∑∑
（a） （b） 图3.2-3制系统的其它接法
这样的接法的好处是使用的仪表少，因为一台双通道调节器就可以实现加减和控制的功能。（假如水位调节器采用单比例，则这种接法与图6可以等效转换，差别不大）。
但是，水位调节器采用PI作用，而测量值又是水位与蒸汽流量之差，结果 显然不能保证水位无差。除非流量参数经过微分，而且不引入固定分量，见图7（b）。等效转换后其等式项是：
T1ST1
只有对流量信号不起积分作用，才可保证水位无余差。
3.3 三冲量控制系统
双冲量控制系统还有两个弱点，即调节阀的工作特性不一定是线性，这样要做到静态补偿不是很准；同时对于给水系统的扰动不能直接补偿。为此，将给水流量信号引入，构成三冲量控制。图3.3-1控制方案之一。该方案实质上是前馈（蒸汽流量）加反馈控制系统。这种三冲量控制方案结构简单，只需要一台多通道调节器，整个系统亦可看作三冲量的综合信号为被控变量的单回路控制系统，所以投运和整定与单回路一样，但是如果系统设置不能确保物料平衡，当负荷变化时，水位将有余差。
TdsKC(1?1)IF?Td?S)(KCTdIF
∑
图3.3- 1三冲量原理图
图3.3-2三冲量方框图
图3.3-2控制方案依据这条原则，可以看出液位反馈量、给水流量变化、蒸汽流量变化对执行器输出信号的影响。
3.4 几种控制方案的比较
单冲量水位控制是汽包水位自动控制中最简单最基本的一种形式，是典型的单回路定值控制系统，但它不能克服“虚假水位”的影响，而且没有给水流量信号
的反馈，所以水位波动较大。双冲量水位控制系统是在单冲量控制的基础上，引进蒸汽流量作为前馈信号。该控制系统的特点是：引入的蒸汽流量前馈信号可以消除“虚假水位”对调节品质的不良影响。当蒸汽流量变化时，就有一个给水量与蒸汽量向同方向变化的信号，可以减小或抵消由于“虚假水位”引起的给水量与蒸汽量反方向变化的误动作，使调节阀从一开始就向正确的方向移动。因而大大减小了给水量与水位的波动，缩短调节的时间。而且引入的蒸汽流量的前馈信号，能改善调节系统的静特性，提高调节质量。双冲量水位控制系统适用于小型低压而且给水压力较稳定的锅炉。当给水压力经常有波动，给水调节阀前后压差不易保持正常时，不宜采用双冲量控制；另外在大型锅炉的控制中，锅炉容量越大，压力越来越高，汽包的相对容水量就越小，允许波动的储水量就更少。为了把水位控制平稳，在双冲量水位调节的基础上引入了给水流量信号，由水位蒸汽流量和给水流量就构成了三冲量水位控制系统，在这个系统里，汽包水位是被控变量，是主冲量信号，蒸汽流量 给水流量是两个辅助冲量信号。三冲量水位控制系统抗干扰能力强，适用于大中型中压锅炉。
本设计中由于小型锅炉，且对控制精度要求并不很高，所以综合考虑选择双冲量控制系统。
3.5 方案解析
∑
图3.5- 1原理图
从前面的分析、比较，我认为双冲量控制系统最符合设计要求。下面讨论一种常见的双冲量调节系统:蒸汽流量前馈与汽包水位反馈所组成的双冲量系统。
图3.5-1冲量系统,汽包水位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量是辅助冲量信号。系统将蒸汽流量前馈到汽包水位调节系统中去,一旦蒸汽流量发生波动, 不是等到影响到水位才进行调节,而是在这个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了水位这个被调参数的调节精度。
在稳定状态下,水位测量信号等于给定值,水位调节器的输出,蒸汽流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流为:
I0= K1 I1-K2 I2
式中,I1 为液位调节器的输出电流;I2 为蒸汽流量变送器的电流;K1 、K2 分别为加法器各通道的衰减系数。
设计K2 I2= K3 I3
此时I0 正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号(为了安全调节阀必
须用气关阀) 。假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流I2 相应增加,加法器的输出电流I0 就减少, 从而开大给水调节阀。但是与此同时出现了假水位现象,水位调节器输出电流I1 将增大。由于进入加法器的两个信号相反, 蒸汽流量变送器的输出电流I2 会抵消一部分假水位输出电流I1 , 所以, 假水位所带来的影响将局部或全部被克服。
待假水位过去,水位开始下降,水位调节器输出电流I1 开始减小, 此时, 它与蒸汽流量信号变化的方向相反, 因此加法器的输出电流I0 减小, 意味着要求增加给水量, 以适应新的负荷需要并补充水位的不足。调节过程进行到水面重新稳定在给定值, 给水量和蒸发量达到新的平衡为止。图12为三冲量水位调节方案图, 图3.5-2位调节方框图。
（a）
图3.5- 2调节方框图（b）
由上面对双冲量系统的一些讨论的同时我们不能忽视其整定的重要性，下面就小论其工程整定问题。
在开始预调整操作前系统应处于稳定状态，一个不稳定的系统（例如打开电冰箱门、原料加入混合器、冷启动等）将使预调整操作产生错误的结果。
第四章 FX2N系列PLC及各模块简介
4.1 PLC控制可行性分析
PLC的诸多优点使它在应用于工业过程的各种实现顺序控制设备中脱颖而出。现将继电接触器控制系统、微机控制系统、PLC控制系统比较如下：如表2.2.2-1。
表2.2.2-1 继电接触器控制系统、微机控制系统、PLC控制系统比较 项目 功能 通用性 可靠性 抗干扰性 适应性 接口 灵活性 工作方式 接 改变硬件接线逻辑、工作量大 顺序控制 制 要专门设计抗干能抗一般电磁干扰 扰措施，否则易受干扰影响 环境差，会降低可靠性和寿命 直接与生产设备连口 修改程序技术难度较大 中断处理，响应最快 工作环境要求办公室 要设计专门的接直接与生产设备连接 修改程序简单容易 顺序扫描 可适应一般工高，如机房、实验室、业现场环境 统 用大量继电器布线实现逻辑控制 一般是专用 受机械触点寿命限用程序实现各种用程序实现各复杂控制，功能最强 种复杂控制 要进行软、硬件改造才能做其它用 一般比PLC差 通用性好，适应面广 平均无故障时间长 一般不用考虑抗干扰问题 继电接触器控制系微机控制系统 PLC控制系统