和中水位水箱的压力进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，0.5级精度，二线制4-20mA标志信号输出。
3.6所需设备的型号及用途四、控制系统设计4.1、前馈系统结构框图单回路控制器，即PID 控制器的传递函数为W c (s)，被控对象锅炉液位的传递函数为W o (s)。
W m (s)为前馈控制器；W f (s)为过程扰动通道传递函数；W o (s)为过程控制通道传递函数；F(s)为系统可测不可控扰动；Y(s)为被控参数；典型的前馈—反馈控制系统框图如下所示，它是由一个反馈回路和一个开环补偿回路叠加而成的复合系统。
在扰动f(s)作用下，系统输出为：Y(s)=W f (s)F(s)+ W M (s)W o (s)F(s)-W c (s)W o (s)Y(s)单回路前馈—反馈恒值系统闭环传递函数为： F(s)Y (s)= ) Wc(s)Wo(s 1) Wm(s)Wo(s (s) Wf ++ 根据绝对不变性原理，应有F(s)Y (s)=0，前馈模型为： W m (s)= —Wo(s)(s) Wf4.2、系统工艺流程图4.3、硬件连线图五、参数整定5.1比例积分调节（PI 调节）PI 调节就是综合P 、I 两种调节的优点，利用P 调节快速抵消干扰的影响，同时利用I 调节消除余差。
它的调节规律为：()()()0tc I u t K e t K e t dt =+⎰ 或 ()()()011tI u t e t e t dt T δ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎰ 式中δ为比例带，可视情况取正值或负值；I T 为积分时间。
δ和I T 是PI 调节器的两个重要参数。
图3.1是PI 调节器的阶跃响应，它是由比例动作和积分动作两部分组成的。
在施加阶跃输入的瞬间，调节器立即输出一个幅值为Δe/δ的阶跃，然后以固定速度Δe/δTI 变化。
当t=T I 时，调节器的总输出为2Δe/δ。
这样，就可以根据图3.1确定δ和T I 的数值。
还可以注意到，当t=T I 时，输出的积分部分正好等于比例部分。
由此可见，T I 可以衡量积分部分在总输出中所占的比重：T I 愈小，积分部分所占的比重愈大。