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MPCE-1000化工实验指导书2007.11一、MPCE-1000实验系统 (3)二、离心泵与液位实验1. 离心泵开车实验（实验1） (9)2. 液位与流量的非线性关系实验（实验2） (11)3. 离心泵特性测试实验（实验3） (14)4. 控制阀固有特性及测试实验（实验4） (18)5. 液位简单控制实验（实验5） (22)三、三级液位实验1. 三级液位手动调整实验（实验6） (28)2. 第二级液位自衡实验（实验7） (32)3. 三级液位简单控制实验（实验8） (36)四、气体压缩实验1. 气体压缩系统开车实验（实验9） (41)2. 压缩气体体积流量计算实验（实验10） (44)3. 简单压力控制实验（实验11） (50)五、列管式热交换器传热实验1. 列管式热交换器开车实验（实验12） (53)2. 列管式热交换器总传热系数测定实验（实验13） (55)3. 列管式热交换器简单温度控制实验（实验14） (59)六、连续带搅拌釜式反应（CSTR）实验1. CSTR开车实验（实验15） (62)2. 连续反应影响因素分析实验（实验16） (67)3. 连续反应停留时间与转化率测试实验（实验17） (71)4. 连续反应综合单回路控制实验（实验18） (73)七、间歇反应实验1. 间歇反应开车实验（实验19） (81)多少年来，高职、高专、高等院校化学工程、精细化工、应用化学、高分子化学等专业（包括环境科学、生命科学、自动化过程控制专业和过程装备与控制工程等专业）的教师们一直期待着有一种理想的多功能化工过程与控制实验系统，这种系统：能够兼容连续和间歇两种典型的化学反应；具有工业级规模动态特性；危险性最低（甚至没有危险性）；反应产物无污染、后处理简单；消耗最少的物料（甚至不消耗物料）；消耗最少的能源；除了化学反应实验外，还可以进行流体力学、传热和气体压缩等多种工程试验；还可以灵活地进行多种过程控制实验与训练；同时具有投资省、运行和维护费用省等优点。
实验一温度测量温度测量是热能与动力工程测试技术的基本实验之一。
本实验目的是用热电偶测温仪和红外线测温仪分别测量高温、中温、低温物体的温度。
分析其测量结果的异同。
并了解热电偶测温和红外线测温原理异同。
【实验目的和要求】1、熟悉表面温度计、HI98701热电偶测温仪（打印式）、雷泰红外线测温仪LRL3、时代红外线测温仪的使用方法，以及热电偶测温和红外线测温原理异同。
2、使用表面温度计、HI98701热电偶测温仪的四种探头、雷泰红外线测温仪LRL3、时代红外线测温仪测量人体表面温度、过热蒸汽温度、锅炉炉膛温度、分析测量结果的异同。
【实验原理及装置】1、实验原理热电偶测温工作原理：参照《热能与动力工程测试技术》课本热电偶测温一节。
红外测温原理：红外测温仪与人眼很接近，红外测温仪中有一组透镜，该透镜将物体发射出的红外辐射汇聚到探测器上，探测器被汇聚光线照射便产生信号，该信号被传到后面电路；而人眼是将光线汇聚到视网膜上，视网膜受到阳光的刺激向大脑发出信号。
后面电路在对其进行处理并计算出物体的温度。
物体所发出的红外辐射能量的强度与其温度呈正比例，物体温度越高，所发出的辐射能量越强。
一般用黑体来标定非接触式温度测量仪器。
黑体是极好辐射源，它可发射或接收所有的辐射能量而无反射或透射，黑体的辐射率为1.00。
下图为黑体的辐射能量随温度及波长的变化曲线。
许多物体的发射率小于1，但在红外波段中的所有波长处的发射率值是非常一致的，此类物体称为灰体。
测量时应调节发射率值使之与所测物体的发射率相一致，这样测得的温度为真实温度。
附录3列出了常见物体（金属和非金属）的发射率值。
便携式红外测温仪无需接触物体即可测量物体表面温度。
它接受所测目标辐射的红外波段能量，然后计算其表面温度。
也可计算出测量过程中的平均温度、最高温度、和差值，并将其在显示板上显示出来，单位为摄氏度或华氏度。
其数字／模拟输出可用于数据记录、调节其他仪器设备或工艺控制器，也可实现温度测量值和发射值的远程显示。
SMPT-1000技术资料目 录一、高级多功能过程控制实训系统SMPT-1000简介 (2)二、SMPT-1000可开设的实验内容 (7)三、SMPT-1000详细说明 (14)四、SMPT-1000使用说明 (31)五、各类外控通讯方式配置说明 (46)六、SMPT-1000内控实验指导书 (85)七、基于PCS7控制SMPT-1000实验指导书 (85)一、高级多功能过程控制实训系统SMPT-1000简介（西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛比赛设备）1. 简介近年来，教育部强调学校教育要突出工程能力的培养，并对实验环节提出了设计型、综合型、创新型和探索型四个更高层次的目标。
传统水槽等小型实物装置由于与实际生产装置相差太远，只能进行一些简单的认知实验，已经无法满足当前新形势下对过程控制专业学生培养的要求。
然而，由于过程工业流程相对复杂，生产过程往往伴有高温、高压、强非线性等单元，把实际生产装置直接移植到实验室进行控制实验同样也是不现实的。
SMPT-1000最新一代高级过程控制实验装置成功地解决了当前过程控制专业技能培养的难题。
它运用高精度动态仿真技术，将实际工业装置的各种对象特性用数字化手段完整地在小型化半实物实验装置上得到再现。
学生可以安全地在该实验装置上开展所有过程控制相关知识与技能的培训。
由于实验对象特性与工业装置完全一致，多种信号与通讯方式、数十个检测点与十多个执行机构可以允许学生自由地设计、探索各种控制算法与方案，真正实现教育部提出的四个更高水平的培养目标，同时也满足了行业对人才培养的需求，是目前过程控制专业最为理想的实验装置。
同时，我们吸取了第一代产品设计的不足，对SMPT-1000的流程采用了工艺机理更为通用的水汽热能系统，能够适合更广泛的过程行业对控制专业技能培养的要求。
由于采用了大量最新的技术，因此SMPT-1000在实验种类、扩展能力、设备可靠性、配套教学体系等方面有了质的飞跃。
《仪表自动化》实验指导书操作规程1、熟悉各种控制仪表和设备，懂得各种仪器的用途及各自的操作方法。
2、外观检查，接线时注意电源极性，最好预热半小时。
3、在检验差压变送器时，操作顺序是：启动时，先通电，再加压，停止时先卸压，再断电，要看清楚差压变送器的测量范围，用定值器加压时，不允许超过此范围，否则打坏压力表以及损坏变送器。
4、使用螺丝刀进行仪表的零位、终点调整时，用力要均匀，防止损害元件。
标准电位差计应水平放置，注意电位差计的检流计旋扭，调整时，动作要缓慢，实验完成后，开关置“断”。
PCT—I型过程控制实验装置简介本试验指导书根据教学要求及实验室的设备条件，以浙江大学求是公司出的PTC—I型过程控制教学实验装置为实验设备介绍过程控制实验的一般方法。
一PCT—I型过程控制实验装置简介PCT—I型过程控制实验装置是基于工业过程物理模拟对象，是集成自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的多功能实验装置。
系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现对象特性测试、单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等多种控制形式。
二硬件设备组成1．水箱水箱是实验中的被控对象，包括：上位水箱，下位水箱和储水箱。
上位水箱和下位水箱采用有机玻璃制造，可以直接观察液位的变化和记录实验结果。
2．温控圆筒温控圆筒主要用于温度控制实验，圆筒用不锈钢制成，桶壁上有六个加水用的小孔和三个排水蒸气用的大孔。
检查水温的传感器是CU50，它的精度高，热补偿性好。
3．加温模块采用可控硅移相触发单元，输入控制信号为4～20mA标准电流信号，其移相触发角与输入控制电流成正比。
4．液位传感器液位传感器用来对上下位水箱的液位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器。
校验方法为预热15分钟后，在零压力下调整零电位器使输出电流为4m A，在满量程压力下，调节整量程电位器，使输出电流为20mA。
传感器精度为0.5级，工作时需串24V直流电源。
《化工过程仿真认识实习》指导书一、实习目的1、使学生初步了解化工过程集散控制系统（DCS）的特点。
2、培养学生运用已学理论对相关的化工单元操作进行分析问题和解决问题的能力。
3、使学生初步了解化工生产过程控制的一般特点和规律。
4、使学生初步了解化工生产中的一些故障和事故并进行分析和处理的方法。
5、为今后学生各门相关化工课程的学习打下良好的实践基础。
6、《化工过程仿真认识实习》是认识实习计划的组成部分并且为化工过程仿真毕业实习的先修课程。
二、实习要求1、了解化工过程自动控制的基本理论和特点，掌握化工过程集散控制系统（DCS）的一般操作。
2、能够对相关化工单元操作进行分析和仿真软件的操作。
3、认识带控制点的化工工艺流程图。
4、要求学生掌握以下控制系统的原理和操作：单回路控制系统、分程控制系统、比值控制系统、串级控制系统。
三、实习内容1、《液位控制单元》仿真培训系统对该化工单元操作进行分析和工艺参数的控制，进行开车、停车、正常操作和事故处理的化工过程培训。
通过该单元的培训使学生了解化工过程自动控制的基本理论和特点，掌握化工过程集散控制系统（DCS）的一般操作。
其工艺流程简述如下，其余详见参考资料[1]。
本流程为液位控制系统，通过对三个罐的液位及压力的调节，使学员掌握简单回路及复杂回路的控制及相互关系。
缓冲罐V101仅一股来料，8Kg/cm2压力的液体通过调节阀FIC101向罐V101充液,此罐压力由调节阀PIC101分程控制,缓冲罐压力高于分程点（5.0Kg/cm2）时，PV101B自动打开泄压，压力低于分程点时，PV101B自动关闭，PV101A自动打开给罐充压，使V101压力控制在5Kg/cm2。
缓冲罐V101液位调节器LIC101和流量调节阀FIC102串级调节，一般液位正常控制在50%左右，自V101底抽出液体通过泵P101A或P101B(备用泵)打入罐V102,该泵出口压力一般控制在9Kg/cm2，FIC102流量正常控制在20000Kg/hr。
《化工过程控制仪表》实验指导书广东石油化工学院自动化与仪表教研室伍林2013年6月前言过程控制仪表是实现生产过程自动化必不可少的工具。
而过程控制仪表这门课程是自动化专业的必修专业课之一，为了配合课堂教学，根据专业教学大纲要求，开设了过程控制仪表实训课。
为使实训课能顺利进行，编写了过程控制仪表实训指导书。
通过实训，可以让学生理论联系实际，加深对理论知识的理解和掌握，从而进一步认识过程控制仪表的基本结构和工作原理。
通过实训，学生还能掌握实验仪器的正确使用和操作方法，学会主要仪表的调校及测试方法，培养实际动手能力和创新意识。
实训指导书中包含多个实验项目，每个实验项目都包括：实验目的、实验内容、实验设备与仪器、实验原理、注意事项、实验步骤、思考题等内容。
学生实验守则1、上实验课前，学生应做好实验预习。
着重领会实验目的、要求。
掌握实验原理、步骤和方法。
2、遵守实验室各项规章制度，服从实验室工作人员的指挥。
文明实验，不能穿拖鞋进入实验室，不准乱扔杂物，不准在实验室内嬉戏、喧哗。
3、严格遵守仪器设备的操作规程。
独立思考细心观察、如实记录，对实验现象和数据进行分析和处理。
4、鼓励学生自行设计实验，使用前必须经过实验指导人员的同意方可进行。
5、对实验室的公共财物要爱护，厉行节约，不准损坏和带出实验室，违者要追究责任。
6、实验操作结束后，学生必须整理好所用的实验器材并填写仪器使用记录，经过实验指导人员签字后，方可离开实验室，并独立完成实验报告。
操作规程1、熟悉各种控制仪表和设备，懂得各种仪器的用途及各自的操作方法。
2、外观检查，有接线时要注意电源极性，最好预热半小时。
3、在实验时，要看清楚和注意相关仪表的输入范围，，不允许超过其范围，否则可能会损坏仪表设备。
4、使用螺丝刀进行仪表的零位、终点调整时，用力要均匀，不可强扭，防止损害元件。
目录实验一仪表基本认识 (1)实验二压力表的校验 (2)实验三流量检测仪表的校验 (5)实验四液位检测、压力变送器调校 (7)实验五控制阀特性测试及拆装实验 (10)实验六模拟控制器认识及调校 (12)实验七数字控制器认识及调校 (16)实验八热电偶的校验 (17)附一：PCT—I型过程控制实验装置简介 (19)附二：AI系列仪表参数功能表及操作简介 (21)实验报告要求 (24)实验一仪表基本认识一、实验目的1．认识相关过程控制仪表。
化工单元仿真实训指导书第一章实训目的第二章实训内容锅炉单元仿真一、工作原理锅炉主要是通过燃烧后辐射段的火焰和高温烟气对水冷壁的锅炉给水进行加热，使锅炉给水变成饱和水而进入汽包进行气水分离，而从辐射室出来进入对流段的烟气仍具有很高的温度，再通过对流室对来自于汽包的饱和蒸汽进行加热即产生过热蒸汽。
锅炉的主要用途是提供中压蒸汽及消除催化裂化装置再生的CO废气对大气的污染，回收催化装置再生的废气之热能。
二、主要设备WGZ65/39-6型锅炉，采用自然循环，双汽包结构。
B101：锅炉主体，V101：高压瓦斯罐，DW101：除氧器，P101：高压水泵，P102：低压水泵，P103：Na2HPO4加药泵，P104：鼓风机，P105：燃料油泵。
三、装置的操作1、冷态开车操作本装置的开车状态为所有设备均经过吹扫试压，压力为常压，温度为环境温度，所有可操作阀均处于关闭状态。
步骤：(1)启动公用工程， (2)除氧器投运，(3)锅炉上水，（4）燃料系统投运，（5）锅炉点火，（6）锅炉升压，(7)锅炉并汽，（8）锅炉负荷提升，(9)至催化裂化除氧水流量提升。
2、正常操作(1)正常工况下工艺参数①FI105：蒸汽负荷正常控制值为65T/h。
②TIC101：过热蒸汽温度投自动，设定值为447℃。
③LIC102：上汽包水位投自动，设定值为0.0mm。
④PIC102：过热蒸汽压力投自动，设定值为3.77Mpa。
⑤PI101：给水压力正常控制值为5.0MPa.⑥PI105：炉膛压力正常控制值为小于200mmH2O。
⑦TI104：油气与CO烟气混烧200℃,最高250℃油气混烧排烟温度控制值小于180℃。
⑧POXYGEN：烟道气氧含量：0.9 - 3.0%。
⑨PIC104：燃料气压力投自动，设定值为0.30MPa。
⑩PIC101：除氧器压力投自动，设定值为2000H2O ,LIC101：除氧器液位投自动，设定值为400mmH20.（2）正常工况操作要点1)在正常运行中，不允许中断锅炉给水。
PLC实验指导书 济南大学STEP-7编程软件练习注意：首先检查PLC电源是否断开，否则将会因配置错误造成PLC无法正常使用。
开启电源必须经老师允许，否则造成设备损坏后果自负。
一、 实验目的（1） 通过本次实验了解STEP-7编程软件及相关操作。
（2） 练习使用STEP-7编程软件中的模拟器来对自己所编写的程序进行校验。
二、实验步骤及内容（1） 点击屏幕上STEP-7图标进入SIMATIC Manager界面。
如图1图1（2） 在左边标题拦中选择PLC实验项点击右键，出现选框，将光标移到Insert New Object出现副选框，在副选框左击S7 program这时在左边的标题拦中便增加一个S7 program选项。
如图2图2（3） 双击新增的S7 program选项则出现两个副标题Source和Blocks, 如图3图3双击Blocks副标题则在右出现OB1标题项，双击OB1标题项，则在SIMATIC Manager 出现properties-organization block选项框如图4，然后在Created in下拉菜单选项中选择LAD（梯形图编程）后点击OK则出现编程界面。
如图5图4图5（4）在编程界面中编辑完程序后在SIMATIC Manager中的标题栏中点击Options→Simulate Modules或者图标则出现S7-PLCSIM-SimView1界面如图6（PLC仿真界面）。
若界面中没有如图所示输入输出图6则要点击S7-PLCSIM-SimView1界面中的将输入输出框打开，然后在编程界面当中的图标项中点击下载图标将自己编写的程序下载至仿真PLC中。
然后需要S7-PLCSIM-SimView1界面中的CPU状态框中的RUN项前打上√将仿真PLC开启到运行状态，然后在要设置的输入点下打√则该输入点置1，不打√则表示该输入点置0。
用此方法检验编写的LAD程序是否符合自己的要求。
《化工过程控制仪表》实验指导书广东石油化工学院自动化与仪表教研室伍林2013年6月前言过程控制仪表是实现生产过程自动化必不可少的工具。
而过程控制仪表这门课程是自动化专业的必修专业课之一，为了配合课堂教学，根据专业教学大纲要求，开设了过程控制仪表实训课。
为使实训课能顺利进行，编写了过程控制仪表实训指导书。
通过实训，可以让学生理论联系实际，加深对理论知识的理解和掌握，从而进一步认识过程控制仪表的基本结构和工作原理。
通过实训，学生还能掌握实验仪器的正确使用和操作方法，学会主要仪表的调校及测试方法，培养实际动手能力和创新意识。
实训指导书中包含多个实验项目，每个实验项目都包括：实验目的、实验内容、实验设备与仪器、实验原理、注意事项、实验步骤、思考题等内容。
学生实验守则1、上实验课前，学生应做好实验预习。
着重领会实验目的、要求。
掌握实验原理、步骤和方法。
2、遵守实验室各项规章制度，服从实验室工作人员的指挥。
文明实验，不能穿拖鞋进入实验室，不准乱扔杂物，不准在实验室内嬉戏、喧哗。
3、严格遵守仪器设备的操作规程。
独立思考细心观察、如实记录，对实验现象和数据进行分析和处理。
4、鼓励学生自行设计实验，使用前必须经过实验指导人员的同意方可进行。
5、对实验室的公共财物要爱护，厉行节约，不准损坏和带出实验室，违者要追究责任。
6、实验操作结束后，学生必须整理好所用的实验器材并填写仪器使用记录，经过实验指导人员签字后，方可离开实验室，并独立完成实验报告。
操作规程1、熟悉各种控制仪表和设备，懂得各种仪器的用途及各自的操作方法。
2、外观检查，有接线时要注意电源极性，最好预热半小时。
3、在实验时，要看清楚和注意相关仪表的输入范围，，不允许超过其范围，否则可能会损坏仪表设备。
4、使用螺丝刀进行仪表的零位、终点调整时，用力要均匀，不可强扭，防止损害元件。
目录实验一仪表基本认识 (1)实验二压力表的校验 (2)实验三流量检测仪表的校验 (5)实验四液位检测、压力变送器调校 (7)实验五控制阀特性测试及拆装实验 (10)实验六模拟控制器认识及调校 (12)实验七数字控制器认识及调校 (16)实验八热电偶的校验 (17)附一：PCT—I型过程控制实验装置简介 (19)附二：AI系列仪表参数功能表及操作简介 (21)实验报告要求 (24)实验一仪表基本认识一、实验目的1．认识相关过程控制仪表。
《化工过程控制》实验指导书绍兴文理学院教务处二零一三年三月目录实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验 (3)实验二、上水箱液位PID参数整定控制实验 (9)实验三、锅炉夹套和锅炉内胆温度串级控制系统 (17)实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一、实验目的1）、熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
2）、根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。
二、实验设备1）、AE2000A型过程控制实验装置：配置：万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。
三、系统结构框图单容水箱如图1-1所示：图1-1、单容水箱系统结构图四、实验原理阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号）。
同时，记录对象的输出数据或阶跃响应曲线，然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。
图解法是确定模型参数的一种实用方法，不同的模型结构，有不同的图解方h1( t ) h1(∞ )0.63h1(∞)0 T法。
单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。
如图1-1所示，设水箱的进水量为Q 1，出水量为Q 2，水箱的液面高度为h ，出水阀V 2固定于某一开度值。
根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为过程的放大倍数，R 2为V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。
令输入流量Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位的高度为：当t=T 时，则有：h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e -t/T )当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入式（1-2）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1-2所示。
MPCE-1000化工实验指导书目录一、MPCE-1000实验系统 (3)二、离心泵与液位实验1. 离心泵开车实验（实验1） (9)2. 液位与流量的非线性关系实验（实验2） (11)3. 液位简单控制实验（实验3） (14)4. 离心泵特性测试实验（实验4） (18)5. 控制阀固有特性及测试实验（实验5） (22)三、三级液位实验1. 三级液位手动调整实验（实验6） (28)2. 第二级液位自衡实验（实验7） (32)3. 三级液位简单控制实验（实验8） (36)四、气体压缩实验1. 气体压缩系统开车实验（实验9） (41)2. 压缩气体体积流量计算实验（实验10） (44)3. 简单压力控制实验（实验11） (50)五、列管式热交换器传热实验1. 列管式热交换器开车实验（实验12） (53)2. 列管式热交换器总传热系数测定实验（实验13） (55)3. 列管式热交换器简单温度控制实验（实验14） (59)六、连续带搅拌釜式反应（CSTR）实验1. CSTR开车实验（实验15） (62)2. 连续反应影响因素分析实验（实验16） (67)3. 连续反应停留时间与转化率测试实验（实验17） (71)4. 连续反应综合单回路控制实验（实验18） (73)七、间歇反应实验1. 间歇反应开车实验（实验19） (81)前言多少年来，高职、高专、高等院校化学工程、精细化工、应用化学、高分子化学等专业（包括环境科学、生命科学、自动化过程控制专业和过程装备与控制工程等专业）的教师们一直期待着有一种理想的多功能化工过程与控制实验系统，这种系统：能够兼容连续和间歇两种典型的化学反应；具有工业级规模动态特性；危险性最低（甚至没有危险性）；反应产物无污染、后处理简单；消耗最少的物料（甚至不消耗物料）；消耗最少的能源；除了化学反应实验外，还可以进行流体力学、传热和气体压缩等多种工程试验；还可以灵活地进行多种过程控制实验与训练；同时具有投资省、运行和维护费用省等优点。
然而，在新一代多功能过程及控制实验系统研制成功之前，这一理想几乎不可能全部实现。
因为，传统的实验技术存在着如下无法克服的弱点：1．任何放热化学反应都有爆炸危险性，导致无法在学校实验室中进行此类常见的、典型的反应动力学实验。
2．任何化学反应都要消耗物料，产生主产物、副产物和需要后处理的汽相和液相物质，不可能没有后处理和环境保护措施。
连续反应处理量大，此类问题尤其突出。
3．实验装置的尺寸过小，导致系统时间常数比真实系统小得多，动态特性与实际工业系统差异很大，学生得不到工业规模大型系统的特性感受。
4．由于实验装置尺寸过小的原因，流动特性受管壁边界层的影响大，流动非线性强，无法稳定，导致测试结果偏差大，没有重复性。
正因为如此，国家标准（包括国际标准）规定，只有管径大于50毫米，流动达到一定的流速才有标准可言。
5．不得已，反应过程工艺介质一般用水，即所谓冷模实验。
此种实验过程物理性质单一，表达不了实际工艺物料复杂多样的物理化学特性，除了流体流动与传热实验外，化学反应、物料混合、组分变化、酸碱度变化、气体压缩、复杂的传质过程等都无法实现。
因此，普遍存在着实验过程单调、知识点少等问题。
6．无法进行高危险性、超极限性过程的安全保护实验。
因为，传统的冷模实验系统本身十分简单，没有高危险性、超极限性（如反应超温、超压、爆炸等）现象，当然，基于安全要求也不允许进行破坏性实验。
7．难于对实验流程、实验项目、实验内容进行重组和变化，限制了实验规模和种类。
实验装置部件有限，重组和变化的内容有限。
此外，重组和变化需要附加管路和阀门，变化实验内容的初始化时间长（例如，等待系统降温时间很长），而且全面的重组和变化必须对设备进行重新机电组装，这对参与实验的师生几乎没有可行性。
8．难于对全部变量和操作进行实时监测，无法实现高完备性和高分辨率故障诊断，因此也无法实现未来智能化实验。
以上弱点或难题，在新一代多功能过程与控制实验系统中几乎全部得到解决。
新一代实验系统，通过将小型半实物过程系统、微机控制系统与全数字仿真技术结合，实现了集多种教学和实验功能于一身、真实感强、一机多用、无须物料、没有产物和副产物、维修简单、节能、安全、环保等理想实验系统的要求，是教学实验技术的一个新的飞跃。
一、MPCE-1000实验系统MPCE-1000实验系统由小型流程设备盘台、数字式软仪表与接口硬件、系统监控软件及过程模型软件四部分组成。
四部分通过小型实时数据库、实时数字通信协调运行，完成复杂的化工过程与控制模拟实验。
（一）小型流程设备盘台见图1-1所示，在钢结构的盘台上安装着由不锈钢制的比例缩小的流程设备模型。
主设备包括：一台卧式储罐、两台高位计量罐、一台带搅拌器的釜式反应器、一台列管式热交换器、三台离心泵、十个手动/自动双效阀门和若干管路系统。
在垂直的仪表盘面上分布有压力（P）、流量（F）、温度（T）、物位（L）、功率（N）、组成（A）和阀位（V）等传感器（变送器）插孔和数字式软仪表。
本盘台是直接操作和运行过程系统的环境。
本环境给操作员以全真实的空间位置感觉、全真实的操作力度感觉和过程变化的时间特性感觉。
由于真实过程装置的压力、流量、温度、物位、功率、组成也是无法直接观察的，必须通过仪表检测，因此，本系统和真实系统的观测界面完全一致。
图1-1 MPCE-1000化工过程与控制实验系统总貌图1.盘台检测点、操作点与控制点见图1-2所示，小型流程盘台上可以变化组合的检测点、操作点与控制点统计如下：（1）电子阀（双效）10个（V1~V10，既能定义为手动阀门，也能定义为控制阀）（2）电子开关4个（S2、S4、S5、S8）（3）开关阀4个（S1、S3、S6、S7，用于快开特性阀门的操作）（4）流量检测点10个（F1~F10）（5）液位检测点4个（L1~L4）（6）压力检测点7个（P1~P7）（7）温度检测点6个（T1~T6）（8）功率检测点1个（N）（9）组份检测点1个（A）（10）指示灯2个（D1、D2）图1-2 MPCE-1000实验系统流程图1-3 MPCE-1000的多种工艺过程组合图1-3 表达了MPCE-1000实验系统的多种工艺过程组合实验模式。
本实验系统可以进行离心泵与液位系统开、停车试验，离心泵特性测试，故障实验和控制系统实验；三级液位系统可以进行串联容器物料平衡实验与计算，液位自衡实验及流体力学实验，多级液位控制训练；气体压缩系统可以进行管路阻力和压降试验，气体体积流量换算实验，透平式气体压缩机特性试验，气体压力与流量控制训练；列管式热交换器传热系统可以进行多工况对数温差测试与核算，多工况总传热系数测试与核算，列管式热交换过程温度控制训练。
连续反应过程选择工业常见的带搅拌的釜式反应器（CSTR）系统，同时又是高分子聚合反应，具有广泛的代表性。
本实验是当前工艺全实物实验根本无法进行的高危险性实验，又是非常需要的反应动力学实验内容。
此外，全实物实验还面临物料消耗、能量消耗、反应产物的处理、废气废液的处理和环境污染问题，以上各项问题比间歇反应更严重，因为连续反应的处理量大大超过间歇过程。
国内现有的连续反应实验系统实际上都是水位及流量系统，无法进行反应实验。
本实验系统可以进行连续反应开、停车试验；多因素（进料量、冷却量、催化剂量、搅拌等）影响试验与分析；全混流连续反应平均停留时间测试与估算；全混流连续反应平均转化率测试与产量计算；多组分汽液平衡压力测试与估算；本实验系统还可以进行安全分析和过程控制训练。
间歇反应过程在精细化工、催化剂制备、制药业、溶剂与染料中间体等行业具有广泛的代表性。
本实验系统选择了间歇反应过程中最为复杂的一种，具有主副反应的竞争、放热剧烈、压力随温度急剧变化等特点，是当前工艺全实物实验根本无法进行的高危险性实验，又是非常需要的反应动力学实验内容。
与连续反应相同，全实物实验还面临物料消耗、能量消耗、反应产物的处理、废气废液的处理和环境污染问题。
国内现有的间歇反应实验系统实际上都是水位及流量系统，根本没有反应现象。
本间歇反应实验系统可以进行开、停车试验；多因素影响试验与分析；物料量的计量与核算；主、副反应竞争试验与分析；反应主产物浓度变化规律测试与分析；反应温度变化规律测试与分析；反应压力变化规律测试与分析等。
此外还可以进行安全分析、间歇过程控制、故障诊断和高级控制实验。
2.彩色液晶显示器是一台大尺寸(17吋)高分辨率彩色液晶显示器，安装在盘台左上方（见图1-1所示）。
液晶显示器上自动显示十五个任意选定的指示仪表。
其中最上排设有五个“棒图”显示仪。
当用两端有插头的黑色软线将流程中的变量传感器测量点连接到液晶显示器下方的上数第一排1~5号黑色插孔时，被检测变量即被指定到对应的五个“棒图”显示仪中的某一个，包括变量位号、上下限指示都自动被指定并立即显示。
上数第二排和第三排6~15号黑色插孔对应十个“数字”显示仪，直接进行变量数值显示。
这种显示方式具有很大地灵活性，使用者可以通过黑色软线将盘台上的任一个变量连接到任一个指示仪表上读取数据。
3．标准模拟量输出和输入接口本测试系统可以通过直流4~20 mA国际标准A/D、D/A信号与集散型控制系统DCS、可编程序控制器PLC、基于PC的控制系统等连接。
启用本功能必须在组态时定义为“外控方式”。
在外控方式下，液晶显示器上十五个任意选定的指示仪表，不但与液晶显示器下面1~15号黑色插孔有一一对应关系，而且还与盘台左侧面小窗口内的接线端子排有一一对应关系。
对应关系见图1-3。
当外接控制系统需要通过4~20 mA国际标准信号获取盘台上的某一个指定变量数据时，应先将该变量用黑色软线连接到对应的1~15号黑色插孔中的某一个，然后从接线端子排对应排号用导线连接到外接控制器。
在外控方式下，液晶显示器下面1~5号红色插孔（见图1-2所示）被启用。
目的是将外接控制器的控制输出信号接收过来，并连接到指定的控制阀。
连接方法是用两端有插头的红色软线将指定的控制阀上的红色插孔与1~5号红色插孔中的某一个相连。
1~5号红色插孔与盘台左侧面小窗口内的接线端子排也有一一对应关系。
对应关系见图1-4。
（二）动态数学模型本测试系统采用动态定量数学模型模拟真实工艺流程，并提供各变量随时间变化的瞬态值。
具体分为以下五种流程的动态仿真模型：（1）离心泵及三级液位动态仿真模型（2）压力系统动态仿真模型（3）热交换器过程动态仿真模型（4）连续反应（CSTR）动态仿真模型（5）间歇反应动态仿真模型为了高逼真地进行过程的开、停车、正常运行和故障状态的操作及控制，本系统的数学模型考虑了如下几个重要方面。
（1）动态模型应能反映被仿真装置的实际尺寸，包括设备尺寸、管道尺寸、阀门尺寸等，能反映系统物料和能量的变化与传递的定量关系。
