2. 反应釜内温与夹套温度串级控制回路投运

串级回路结构与信号走向

本例把反应釜内温作为主被控量（主变量 PV1），夹套温度作为副被控量（副变量 PV2）。主控制器输出不再直接驱动冷却水阀，而是作为副控制器的设定值；副控制器快速跟踪该设定值并操纵阀门。这样，冷却水压力、流量等进入副回路的扰动会先在副回路内被抑制，不必等到釜内温度明显变化才动作。

投运前的回路检查与参数初值

串级投运前先确认方向与量程：釜温升高需要加大冷却水，故主控制器取反作用；夹套温度升高同样需要加大冷却水，副控制器取正作用。主控制器输出量程映射为夹套温度设定范围（示例取 40–70 ℃），副控制器输出映射为阀门开度 0–100%。

整定顺序遵循“先副后主”：副回路先按单回路整定，使其对 SP2 阶跃的响应快速且无明显振荡；随后闭合主回路，整定主控制器。示例初值如下（仅作教学起点，实际需按对象特性调整）：

副回路整定：SP2 阶跃试验

将主控制器切手动，副控制器切自动，手动给 SP2 一个 5 ℃ 阶跃（如 55 ℃→60 ℃），记录夹套温度 PV2 与阀门开度 MV2。判据：PV2 上升时间短于 60 s、超调小于 10%、2 分钟内基本稳定。若振荡明显，增大 PB 或延长 Ti；若响应过慢，减小 PB。

# 副回路整定记录（示例数据，非实测）
SP2 阶跃: 55 -> 60 ℃
PB=20%, Ti=30s : 上升时间 42s, 超调 6%, 稳定时间 95s  -> 可用
PB=12%, Ti=30s : 上升时间 30s, 超调 18%, 振荡 2 次   -> 偏激进
PB=30%, Ti=45s : 上升时间 68s, 超调 2%, 稳定时间 150s -> 偏保守

主回路整定与串级投运

副回路稳定后，主控制器切自动，观察釜温 PV1 对 SP1 阶跃（如 80 ℃→82 ℃）的响应。主控制器输出即 SP2，应平滑变化，不应出现大幅跳变。若釜温响应过慢，适当减小主 PB；若出现周期性振荡，说明主副回路周期接近，应拉开两者速度差（通常副回路比主回路快 3–5 倍）。

投运顺序：副控制器先投自动并稳定 → 主控制器由手动切自动（无扰切换，SP1 跟踪 PV1）→ 缓慢改变 SP1 验证跟踪。切回手动时反向操作。

串级与单回路的扰动抑制对比

在冷却水压力阶跃扰动下，单回路需等釜温变化后才动作，恢复慢；串级中副回路先感知夹套温度变化并快速调节阀门，釜温波动幅度和恢复时间明显减小。验证方法：同一扰动条件下分别记录单回路与串级的 PV1 最大偏差和恢复时间。