过程控制系统实验指导书编制于忠得扬增平
大连轻工业学院信息科学与工程学院
前言
本实验指导书是根据“过程控制系统课程教学大纲”的要求，结合浙江天煌科技实业有限公司提供的“THJ－3型高级过程控制实验装置”的资源情况编制的。旨在满足自动化本科“过程控制系统”课程8～10学时实验需要。
通过实验，希望能够使学生在以下几个方面学习和提高实验技能，加深对本门课程理论知识的掌握。
1、变送器特性的认识及零点迁移与满度调整；
2、自动化仪表的初步使用；
3、变频器的基本原理和初步使用；
4、电动调节阀的流量特性和原理；
5、测定被控对象特性的方法；
6、单回路控制系统的投运与参数整定；
7、串级控制系统的投运参数整定；
8、比值控制回路系统的投运参数整定；
9、控制参数对控制系统控制质量指标的影响；
10、控制系统的设计、计算、分析、接线、投运。
目录
THJ-3型过程控制系统实验装置简介 (3)
实验一过程控制系统操作实验 (12)
实验二单容水箱液位特性测试实验 (13)
实验三液位单回路系统实验 (18)
实验四水箱液位流量串级系统实验 (21)
实验五单闭环流量比值系统实验 (25)
THJ-型过程控制系统实验装置简介
本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路：一路由三（380V交流）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计及手动调节阀组成。
一、被控对象
1、对象组成
由不锈钢储水箱、上、中、下三个串接有机玻璃圆筒形水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成)、冷热水交换盘管和敷塑不锈钢管道组成。
水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下水箱采用优质淡蓝色圆筒型有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。上、中水箱尺寸均为：d=25cm,h=20 cm；下水箱尺寸为：d=35cm,h=20 cm。水箱结构非常独特，有三个槽，分别是缓冲槽，工作槽，出水槽。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶液位单回路控制实验和双闭环、三闭环液位串级控制等实验。储水箱是采用不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=68cm×52㎝×43㎝完全能满足上、中、下水箱的实验需要。储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩，防止两套动力支路进水时有杂物进入泵中。
模拟锅炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验，此锅炉采用不锈钢精制而成，设计巧妙，由二层组成：加热层（内胆）和冷却层（夹套）。做温度单回路实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都有温度传感器检测其温度，可完成温度的串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实验。
盘管：长37米（43圈），可做温度纯滞后实验，在盘管上有三个不同的
温度检测点，它们的滞后时间常数不同，在实验过程中根据不同的实验需要选择不同的滞后时间常数。盘管出来的水既可以回流到锅炉内胆，也可以经过涡轮流量计完成流量滞后实验。
管道：整个系统管道采用敷塑不锈钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底有一个出水阀，当水箱需要更换水时，将球阀打开将水直接排出。二、检测装置
压力传感器、变送器：采用工业用的扩散硅压力变送器，含不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。压力传感器用来对上、中、下水箱的液位进行检测，其精度为0.5级，因为为二线制，故工作时需串接24V直流电源。
温度传感器：本装置采用六个Pt100传感器，分别用来检测上水箱出口、锅炉内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4～ 20mADC电流信号。 Pt100传感器精度高，热补偿性较好。
流量传感器、转换器：流量传感器分别用来对电动调节阀支路、变频支路及盘管出口支路的流量进行测量。涡轮流量计型号：LWGY-10，流量范围：0～1.2m3/h，精度：1.0%。输出：4～20mA标准信号。本装置用了三套涡轮流量传感器、变送器。
三、执行机构
电动调节阀：采用智能型电动调节阀，用来进行控制回路流量的调节。电动调节阀型号为：QSVP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点，控制信号为4～20mA DC或1～5V DC，输出4～20mA DC的阀位信号，使用和校正非常方便。
技术指标：
电源220VAC 50HZ
输入控制信号：4～20mA DC或1～5V DC
公称压力：1.6Mpa
公称直径：20mm
重复精度：±1%
介质温度：－4～＋200℃
行程：10mm
功耗：5VA
变频器：本装置采用日本三菱(FR-S520S-0.4K-CH(R))变频器，控制信号输入为4～20mADC或0～5VDC，～220V变频输出用来驱动三相磁力驱动泵。
水泵：本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，流量为32升/分，扬程为8米，功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。本装置采用两只磁力驱动泵。一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动。
可移相SCR调压装置：采用可控硅移相触发装置，输入控制信号为4～20mA 标准电流信号。输出电压用来控制加热器加热，从而控制锅炉的温度。
电磁阀：在本装置中作为电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。电磁阀型号为：2W-160-25 ；工作压力：最小压力为0Kg/㎝2，最大压力为7Kg/㎝ 2 ；工作温度：－5～80℃。
四、控制器
本实验装置基本配置的控制器有调节仪表、比值器/前馈-反馈补偿器、解耦装置。(还可根据需要扩展远程数据采集和PLC可编程控制系统) 调节仪表
本系统实验装置采用上海万迅仪表有限公司的AI系列仪表，其主要特点有：
●AI系列仪表操作方便、通俗易学，且不同功能档次相互兼容。
●具有国际上同类仪表的几乎所有功能，通用性强、技术成熟可靠。
●全球通用的85～246VAC范围开关电源或者24VDC电源供电，并具备
多种外形尺寸。
●输入采用数字校正系统，内置常用热电偶和热电阻非线性校正表格，
测量精确稳定。
●采用先进的AI人工智能调节算法，无超调，具备自整定（AT）功能。
●采用先进的模块化结构，提供丰富的输出规格，能满足各种应用场合
的需要。
●通过ISO9002质量认证，品质可靠。具备符合要求的抗干扰性能。
本装置有4台调节器。其中三台型号是AI-818，另一台型号是AI-708。
（1）技术规格
热电偶：K、S、R、E、J、T、B、N
热电阻：Cu50、Pt100
线性电压：0－5V、1－5V、0－1V、0－100mV、0－20mV等
线性电流（需外接分流电阻）：0－10mA、0－20mA、4－20mA等
（2）测量范围
K（-50＋1300℃）、S（-50－1700℃）、R（-50－＋1650℃）、T（-200－＋550℃）、E（0－800℃）、J（0－1000℃）、B（0－1800℃）、N（0－1300℃）、Cu50（-50－＋150℃）、Pt100（-200－＋600℃）
（3）测量精度
0.2级（热电阻、线性电压、线性电流及热电偶输入且采用铜电阻补偿或冰点补偿冷端时）
0.2%FS±2.0℃（热电偶输入且采用仪表内部元件测温补偿冷端时）
（4）响应时间
≤0.5秒（设置数字滤波参数dL=0时）
注：仪表对B分度号热电偶在0—600℃范围时可以进行测量，但测量精度无法达到0.2级，在600-1800℃范围可保证0.2级测量精度。
位式调节方式（回差可调）
（5）AI人工智能调节，包含模糊逻辑PID调节及参数自整定功能的先进控制算法。
（6）输出规格（模块化）
继电器触点开关输出（常开+常闭）：250VAC/1A或30VDC/1A
可控硅无触点开关输出（常开或常闭）：100-240VAC/0.2A（持续），2A（20mS 瞬时，重复周期大于5S）
SSR电压输出：12VDC/30mA（用于驱动SSR固态继电器）
可控硅触发输出：可触发5-500A的双向可控硅、2个单向可控硅反并联连接或可控硅功率模块
线性电流输出：0-10 mA可4-20 mA可定义（安装X模块时输出电压≥10.5V；X4模块输出电压≥7V）
（7）报警功能
上限、下限、正偏差、负偏差等4种方式，最多可输出3路，有上电免除报警选择功能。
（8）手动功能
自动/手动双向无扰动切换（仅A1-808/808P系列具备此功能）
（9）电源：100-240VAC，-15%，+10%50-60H
；
Z
电源消耗：≤5W
（10）环境温度：0-50℃
比值器、前馈-反馈装置
此控制器与调节器一起使用既可以实现流量的单闭环比值、双闭环比值控制系统实验，又可以实现液位与流量、温度与流量的前馈-反馈控制系统实验。
解耦控制装置
此控制器与调节器一起使用可以实现锅炉内胆与锅炉夹套的温度、上水箱液位与出口温度的解耦控制系统实验。
五、仪表综合控制台
仪表控制台面板由三部分组成：
1、电源控制屏面板：充分考虑人身安全保护，带有漏电保护空气开关、电压型漏电保护器、电流型漏电保护器。
2、仪表面板：1块变频调速器面板、3块AI/818A智能调节仪面板、1块AI/708A智能位式调节仪、解耦装置面板，比值器/前馈-反馈装置面板，各装置外接线端子通过面板上自锁紧插孔引出。
3、I/O信号接口面板：该面板的作用主要是将各传感器检测及执行器控制信号同面板上自锁紧插孔相连，再通过航空插头同对象系统连接，便于学生自行连线组成不同的控制系统，进行几十种过程控制系统的实验。
六、系统软件
MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于Windows 平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows95/98/NT/2000等操作系统。
MCGS5.1为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
使用MCGS5.1，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能成熟，维护量小且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。
MCGS5.1具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。
与国内外同类产品相比，MCGS5.1组态软件具有如下特点：
全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，真正的32位程序，支持多任务、多线程，可运行于Microsoft
Windows 95/98/NT/2000等操作系统。
●庞大的标准图形库、完备的绘图工具集以及丰富的多媒体支持，让您
能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程
画面。
●全新的ActiveX动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、
相对曲线、多行文本、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处理、
显示生产数据。
●支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此
外，独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，使硬件
设备与软件系统间的配合天衣无缝。
●简单易学的Basic脚本语言与丰富的MCGS策略构件，使您能够轻而
易举地开发出复杂的过程控制系统。
●强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统
计处理，使您能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。
●方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警
报表以及灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到
任何报警信息。
●完善的安全机制，允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权
限。此外，MCGS5.1还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限
等功能，以保护组态开发者的成果。
●强大的网络功能，支持TCP/IP、Moden、485/232，以及各种无线网络
和无线电台等多种网络体系结构。
●良好的可扩充性，可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地
扩展MCGS5.1组态软件的功能，并与其他组态软件、MIS系统或自行
开发的软件进行连接。
七、装置的安全保护体系
1、三相四线制总电源输入经带漏电保护器装置的三相四线制断路器进入系统电源后又分为三相电源支路和三个不同相的单相支路，每一支路都带有各自三相、单相断路器。总电源设有三相通电指示灯和380V三相电压指示表，三相带灯熔断器作为断相指示。
2、控制屏电源由接触器通过起、停按钮进行控制。
屏上装有一套电压型漏电保护装置和一套电流型漏电保护装置。控制屏内或强电输出（包括实验中的连线）若有漏电现象，即告警并切断总电源，确保实验进程安全。
3、控制屏设有服务管理器（即定时器兼报警记录仪），为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。
4、各种电源及各种仪表均有可靠的保护功能。
5、实验强电接线插头采用封闭式结构，防止触电事故的发生。
6、强弱电连线插头采用不同的结构插头，防止强弱电混接。
实验装置总貌图
实验一过程控制系统操作实验
一、实验目的
1．熟悉过程控制系统实验装置，根据不同实验，开、关不同阀门，配置不同对象。
2．测试液位变送器特性。
3．测试温度传感器特性。
4．测试电动调节阀特性。
5．测试变频调速器特性。
6．根据不同的实验，掌握控制台仪表接线方法。
二、实验设备
1．THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台
2．THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置
三、实验内容与步骤
1．根据实验装置配管情况，配置液位单回路系统、液位流量串级系统、单闭环比值系统对象。
2．将中水箱液位分别上水至10mm、50mm、100mm、150mm、180mm，读取并记录仪表对应测量值，有误差时，可调整液位变送器的零点与满度。3．分别将锅炉、夹套、盘管1、盘管2、盘管3、上水箱PT100温度传感器连接到仪表，读取并记录仪表对应测量值。
4．将电动调节阀控制信号接仪表输出，仪表打手动。将电动调节阀驱动端接220 VAC，仪表输入信号接调节阀支路的流量变送器。通过仪表分别向调节阀输出10%、20%…..100% 信号，读取并记录仪表对应测量值。
5．变频调速器打手动，仪表输入信号接变频调速器支路的流量变送器，分别将变频调速器输出10HZ、20HZ、30HZ、40HZ、50HZ，读取并记录仪表对应测量值。
四、实验报告要求
1．记录整理配置液位单回路系统、液位流量串级系统、单闭环比值系统对象时各阀门的开关情况。
2．整理液位变送器的记录数据，给出实测精度。
3．根据记录数据，绘出电动调节阀的流量特性。
4．根据记录数据，绘出变频调速器与磁力泵的流量特性。
五、思考题
1．变频调速器与磁力泵的流量特性，分析能否作为控制系统的执行机构。
实验二 单容水箱液位特性测试实验
一、实验目的
1．掌握单容水箱的阶跃响应测试方法，并记录相应液位的响应曲线； 2．根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相应的方法确定被测对象的特征参数K 、T 和传递函数；
3．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验设备
1．实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、SA-13挂件一个、SA-14挂件一个、计算机一台（DCS 需两台计算机）、万用表一个；
2．SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根； 3．SA-21挂件一个、SA-22挂件一个、SA-23挂件一个；
4．SA-31挂件一个、SA-32挂件一个、SA-33挂件一个、主控单元一个、数据交换器两个，网线四根；
5．SA-41挂件一个、CP5611专用网卡及网线； 6．SA-42挂件一个、PC/PPI 通讯电缆一根。 三、实验原理
所谓单容指只有一个贮蓄容器。自衡是指对象在扰动作用下，其平衡位置被破坏后，不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身重新恢复平衡的过程。图2-1所示为单容自衡水箱特性测试结构图及方框图。阀门F1-1、F1-2和F1-8全开，设下水箱流入量为Q 1，改变电动调节阀V 1的开度可以改变Q 1的大小，下水箱的流出量为Q 2，改变出水阀F1-11的开度可以改变Q 2。液位h 的变化反映了Q 1与Q 2不等而引起水箱中蓄水或泄水的过程。若将Q 1作为被控过程的输入变量，h 为其输出变量，则该被控过程的数学模型就是h 与Q 1之间的数学表达式。
根据动态物料平衡关系有
Q 1-Q 2=A dt
dh
(2-1)
将式(2-1)表示为增量形式
ΔQ 1-ΔQ 2=A dt
h
d (2-2)
式中：ΔQ 1，ΔQ 2，Δh ——分别为偏离某一平衡状态的增量；
A ——水箱截面积。
在平衡时，Q 1=Q 2，dt
dh
＝0；当Q 1发生变化时，液位h 随之变化，水
箱出口处的静压也随之变化，Q 2也发生变化。由流体力学可知，流体在紊流情况下，液位h 与流量之间为非线性关系。但为了简化起见，经线性化处理后，可近似认为Q 2与h 成正比关系，而与阀F1-11的阻力R 成反比，
即ΔQ 2=
R h ∆ 或 R=2
Q ∆∆h (2-3) 式中：R ——阀F1-11的阻力，称为液阻。
图2-1 单容自衡水箱特性测试系统 （a ）结构图 （b ）方框图
将式(2-2)、式(2-3)经拉氏变换并消去中间变量Q 2，即可得到单容水箱的数学模型为
W 0（s ）＝
)
()(1s Q s H ＝1RCs R +=1s +T K (2-4) 式中T 为水箱的时间常数，T ＝RC ；K 为放大系数，K ＝R ；C 为水箱的容量系数。若令Q 1（s ）作阶跃扰动，即Q 1（s ）=
s
x 0
，x 0=常数，则式(2-4)可改写为 H （s ）=
T
T
K 1s /+
×s x 0=K s
x 0-T K 1s x 0+ 对上式取拉氏反变换得
h(t)=K x 0(1-e -t/T ) (2-5)
当t —>∞时，h （∞）-h （0）=K x 0，因而有
K=
x 0h h ）（）（-∞＝阶跃输入输出稳态值
(2-6)
当t=T 时，则有
h(T)=K x 0(1-e -1)=0.632K x 0=0.632h(∞) (2-7)
式（2-5）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图2-2（a ）所示，该曲线上升到稳态值的63%所对应的时间，就是水箱的时间常数T 。也可由坐标原点对响应曲线作切线OA ，切线与稳态值交点A 所对应的时间就是该时间常数T ，由响应曲线求得K 和T 后，就能求得单容水箱的传递函数。
图2-2 单容水箱的阶跃响应曲线
如果对象具有滞后特性时，其阶跃响应曲线则为图2-2（b ），在此曲线的
拐点D 处作一切线，它与时间轴交于B 点，与响应稳态值的渐近线交于A 点。图中OB 即为对象的滞后时间τ，BC 为对象的时间常数T ，所得的传递函数为：
H(S)=Ts
Ke s
+-1τ (2-8)
四、实验内容与步骤
本实验选择下水箱作为被测对象（也可选择上水箱或中水箱）。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8全开，将下水箱出水阀门F1-11开至适当开度，其余阀门均关闭。
具体实验内容与步骤按五种方案分别叙述，这五种方案的实验与用户所购的硬件设备有关，可根据实验需要选做或全做。
（一）、智能仪表控制
1．将“SA-12智能调节仪控制” 挂件挂到屏上，并将挂件的通讯线插头插入屏内RS485通讯口上，将控制屏右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口2，并按照下面的控制屏接线图连接实验系统。将“LT3下水箱液位”钮子开关拨到“ON ”的位置。
图2-3 仪表控制单容水箱特性测试实验接线图
2．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给压力变送器上电，按下启动按钮，合上单相Ⅰ、单相Ⅲ空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。
3．打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实验一、单容自衡水箱对象特性测试”，进入实验一的监控界面。
4．在上位机监控界面中将智能仪表设置为“手动”控制，并将输出值设置为一个合适的值，此操作需通过调节仪表实现。
5．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少智能仪表的输出量，使下水箱的液位处于某一平衡位置，记录此时的仪表输出值和液位值。
6．待下水箱液位平衡后，突增（或突减）智能仪表输出量的大小，使其输出有一个正（或负）阶跃增量的变化（即阶跃干扰，此增量不宜过大，以免
水箱中水溢出），于是水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段时间后，水箱
液位进入新的平衡状态，记录下此时的仪表输出值和液位值，液位的响应过程曲线将如图2-4所示。
图2-4 单容下水箱液位阶跃响应曲线
7．根据前面记录的液位值和仪表输出值，按公式（2-6）计算K值，再根据图2-2中的实验曲线求得T值，写出对象的传递函数。
五、实验报告要求
1．画出单容水箱液位特性测试实验的结构框图。
2．根据实验得到的数据及曲线，分析并计算出单容水箱液位对象的参数及传递函数。
六、思考题
1．做本实验时，为什么不能任意改变出水阀F1-11开度的大小？
2．用响应曲线法确定对象的数学模型时，其精度与那些因素有关？
3．如果采用中水箱做实验，其响应曲线与下水箱的曲线有什么异同？并分析差异原因。
实验三液位单回路系统实验
一、实验目的
1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。
2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。
3．了解调节规律P、PI、PID对液位控制质量的影响。
4．了解参数整定对液位控制质量的影响。
二、实验设备（同前）
三、实验原理
图3-6 中水箱单容液位定值控制系统
(a)结构图 (b)方框图
本实验系统结构图和方框图如图3-6所示。被控量为中水箱（也可采用上水箱或下水箱）的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力变送器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID 控制。
四、实验内容与步骤
本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F1-11全开，将中水箱出水阀门F1-10开至适当开度，其余阀门均关闭。
具体实验内容与步骤按五种方案分别叙述，这五种方案的实验与用户所购的硬件设备有关，可根据实验需要选做或全做。
（一）、智能仪表控制
1．将“SA-12智能调节仪控制”挂件挂到屏上，并将挂件的通讯线插头插入屏内RS485通讯口上，将控制屏右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口2，并按照下面的控制屏接线图连接实验系统。将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。
图3-7 智能仪表控制单容液位定值控制实验接线图
2．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给压力变送器上电，按下启动按钮，合上单相Ⅰ、单相Ⅲ空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。
3．打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实验三、单容液位定值控制系统”，进入实验三的监控界面。
4．在上位机监控界面中点击“启动仪表”。将智能仪表设置为“手动”，并将设定值和输出值设置为一个合适的值，此操作可通过调节仪表实现。
5．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少智能仪表的输出量，使中水箱的液位平衡于设定值。
过程控制系统 实 验 指 导 书 自动化工程学院自动控制系
实验一实验装置* 学时数：2 实验目的： (1)了解过程控制系统实验装置的总体组成部分。 (2)了解各部分的主要构件及作用。 (3)特别应知道以下内容：各种被控对象的位置、检测元件的位置及 用途、执行器件(动力器件) 的位置及用途、供水管线各阀门与供 水方式间的关系、智能仪表的调节方式及含意。 实验原理: 一概述 “THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”是由实验控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。是一套集自动化仪表技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术及现场总线技术为一体的多功能实验设备。该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈-反馈控制，滞后控制、比值控制，解耦控制等多种控制形式。本装置还可根据用户的需要设计构成AI智能仪表，DDC远程数据采集，DCS分布式控制，PLC 可编程控制，FCS现场总线控制等多种控制系统。 被控对象 实验对象总貌图如图1-1所示： 被控对象由不锈钢储水箱、（上、中、下）三个串接有机玻璃水箱、4.5KW 三相电加热模拟锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式锅炉夹套构成)、盘管和敷塑不锈钢管道等组成。 检测装置 (1)压力传感器、变送器：三个压力传感器分别用来对上、中、下三个 水箱的液位进行检测，其量程为0～5KP，精度为0.5级。采用工业 用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技 术，对传感器温度漂移跟随补偿。采用标准二线制传输方式，工作 时需提供24V直流电源，输出：4～20mADC。 (2)温度传感器：装置中采用了六个Pt100铂热电阻温度传感器，分别用 来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）以及上水箱出 口的水温。Pt100测温范围：-200～+420℃。经过调节器的温度变送 器，可将温度信号转换成4～20mA直流电流信号。Pt100传感器精 度高，热补偿性较好。 (3)流量传感器、变送器：三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控 制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行 检测。它的优点是测量精度高，反应快。采用标准二线制传输方式，
《过程装备设计》课程设计 一、基本要求： 按照课程设计指导书的有关要求进行。 二、题目： 2.1换热器 2.1.1某企业用冷却水冷却从反应器中出来的循环使用的有机液，要求从有机液中取出4×105kJ/h的热量，其操作条件和物性参数如下表，试设计该列管式换热器。 2.1.2某企业用冷却水冷却从反应器中出来的循环使用的有机液，要求从有机液中取出4×105kJ/h的热量，其操作条件和物性参数如上表，设有两个单程列管式换热器可用，其尺寸如下：换热器内径D=270mm，内装48根Φ25×2.5mm，长3m的钢管，试通过计算分析如下问题： （1）这两个换热器能否移走4×105kJ/h的热量？ （2）这两个换热器用并联或串联的方式安装，哪一种方式最好？ 2.1.3一套管式换热器，已知其内管为一根Φ22×1mm长2m的铜管，管间通入110℃的饱和水蒸气，使内管中的冷水温度从25℃升到45℃，水侧的对流传热系数为4800W/m2·K，垢层及间壁总热阻为0.0007m2·K/W，试通过计算确定该换热器应具备何种条件才能满足需要？ 2.1.4某炼油厂用175℃的柴油将原油从70℃预热到110℃，已知柴油的处理量为34000kg/h，柴油的密度为715kg/m3，比热为2.48kJ/kg·K，导热系数为0.133W/m·K，粘度为0.64×10-3N·s/m2，原油处理量为44000kg/h，密度为815kg/m3，比热为2.2kJ/kg·K，导热系数为0.128W/m·K，粘度为3×10-3N·s/m2，传热管两侧污垢热阻取为0.000172m2·K/W，两侧的阻力损失都不应超过0.3105N/m2，试确定一适当的列管式换热器。 2.1.5某炼油厂用海水冷却常压塔产出的柴油馏分，冷却器为Φ114×8钢管组成的排管，水平浸没于一很大的海水槽中，海水由下部引入，上部溢出，海水通过槽内时的流速很小。已知计算时测得海水的平均温度为42.5℃，钢管外壁温度为56℃，试确定该冷却器的基本结构参数。 2.1.6有一固定管板式换热器，换热管的材料为20号碳钢，尺寸为φ25×1.5mm，管数109根，两管板内侧间的长度为6m，管程压力为0.6MPa，管壁温度为130℃，安装时的温度为20℃。管程数为2。壳体由Q235钢板卷焊制成，内径为400mm，厚5mm，壳壁温度为30℃，
课程设计说明书 设计题目：压力容器课程设计 3）液氯储罐的设计 （40m 学院、系：机电工程系 专业班级：过控0901 学号： 学生姓名： 指导教师： 成绩： 2011 年10 月15 日
目录 第一章．《过程设备课程设计》指导书 (2) 一．课程设计的性质、目的与任务 (2) 二．程设计的主要内容与要求 (2) 三、课程设计教学的基本要求 (2) 四、课程设计进度与时间安排 (3) 五、课程设计考核 (4) 第二章、课程设计任务书 (5) 第三章、设计计算说明书正文 (6) 3.1. 储存物料性质 (6) 3.1.1 物料的物理及化学特性 (6) 3.1.2 物料储存方式 (6) 3.2. 压力容器类别的确定 (6) 3.3.液氯储罐构形的设计计算 (6) 3.3.1 储罐筒体公称直径和筒体长度的设计 (6) 3.3.2 封头结构型式尺寸的确定 (7) 3.3.3 物料进出口管及人孔等各种管口的布置 (7) 3.4.壳体厚度设计及其校核 (8) 3.4.1 设计温度T 和设计压力P 的确定 (8) 3.4.2 壳体材料的选择 (8) 3.4.3 壳体A/B 类焊接接头的设计 (8) 3.4.4 壳体厚度设计及其校核 (8) 3.4.5 封头厚度设计及其校核 (9) 3.4.6 压力试验种类和试验压力的确定 (9) 3.4.7 压力试验校核 (10) 3.4.8 卧式容器的应力校核 (10) 3.4.8.1 液氯储罐的质量计算 (10) 3.4.8.2 正常操作和液压试验时跨中截面处的弯矩 (12) 3.4.8.3 液氯储罐的应力校核 (12) 3.5 零部件设计 (13) 3.5.1 支座的设计 (13) 3.5.2 人孔的设计及补强圈的计算 (14) 3.5.2.1 人孔设计 (14) 3.5.2.2 补强圈计算 (14) 3.5.3 接口管的设计 (16) 3.5.4. 液位计的设计 (17) 3.5.4.1 液位计选型 (17) 3.5.4.2 液位计接口设计 (17) 3.5.5 法兰选择 (18) 3.5.5. C/D 类焊接接头设计 (19) 第四章、参考文献 (20) 第五章、结束语 (21)
过程控制系统实验指导书编制于忠得扬增平 大连轻工业学院信息科学与工程学院
前言 本实验指导书是根据“过程控制系统课程教学大纲”的要求，结合浙江天煌科技实业有限公司提供的“THJ－3型高级过程控制实验装置”的资源情况编制的。旨在满足自动化本科“过程控制系统”课程8～10学时实验需要。 通过实验，希望能够使学生在以下几个方面学习和提高实验技能，加深对本门课程理论知识的掌握。 1、变送器特性的认识及零点迁移与满度调整； 2、自动化仪表的初步使用； 3、变频器的基本原理和初步使用； 4、电动调节阀的流量特性和原理； 5、测定被控对象特性的方法； 6、单回路控制系统的投运与参数整定； 7、串级控制系统的投运参数整定； 8、比值控制回路系统的投运参数整定； 9、控制参数对控制系统控制质量指标的影响； 10、控制系统的设计、计算、分析、接线、投运。
目录 THJ-3型过程控制系统实验装置简介 (3) 实验一过程控制系统操作实验 (12) 实验二单容水箱液位特性测试实验 (13) 实验三液位单回路系统实验 (18) 实验四水箱液位流量串级系统实验 (21) 实验五单闭环流量比值系统实验 (25)
THJ-型过程控制系统实验装置简介 本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路：一路由三（380V交流）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计及手动调节阀组成。 一、被控对象 1、对象组成 由不锈钢储水箱、上、中、下三个串接有机玻璃圆筒形水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成)、冷热水交换盘管和敷塑不锈钢管道组成。 水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下水箱采用优质淡蓝色圆筒型有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。上、中水箱尺寸均为：d=25cm,h=20 cm；下水箱尺寸为：d=35cm,h=20 cm。水箱结构非常独特，有三个槽，分别是缓冲槽，工作槽，出水槽。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶液位单回路控制实验和双闭环、三闭环液位串级控制等实验。储水箱是采用不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=68cm×52㎝×43㎝完全能满足上、中、下水箱的实验需要。储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩，防止两套动力支路进水时有杂物进入泵中。 模拟锅炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验，此锅炉采用不锈钢精制而成，设计巧妙，由二层组成：加热层（内胆）和冷却层（夹套）。做温度单回路实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都有温度传感器检测其温度，可完成温度的串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实验。 盘管：长37米（43圈），可做温度纯滞后实验，在盘管上有三个不同的
中北大学 过程装备拆装实验报告 学生姓名：XXX 学号：XXX 学院：机械与动力工程学院 专业： 实验：1.发动机拆装实验 2. 阀类拆装实验 3.流体输送管路拆装实训实验 4. 泵类拆装实验 指导教师： 2014年06月13日
中北大学 过程装备拆装实验任务书2013/2014 学年第二学期 学院：机械与动力工程学院 专业： 学生姓名：学号： 实验名称： 1.发动机拆装实验 2. 阀类拆装实验 3.流体输送管路拆装实训实验 4. 泵类拆装实验 起迄日期：06 月09 日～06月13日 实验地点：校内 指导教师： 学科管理部主任： 下达任务书日期: 2014年06月09日
过程装备拆装实验任务书
2．阀类拆装实验 （1）阀门是管路及热力系统中的重要部件，因此必须熟悉和掌握阀门的结构和性能，正确识别多种阀门的结构、开度标志、指示信号，应能熟练准确地调节和操作阀门及时果断地处理各种应急故障。 （2）拆卸：将阀门表面清理干净，通常在阀体及阀盖上打上记号，然后开启阀门；拆下传动装置或拆下手轮螺母，取下手轮，拆下螺丝，取下垫子等；旋出阀杆，取下阀芯；拆下螺丝、螺母和平面轴承，将所有的零件放好。 （3）安装：把平面轴承涂上黄油，连同螺丝套筒一起装入阀盖支架上的轴承座内；把阀瓣装在阀板上，拧紧锁紧螺母或连接螺母；将阀杆穿入填料盒内，再套上填料底环压盖，旋入螺丝套中，至开足位置；将阀体、阀瓣清理干净；将垫片装入阀体与阀盖的法兰之间，然后把组装好的阀盖正确地扣在阀体上；对称、均匀地紧好螺栓，法兰不得歪斜。 （4）实验报告中说明本次拆装阀的种类，名称、代号以及各种阀的拆装过程。 3．发动机拆装实验 （1）掌握发动机各总成、各零部件的结构及其相互之间的关系，拆装方法和步骤及注意事项。 （2）熟悉各机构工作过程及调整方法和步骤。懂得并能正确地使用拆装设备、工具、量具和工具起子、扳手、套筒、气门弹簧钳、手柄、连杆、内六角匙、螺丝刀、钳子、鲤鱼钳、铁锤等常用工具和专业工具。了解安全操作常识，熟悉零部件拆装后的正确放置、分类方法，培养良好的工作和生产习惯，锻炼和培养动手能力及团队协作精神。 （3）拆卸发动机箱体：拆下气缸盖固定螺钉，注意螺钉应从两端向中间交叉旋松，并且分3次才卸下螺钉；抬下气缸盖；取下气缸垫，注意气缸垫的安装朝向；旋松油底壳的放油螺钉，放出油底壳内机油；翻转发动机，拆卸油底壳固定螺钉（注意螺钉也应从两端向中间旋松）。拆下油底壳和油底壳密封垫。旋松机油粗滤清器固定螺钉，拆卸机油滤清器、机油泵链轮和机油泵。 （4）拆卸发动机活塞连杆：转动曲轴，使发动机1、 4缸活塞处于下止点；分别拆卸1、4缸的连杆的紧固螺母，去下连杆轴承盖，注意连杆配对记号，并按顺序放好。用橡胶锤或锤子木柄分别推出1、4缸的活塞连杆组件，用手在气缸出口接住并取出
过程控制 课程设计 学院：电子信息工程学院 设计内容：气流式干燥设备控制系统 班级：07级自动化（本）3班 姓名：范东晖 学号：200710311303 设计时间；2010-6-10
目录1. 概述 1.1 设计目的 1.2 气流式干燥设备生产的意义 2.气流式干燥设备生产过程介绍 2.1 国内外现状 2.2 生产过程 3. 气流式干燥设备生产设备及控制要求 4. 气流式干燥设备控制系统设计 4.1 方案设想 4.2 硬件设计 4.3 控制算法 4.4 软件设计 5. 总结 5.1 方案评价及改进方向 5.2 收获及体会 6.参考文献
设计概述 1、设计目的 在众多的干燥设备中，气流干燥器是应用较广的干燥器之一，是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥设备。能从液体直接干燥成粉体，这是气流干燥器的最大优点；热效率低、体积庞大、生产能力低、投资高是它的缺点。气流干燥设备因其可直接由溶液或悬浮体制得成分均匀的粉状产品的特殊优点。 2、气流式干燥设备生产的意义 （１）、气流干燥无害排放技术，理想状态是无烟、无尘、无毒的排放。 （２）、颗粒状粉料质量提高技术，包括重度大、水分均匀、颗粒大小与匹配合理、流动性好等特性。其中很可能要从分风器、喷嘴、塔内热场分析，压力梯度调控手段等处着手解决。 （３）、气流干燥器的节能技术及多能源研究有重要的经济意义。 （４）、气流干燥器生产效率的提高技术。 气流式干燥设备生产过程介绍 1、国内外现状 气流式干燥设备目前在化工、轻工、食品等工业中仍有广泛的应用，化学工业中以染料行业应用最为普遍。经过近年来广大工程技术人员的努力，气流干燥技术已比较成熟，塔尺寸的确定也有成功的计算方法。但近几年来离心喷雾干燥器的应用呈上升趋势。我国虽然和国外相比还有明显的差距，但喷气流干燥装置的制造和操作水平也都有较大幅度的提高。 2、生产过程 气流干燥器的工作原理是：用喷雾的方法将物料喷成雾滴分散在热空气中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。采用这种干燥方法，可以省去浓缩、过滤、粉碎等单元操作，而且干燥时间短，一般干燥时间为5~30s。气流干燥中气固两相接触表面积大，适用于高热敏性物料和料液浓缩过程中易分散的物料的干燥，产品流动性和速溶性好。 气流干燥器的流程是：料液通过雾化器，喷成雾滴分散在热气流中。空气经鼓风机送入空气加热器加热，然后进入气流干燥器，与雾滴接触干燥。产品一部分落入塔底，一部分由一级引风机吸入一级旋风分离器，经分离后将尾气放空。塔底的产品和旋风分离器收集的产品由二级抽风机抽出，经二级分离器分离后包装。气流干燥器的产品为细粒子，为了适应环境保护的要求，气流干燥系统只用旋风分离器分离产品，净化尾气还是不够的，一般还要用袋式除尘器净化。
过程控制及仪表实验指导书 过程控制系统及仪表 实验指导书 潘岩左利 长沙理工大学 电气与信息工程学院 20XX年4月 1 目录 第一章系统概述第二章实验装置介绍 一、THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置二、THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台三、软件介绍 四、实验要求及安全操作规程第三章实验内容 实验一、单容自衡水箱液位特性测试实验实验二、双容水箱特性的测试实验实验三、单容液位定值控制系统实验 2 第一章系统概述 THSA-1型过程综合自动化控制系统(Experiment Platform of Process Synthetic automation Control system)THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置、THSA-1
型综合自动化控制系统实验平台及上位监控PC机三部分组成。如图1-1所示。 图1-1 THSA-1过程综合自动化控制系统实验平台 该套实验装置紧密结合工业现场控制的实际情况，能够对流量、温度、液位、压力等变量实现系统参数辨识，并能够进行单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、滞后控制、比值控制、解耦控制等多种控制实验，是一套集成了自动化仪表技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术及现场总线技术等的多功能实验设备。 THSA-1型过程综合自动化控制系统能够为在校学生和相关科研人员提供有力帮助。学生通过学习，应对传感器特性及零点漂移有初步认识，同时能掌握自动化仪表、变频器、电动调节阀等仪器的规范操作，并能够整定控制系统中相关参数。 这套实验设备综合性强，所涉及的工业生产过程多，所有部件均来自工业现场，严格遵循相关国家标准，具有广泛的可扩展性和后续开发功能，有利于培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的创新能力. 整套实验装置的电源、控制屏均装有漏电保护装置，装置内各种仪表均有可靠的自保护功能，强电接线插头采用封闭式结构，强弱电连接采用不同结构接头，安全可靠。 3
【关键字】实验 《过程控制系统》 安阳工学院 电子信息与电气工程学院 一、实验目的 1．掌握双容水箱特性的阶跃响应曲线测试方法； 2．根据由实验测得双容液位的阶跃响应曲线，确定其特征参数K、T1、T2及传递函数；3．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验条件
1．THJ －3型高级过程控制系统实验装置； 2．计算机、组态王工控组态软件、RS232/485转换器1只、串口线1根； 3．万用表1只。 三、实验原理 图2-1 双容水箱东西特性测试系统 G(s)=G1(s)G2(s)= (2-1) 式中K ＝k1k2，为双容水箱的放大系数，T1、T2分别为两个水箱的时间常数。 本实验中被测量为中水箱的液位，当上水箱输入量有一阶跃增量变化时，两水箱的液位变化曲线如图2-2所示。由图2-2可见，上水箱液位的响应曲线为一单调上升的指数函数（图2-2(a)）；而下水箱液位的响应曲线则呈S 形曲线（图2-2(b)），即下水箱的液位响应滞后了，它滞后的时间与阀F1-10和F1-11的开度大小密切相关。 图2-2 双容水箱液位的阶跃响应曲线 （a ）中水箱液位 （b ）下水箱液位 双容东西两个惯性环节的时间常数可按下述方法来确定。在图2-3所示的阶跃响应曲线上求取： (1) h 2（t ）|t=t1=0.4 h 2(∞)时曲线上的点B 和对应的时间t 1； (2) h 2（t ）|t=t2=0.8 h 2(∞)时曲线上的点C 和对应的时间t 2。 图2-3 双容水箱液位的阶跃响应曲线 然后，利用下面的近似公式计算式 阶跃输入量 输入稳态值 =∞= O h x )(K 2 (2-2) 2.16 t t T T 2 121+≈ + (2-3) )55.074.1()T (T T T 21 2 2121-≈+t t (2-4) 0.32〈t 1/t 2〈0.46 由上述两式中解出T 1和T 2，于是得到如式（2-1）所示的传递函数。 在改变相应的阀门开度后，对象可能出现滞后特性，这时可由S 形曲线的拐点P 处作一切线，它与时间轴的交点为A ，OA 对应的时间即为对象响应的滞后时间τ。于是得到双容滞后（二阶滞后）对象的传递函数为：
化工仪表及自动化实验指导书 （过控装备与控制工程教研室） 南昌大学环境与化学工程学院 二0 一0 年五月 本实验指导书系根据《过程装备控制技术与应用》课程及实验室已有设备而设置的实验内容编写的。通过实验操作，使学生增强感性认识，加深对书本理论知识的理解，提高动手能力，熟悉和掌握仪表实验工作的一般方法，为将来的实验工作和科学研究打下基础。 实验要求 在实验过程中，务必做到以下几点： 1、实验前必须预习有关实验内容； 2、进入实验室后，应首先认真听取实验介绍，以提高操作效率； 3、熟悉并检查实验装置的组成部分及连线； 4、按实验要求连接实验装置后，需经老师检查方可进行操作； 5、实验过程中，应遵守实验室的规章制度，爱护设备。在实验过程中未按操作步骤进行而 造成仪器、设备、工具等损坏以及发生事故，待查明原因后，按学校有关规定予以赔偿； 6、实验后，各小组须整理清点实验工具，并交老师核查； 7、按实验具体要求，认真完成实验报告。 在做实验报告时应注意以下几点： 1、明确实验目的； 2、了解实验内容；
3、熟悉实验装置; 4、掌握实验方法; 5、制定实验步骤; 6、处理实验数据（数据准确、表格合理、图形清晰）； 7、得出实验结果； 8、提出分析建议（注意现象，分析误差等原因）。 目录 一、实验一弹簧管压力表的校验 (5) 二、实验二热电偶与动圈仪表的配套使用 (7) 三、实验三自动电子电位差计的校验 (10) 四、实验四自动电子平衡电桥的校验 (12) 五、实验五XMZ-102数显仪表的校验 (13) 六、实验六XMZ-101数显仪表的校验 (14) 七、实验七电容式差压变送器认识与校验 (15) 实验一弹簧管压力表的校验 一、实验目的: 1、熟悉工业用弹簧管压力表的构造、工作原理及校验方法; 2、掌握压力校验器的基本结构原理和操作方法。 实验设备
西南石油大学实验报告 一、实验目的 掌握磁粉探伤的原理，方法和设备 二、基本原理 利用铁磁性材料被磁化后，缺陷处有磁通泄露到空气中，形成漏磁场。漏磁场具有不均匀的特性，能够吸附磁粉积聚到缺陷上，显示出缺陷的形状。 三、实验装置 CEX—2000通用磁粉探伤仪 CEX—2000通用磁粉探伤仪采用可控电子技术的新型携带式磁粉探伤仪。具有交流磁化、直流磁化和自动退磁功能。此仪器还可以配置磁轭式探伤器和多种附件。 四、磁化方法 1、纵向磁化 线圈法：利用电流通过线圈对工件进行磁化，用于轴类零件的周向缺陷。 磁轭法：把工件放在电磁铁或永久磁铁的两极之间进行磁化的方法，常用于焊缝探伤。 2、周向磁化 直接通电法：工件夹在探伤机的两极之间，使电流通过夹头直接流过工件，对工件进行磁化。主要用于长型工件的探伤。 支杆法（触头法）：电流通过支杆对工件局部进行磁化，用于大型工件的局部探伤。 中心导体法：从空心管中穿过导体，使导体直接通电。用于空心工件的内表面探伤。 平行电缆法：用于角焊缝探伤。 五、通电方式 连续法：工件在磁化时，同时施加磁悬液使缺陷显示。 剩磁法：利用工件磁化后的剩磁来检验其表面缺陷。 六、电流类型及选用 交流电磁化法由于“集肤效应”，对于表面开口缺陷有较高的检测灵敏度且退磁方便。 对于近表面及埋藏缺陷，直流全波整流、半波整流磁化法有较高的检测灵敏度，但要有专门的退磁装置。
七、实验步骤 本实验采用支杆法磁化 将八角试块表面清理干净，清理出金属光泽，Ra<12.5um； 将磁悬液摇匀，倒少许在八角试块上，抹匀； 拍照记录； 将电源插头插至仪器两边插座； 开启电源，电源指示灯亮； 选择磁化的电源和时间，调节电流大小旋钮，使电流值在450~800mA； 将支杆刺入工件接触，使支杆间距150~200mm之间； 按下磁化按钮； 轻微移动支杆，再次磁化； 等八角试块米字线清晰呈现是停止磁化； 拍照记录八角块现象； 关闭电源，清理实验现场； 八、磁化效果 磁化前磁化后 八角块中间米字型材料为铜，其余部分为碳钢。铜形成漏磁场，漏磁场具有不均匀的特性，能够吸附磁粉积聚到缺陷上，显示出缺陷的形状。 九、实验心得
过控专业的详细介绍 过控专业的详细介绍 过控就是过程装备与控制工程的简称。本专业培养具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的知识，能在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作的高级工程技术人才。这是爱汇网店铺整理的过控专业的详细介绍，希望你能从中得到感悟! 过控专业的详细介绍 过程专业是过程装备与控制工程专业的简称，该专业所培养的学生能够具有较强的过程装备、机械基础、控制工程、计算机及其它基础理论知识，具有较好的工程技术基本素质和综合能力。培养目标是具备过程机械与设备设计及其控制理论，并具备研究开发、设计制造、运行控制等综合能力的高级科学研究和技术人才。 一、培养目标： 本专业培养具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的知识，能在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面的高级工程技术人才。 二、培养要求： 本专业学生主要学习过程装备及控制工程专业的基础理论与技术和有关设备的`设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类机械设备设计、生产组织管理的基本能力。 过控专业的知识与能力 1、具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力; 2、较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识;
3、具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力; 4、具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势; 5、具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 过控专业的课程设置 1、主要课程：微机原理及应用、理论力学、材料力学、化工流体力学、机械原理、机械设计、机械制图、工程材料及机制基础、化工原理、过程装备力学基础、过程设备设计、过程流体机械、过程装备控制技术及应用、过程装备制造与检测、过程装备材料腐蚀与防护、过程装备成套技术等。 2、主要实践性教学环节：包括军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等，一般应安排40周以上。 3、主要专业实验：过程原理实验、工程力学实验、电工电子实验、机械基础实验、压力容器强度实验、压力容器稳定性实验、过程流体机械性能测试与监控实验、过程设备性能测试与监控实验等。 五、就业前景： 毕业生具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的基本知识和技能，可直接从事化工、炼油、医药、轻工、环保等过程设备与过程计算机自动控制的设计、研究、开发、制造、技术管理和教学等工作，对于与机电类有关的工作具有较强的适应能力。 【过控专业的详细介绍】
机械工程基础实验 课程编码： 课程英文译名：The Basic Experiment of Mechanical Engineering 课程类别：学科基础课 开课对象：机械设计制造及其自动化专业本科过程装备与控制专业本科 材料成型与控制专业本科车辆工程专业本科 开课学期：3 ～ 5学期 学分：1.5学分；总学时： 28学时实验学时： 28学时 先修课程：机械原理、机械设计、工程材料、互换性与技术测量基础 教材或讲义：机械工程实验指导书系列自编机械工程实验报告系列自编 一、课程的目的和任务 机械工程基础实验是学生理论联系实际、加强基本技能训练、培养实际动手能力和创新设计能力的一个重要环节。机械工程基础实验包括实验教学体系中的设计、制造及检测技术三个部分。 设计部分主要包括：绘制实际机械的运动简图，机械零件结构。 制造部分主要包括：材料常规机械性能与常用工程材料的显微分析，材料热处理及其表面强化。 检测技术部分主要包括：零件几何尺寸测量技术、运动参数测量技术和工程综合与分析技术。 机械工程基础实验是一门独立的实验课程，所有实验都在机械工程实验教学示范中心进行。本实验课与机械制图、机械原理、机械设计、工程材料、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。 二、课程的基本内容和要求 1．实验理论 ①机构运动简图测绘与结构分析；机械运动分析方法；渐开线齿轮范成加工原理；刚性转子的动平衡原理；机械动力学；典型机械零件状态测试；滑动轴承性能测试与分析的原理和方法；减速器结构分析方法和步骤；各种典型机构及典型机械的综合分析方法。 ②金相显微分析的原理和方法；试样制备方法，Fe-C状态图、 C-曲线；表面强化（渗碳、离子镀膜、激光）原理和方法；焊接接头显微组织分析的原理和方法；力学性能（布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度、摩擦性能）测试的原理和方法。 ③讲授机械加工完成后零件的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度、螺纹几何参数误差的基本原理和方法；零件互换性所进行的必要的精密技术测量的的原理和方法；测量数据的处理技术的原理和方法。 2．实验教学 着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；如何组织实验、处理数据和分析实验现象；介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。 3．对学生能力培养的要求 ①培养学生运用实验原理和方法进行科学实验的能力，即如何从实验目的出发，根据什么原理，选择何种实验方案，配套哪些仪器设备，确定实验程序从而获得准确的数据并得出正确的结论 ②通过实验熟悉常用仪器、设备的基本原理、结构、性能；学会调试仪器和排除故障。培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生的实验技能进一步得到训练和提高。 ③通过本课程的学习，加深对相关理论课程教学内容的理解，加固理论知识。 ④通过实验过程以及完成实验报告，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和一丝不苟的工作作风。 三、实验项目的设置及学时分配
西南石油大学实验报告 实验目的 1、了解试验系统的组成； 2、掌握实验系统的工作原理，掌握CR-6腐蚀测量系统的操作方法； 3、 4、研究不同材料相同环境下的腐蚀速度。 基本原理 本实验将不同的钢材（45钢，Q235,2Cr13）置于相同盐溶液中用CR-6腐蚀测量系统测定各个电极电流、电位变化，通过配套软件进行信号处理及显示，测定各个电极的腐蚀速率。 实验仪器设备CR-6腐蚀测量系统；红外测温仪；分析天平； 实验用品 食盐，砂纸，脱脂棉花，烧杯，量筒，玻璃棒，清水，试件（2Cr13，Q235，45钢） 实验步骤
（一） （二）实验前准备 1、 2、 3、实验介质的配置 用分析天平称量10克食盐，放入烧杯中，加是1L,用玻璃棒搅拌均匀，待用。 5、试件处理 将不同的试件打上标记，然后用砂纸打磨光，然后将打磨后的不同试件先用洗洁精去除油 污，用清水清洗干净后，用棉花擦拭干净表面。将试件拧到各自对应的实验电极上。 6、 7、 8、 9、向冷水箱中冲水，严禁水泵无水运行，否则损坏水泵。实验操作 盐溶液，室温 将工作电极接到2Cr13上，其余两个电极接到Q23和45钢上，注意各个电极不要有接触，并保持干燥，防止短路引起测量不正确。打开CR-6腐蚀测量系统软件，设定实验次数为5，电极变换时间10秒，点击开始。大概5分钟后测试第一组数据完成，记录数据。 同理，交换电极，测试Q23和45钢的腐蚀速率并记录数据。 实验数据 一、2Cr13
二、Q235
三、45钢
实验结果与分析
腐蚀速度：2Cr13 锅炉液位监控系统 设计报告 学院：信息工程 专业：自动化 班级：自动化1204 学生姓名：张鑫 学号：2012001401 指导教师：谢刚 设计时间：2015.XX.XX——XXXX.XX.XX 成绩： 1.概述 1.1课程设计的性质、目的和任务 利用过程控制实验室的条件，以过控装置为被控对象，DCS为控制设备，让学生完成一个DCS控制系统的组态设计，其目的是使学生在深入理解过程控制课程，以及了解DCS 系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统组态设计方法。使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，进一步增强解决实际工程问题的能力。 1.2课程设计的主要内容与要求 1.2.1主要设计内容 （1）被控对象特性设计 （2）控制系统设计； （3）DCS控制装置的I/O点配置与组态设计； （4）DCS控制回路组态设计； （5）DCS操作站组态设计； （6）DCS系统闭环运行调试。 1.2.2设计基本要求 （1）被控对象特性设计组态 通过“EFPT过程控制实验装置”的管道和阀门的开/闭状态，构造一个实验者 所希望实现的对象特性，用于本课程设计的控制系统被控对象。列写出“EFPT 过程控制实验装置”阀门状态表，画出被控对象工艺流程图。 （2）控制系统一次仪表选型设计 根据被控对象组态设计，确定“EFPT过程控制实验装置”中一次仪表的使用情 况，查阅一次仪表型号、量程等参数，编制一次仪表位号，列出一次仪表选型 表。 （3）控制系统测控点和控制回路设计 画出带测控点的工艺管道流程图（P&ID图）。 画出控制回路方框图。以单回路锅炉液位控制为例讲述，通过控制进水阀M1 的开度控制锅炉进水流量，达到控制锅炉液位的目的，另外在设置一个手操器 控制进水调节阀的开度，手动控制进水流量。 （4）DCS的硬件配置和I/O点配置设计 根据过程控制实验室的“SUPCON JX-300 DCS”硬件配置（见“控制仪表与装 置实验指导书”），确定本课程设计所需的DCS卡件和I/O点。画出DCS卡件 配置图。 （5）控制系统一次仪表和DCS I/O点接线设计 画出控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图（参照“控制仪表与装置实验指导 书”）。 （6）控制系统接线实施 根据所设计的控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图，在实验系统上完成一次 仪表与DCS的信号连接。 （7）DCS系统硬件组态设计 机械设计制造及自动化专业选修课选课指南 机电工程系2005，2006，2007级各专业选课指南 注意：选课时，选择了理论课程必须同时选择理论课程对应的实验课程，选择了实验课程必须选择实验课程对应的理论课程。不能只选理论课或只选实验课，请同学在选课时务必注意！！ 机械设计制造及其自动化专业选修课选课指南 （机制方向，机电方向） 2005级本科 机制方向推荐选修：计算机辅助制造、数控编程与MasterCAM、精密制造和特种加工。 机电方向推荐选修：单片机原理及应用、特种加工、数控编程与MasterCAM。 2006级 一、基础任选模块(8.5学分) 机制、机电方向推荐选择课程有：互换性与测量基础基础、材料成形基础基础、液压传动及控制、机械工程测试技术基础。若打算考研究生的同学建议选修线性代数与概率论。其它的课程同学可根据个人的兴趣爱好自行选修。 表1 部分基础任选课程 2007级 一、基础任选模块(8.5学分) 机制、机电方向推荐选择课程有：互换性与测量基础基础、材料成形基础基础、机械工程测试技术基础。若打算考研究生的同学建议选修线性代数与概率论。其它的课程同学可根据个人的兴趣爱好自行选修。 表1 部分基础任选课程 二、专业任选模块(9学分) 机电方向推荐选修课程：专业外语、液压传动及控制、单片机原理、数控编程与MasterCAM、Pro/Engineer； 机制方向推荐选修课程：专业外语、液压传动及控制、数控编程与MasterCAM、计算机辅助制造、Pro/Engineer； C语言学得较好，且对编程感兴趣的同学可选择C ＋＋程序设计；其余课程可根据个人的兴趣爱好自行选修 表2 部分专业任选课程 工程流体力学实验指导书 过控教研室 目录 实验一沿程阻力损失实验 (1) 实验二局部阻力系数实验 (4) 实验三自循环水击综合试验 (8) h f 2gdh f l 艺伍2 /Q ]2 K =「 gd 5 .8l h f =K 2 Q 2 4—水压差计 9一测压点 13—稳 压筒 实验一* 沿程阻力损失实验 、实验目的 1、 学会测定管道沿程水头损失系数入的方法。 2、 分析圆管包定流动的水头损失规律，验证在各种情况下沿程水头损失 h f 与 平均流速v 的关系以及入随雷诺数R e 和相对粗糙度k s/d 的变化规律。 3、 根据紊流粗糙区的实验结果，计算实验管壁的粗糙系数 n 值及管壁当量粗 糙k s 值，并与莫迪图比较。 二、实验原理 1 —自循环高压怛定全自动供水器 5一测压计 6—实验管道 10—实验流量调节阀 11—供水管与供水阀 12-旁通管与旁通阀 管道沿程阻力由达西公式： 对丁水平■等直径圆管可得: h f =(a -P 2> h f 由压差计和电测仪量测，低压差用水压差计量测；高压差用电子量测仪（电 测仪）量测。 三、实验步骤 沿程阻力损失实验装置 2—实验台 3 一回水管 7 —电测仪 8一滑动测量尺 图3-1 d 2g 1、实验准备 (1)检查实验装置，连接好实验设备。 (2)开启所有阀门，包括进水阀、旁通阀、流量调节阀。 (3)打开水泵防尘罩，接通电源。 (4)排气。 测压架端软管排气：连续开关旁通阀数次，待水从测压架中经过即可。排气完毕，打开旁通阀。若测压管内水柱过高，可打开测压架顶部放气阀， (所有阀门都打开，)水柱自动降落至正常水位，拧紧放气阀。 传感器端软管排气：关闭流量调节阀，打开传感器端排气阀，传感器内连续 出水，关 闭排气阀，排气完成。 关闭流量调节阀，观察测压架内两水柱是否齐平，如果不平，找出原因并排 除；如 果齐平■,实验准备完成，开始实验。 2、层流实验 (1)全开进水阀、旁通阀、微开流量调节阀，当实验管道两点压差小丁2cm(M 天)〜3cm (冬天)时，管道内呈层流状态，待压力稳定，用体积法测定流量，同时测量水温、测压管内压差。 (2)改变流量3〜4次，重复上述步骤。其中第一次实验压差A h = 0.5〜0.8cm, 逐次增加 A h = 0.3〜0.5cm。 3、紊流实验 (1)关闭流量调节阀，将电测仪读数(即管道两测点压差)调零。 (2)夹紧测压架两端火子，防止水流经测压架。 (3)全开流量调节阀、进水阀，适当关小旁通阀开度，增大实验管道内流量，待流量稳定之后，用重量法测定流量，同时测量水温、记录电测仪读数(即两测点压差)。 (4)改变流量5〜6次，重复上述步骤。其中第一次实验压差A h = 50〜100cm, 逐次增加A h = 100〜150cm,直至流量最大。 4、实验完成，打开所有阀门，关闭电源。 四、实验记录 1、官大吊效实验台号No. _ _ 圆管直径d =cm测重段长度1 = ________ cm 常数2gd581 =- cm5, s2 2、实验记录及计算表控制仪表实际
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