高级过程控制系统实验装置分析说明

HUATEC A3000过程控制实验系统实验指导书V3.0北京华晟高科教学仪器有限公司编制目录第一章安全注意事项与设备使用 ........................................................................ - 1 -1.1防止触电........................................................................................................................ - 1 -1.2防止烫伤........................................................................................................................ - 2 -1.3防止损坏........................................................................................................................ - 2 -1.4现场系统组成................................................................................................................ - 2 -1.5控制系统组成................................................................................................................ - 2 - 第二章计算机测控系统实验 ................................................................................ - 5 -实验1 实验系统认知......................................................................................................... - 5 - 实验2 ADAM4000模块的通讯和使用........................................................................... - 10 - 实验3 组态软件编程和数据获取................................................................................... - 18 - 实验4 PLC系统通讯和使用 ........................................................................................... - 21 - 实验5 PLC Step7编程 .................................................................................................. - 28 - 实验6 现场总线技术与DCS实验 ................................................................................. - 33 - 第三章工艺设备和仪器仪表实验 ...................................................................... - 41 -实验1 温度、压力、液位和流量测量实验................................................................... - 41 - 实验2 水泵负载特性测量实验....................................................................................... - 45 - 实验3 管道压力和流量耦合特性测量实验................................................................... - 47 - 实验4 电动调节阀特性测量实验................................................................................... - 50 - 实验5 调压器特性测量实验........................................................................................... - 53 - 实验6 变频器水泵控制特性测量实验........................................................................... - 55 - 第四章工业系统对象特性的测定研究 .............................................................. - 59 -实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验................................................................... - 59 - 实验2 双容水箱液位数学模型的测定实验................................................................... - 62 - 实验3 非线性容积水箱液位数学模型的测定实验....................................................... - 64 - 实验4 测定不同阻力下单容水箱液位数学模型实验................................................... - 67 - 实验5 锅炉与加热器对象数学模型实验....................................................................... - 69 - 实验6 滞后管数学模型实验........................................................................................... - 72 - 实验7 换热机组数学模型实验....................................................................................... - 75 - 第五章简单设计型控制实验 .............................................................................. - 79 -实验1 单闭环流量控制实验........................................................................................... - 79 - 实验2 单容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 82 - 实验3 双容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 88 - 实验4 三容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 91 - 实验5 锅炉水温定值位式控制实验............................................................................... - 94 - 实验6 锅炉水温定值控制实验....................................................................................... - 98 - 实验7 换热器水温单回路控制实验............................................................................. - 101 - 实验8 联锁控制系统实验............................................................................................. - 104 - 实验9 单闭环压力控制实验......................................................................................... - 107 - 第六章复杂设计型控制系统 ............................................................................ - 110 -实验1下水箱液位和进口流量串级控制实验.............................................................. - 110 - 实验2 闭环双水箱液位串级控制实验......................................................................... - 119 - 实验3 换热器热水出口温度和冷水流量串级控制实验............................................. - 123 - 实验4 单闭环流量比值控制系统实验......................................................................... - 127 - 实验5 下水箱液位前馈反馈控制系统实验................................................................. - 129 - 实验6 锅炉温度和换热器前馈反馈控制系统实验..................................................... - 133 - 实验7 管道压力和流量解耦控制系统实验................................................................. - 136 - 实验8 换热器出口温度与流量解耦控制系统实验..................................................... - 141 -第七章创新型设计与研究 ................................................................................ - 144 -实验1 大延迟系统补偿控制的研究............................................................................. - 144 - 实验2 单神经元自适应PID算法的研究 .................................................................... - 150 - 实验3 模糊控制算法的研究......................................................................................... - 157 - 实验4 现场总线系统控制研究..................................................................................... - 159 - 第八章工程应用型设计 .................................................................................... - 167 -实验1 工业项目设计..................................................................................................... - 167 - 实验2 报警系统设计..................................................................................................... - 171 - 实验3 关键事件处理和记录设计................................................................................. - 178 - 实验4 系统趋势和历史存储设计................................................................................. - 181 - 实验5 系统登录和安全性设计..................................................................................... - 183 - 实验6 网络化控制系统的研究..................................................................................... - 188 -第一章安全注意事项与设备使用安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前．一定仔细阅读以下安全注意事项。

最新一代高级多功能过程控制实训系统SMPT-1000介绍（西门子杯全国大学生控制仿真挑战赛指定比赛设备）北京化工大学计算机模拟与系统安全工程研究中心（教育部化工安全工程中心，原仿真中心）西门子（中国）A&D有限公司联合推出一、 产品背景与理念过程工业包括石油、化工、电力、核能、水处理、食品、生物、制药、水泥、冶金等诸多行业，过程控制是自动化专业中一个重要的组成部分，过程控制技能也是控制工程师所应具备的重要技能之一。

近年来，教育部强调教育人才要与市场相结合，突出工程能力的培养，并对实验环节提出了设计型、综合型、创新型和探索型等更高的教学目标。

这就要求我们过程控制专业的学生在校期间能够尽可能多地进行动手训练，从实践中获得工程技能。

然而，由于过程工业具有流程复杂、规模庞大等特点，生产过程常常伴有高温、高压等环节，因此很难在实验室中构建与工业装置相近的实验对象。

缺乏理想的过程控制实验装置是目前国内高校、职校等在过程控制工程型人才培养方面面临的最重要的问题之一。

该问题直接导致了学生工程实践能力较弱，无法很好地满足行业对人才的需求。

过去，许多学校采用以水槽液位为主要被控对象的过程控制实验装置。

这类实物仿真装置具有外形直观的优点，学生可以看到变送器、控制器、执行机构的实物，在入门阶段对于认识控制系统组成具有相当好的教学意义。

但是，其表现的对象特性、系统复杂程度与工业真实装置相差太远，仅仅能够满足认知型实验的要求。

这类实验装置的突出不足在于：●实验对象过于简单，与真实生产装置差别太大。

实验装置在相当小的尺寸范围内采用水作为介质进行模拟生产装置。

实验系统过于简单，时间常数过小，动态特性与实际装置相比差异很大。

非线性环节、大滞后、高阶等过程工业常见的被控对象特性都无法在实验装置中体现。

除了流体流动与传热实验外，化学反应、物料混合、组分变化、气体压缩、复杂的传质过程等过程工业的精髓内容都无法实现。

许多在这类实验装置上进行训练的学生都误以为过程控制就是流量与液位的控制。

第一章认识设备1.1过程操纵装置要紧器件1.1.1要紧器件位置如下图：1）左水箱；2）右水箱；3）称重装置；4）称重传感器；5）原水箱；6）锅炉；7）消防小屋；8）涡轮流量计；9）电磁流量计；10）电动调节阀；11）压力表；12)单相水泵；13）三相水泵；1.1.2要紧器件参数检测器件执行器件1.2操纵柜要紧技术参数1.2.1 要紧器件位置1.2.2 PLC各模块位置AI模块量程卡位置1.2.3接线端子SM322的3号端子接变频器的3号端子DIN0，5号端子接电磁阀的24V；SM331的2、3号端子接左水箱液位传感器，4、5号端子接涡轮流量计，6、7号端子接右水箱液位传感器，8、9号端子接接热电偶温度传感器，12、13号端子接Pt100热电阻温度传感器，14、15号端子接称重传感器，16、17号端子接电磁流量传感器，18、19号端子接Cu50温度传感器；sm332的2号端子接变频器的ADC端子，5号端子接变频器的0V。

第二章实训实训一 S7 PLC硬件组态一、实训目的1．掌握STEP7 软件硬件组态的步骤与方法，并依照系统实际配置制作硬件组态二、实训设备PCS3000型现场总线高级过程操纵系统实训设备（DCS分布式过程操纵系统）二、实训步骤建立一个新项目并进入硬件组态的步骤：1、双击计算机桌面上的SIMATIC Manager图标，打开STEP7 主画面。

2、点击文件→新建，出现新建对话框。

在“名称”下输入项目名称（PCS）。

在“存储位置（路径）”下输入项目存储的路径，然后点击“确定”。

系统将自动生成项目。

3、右击项目名称，选中“插入新对象”→“SIMATIC 300 站点”，插入一个S7-300的项目。

4、单击项目名称前面的+号或双击项目名称，再选中“SIMATIC 300（1）”，然后右击“硬件”→“打开对象”或直接双击“硬件”，进入“HW Config”进行站点的硬件组态。

硬件组态画面打开如下。

CS4000高级过程控制实验装置设备使用说明书目录一、概述面对经济全球化的大趋势，特别是我国加入WTO以后，企业面对的是国际竞争。

为了提升产品品质，降低生产成本，持续提高企业的竞争力，越来越多的企业应用最新科技的自动化技术，因而企业对相应技术人员的要求也越来越高。

作为自动化及相近专业的学生，只有拥有良好的理论知识、又具有很强的动手能力和较高的综合素质，才能在日益严峻的就业形势中得到用人单位的青睐。

CS4000型过程控制实验装置是中控科教根据自动化及相近专业的教学特点和学生培养目标，结合国内外最新科技动态而推出的集智能仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的普及型多功能实验装置。

该装置本着工程化、人才培养综合化的设计原则和思想设计开发，既可以满足《自动控制原理》、《过程控制》、《控制仪表》、《自动检测技术与传感器》、《计算机控制》等自动化专业课程的实验教学，对温度、压力、流量、液位等过程参数应用多种控制方案进行控制，同时让学生熟悉主流的工业控制产品，并具备一定操作、选型、设计能力，为就业时迅速进入角色打下基础。

二、对象系统1、丰富的实验对象双管路流量系统系统包括两个独立的水路动力系统，一路由水泵、电动调节阀、电磁流量计组成（主管路），由电动调节阀调节流量，电磁流量计检测流量；另一路由变频器、水泵、涡轮流量计组成（副管路），由变频器调节流量，涡轮流量计检测流量。

可以完成多种方式下的流量控制实验：单回路流量控制实验流量比值控制实验四容水箱液位系统系统提供一组有机玻璃四容水箱，每个水箱装有液位变送器；通过阀门切换，任何两组动力的水流可以到达任何一个水箱。

因此系统可以完成多种方式下的液位、流量及其组合实验：单容、双容（一阶、二阶）液位对象特性测试实验单回路液位控制实验不同干扰方式下液位控制实验不同水箱液位串级控制实验前馈-反馈控制实验耦合控制实验副管路加热水箱-纯滞后水箱温度系统系统提供了一个加热水箱和一个温度纯滞后水箱，加热水箱及纯滞后水箱不同时间常数位置装有Pt100热电阻检测温度，由可控硅控制电加热管提供可调热源，系统可以完成多种温度实验。

高级过程控制系统实训设备介绍
高级过程控制系统实训设备是一种专门用于培训学生和工程师掌握现代工业自动化控制技术的设备。

这些设备通常具有先进的技术和功能，可模拟真实工业过程，帮助学生实践和掌握过程控制技术及相关知识。

一般来说，高级过程控制系统实训设备集成了多种控制技术和系统，包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）、SCADA（监控和数据采集系统）等。

它们通常由多个组件组成，如传感器、执行器、控制器、通信模块等，可以模拟多种真实工业过程，如化工生产、电力发电、水处理等。

这些实训设备通常配备了完整的控制系统实验平台，学生可以在仿真实验台上实践控制系统的设计、调试、优化等操作。

设备还配备了丰富的实验项目和课程，帮助学生全面了解控制系统的各个方面，包括硬件配置、软件编程、系统调试、故障诊断等。

由于实训设备的高度模拟真实工业过程，学生能够获得更加真实的实践经验，提高他们的实际操作能力和问题解决能力。

这将有助于他们更快速地适应工业自动化控制工作，并在工作中更加熟练地应用控制技术。

总之，高级过程控制系统实训设备是一种非常有价值的教学装备，对于培养学生的实践能力和控制技术应用能力具有重要的意义。

它们不仅可以帮助学生更好地了解控制系统的原理和技
术，还可以提高他们的解决实际工程问题的能力，从而更好地适应未来的工作。

《过程控制系统》实验报告一、实验目的过程控制系统实验旨在通过实际操作和观察，深入理解过程控制系统的组成、工作原理和性能特点，掌握常见的控制算法和参数整定方法，培养学生的工程实践能力和解决实际问题的能力。

二、实验设备1、过程控制实验装置包括水箱、水泵、调节阀、传感器（液位传感器、温度传感器等）、控制器（可编程控制器 PLC 或工业控制计算机）等。

2、计算机及相关软件用于编程、监控和数据采集分析。

三、实验原理过程控制系统是指对工业生产过程中的某个物理量（如温度、压力、液位、流量等）进行自动控制，使其保持在期望的设定值附近。

其基本原理是通过传感器检测被控量的实际值，将其与设定值进行比较，产生偏差信号，控制器根据偏差信号按照一定的控制算法计算出控制量，通过执行机构（如调节阀、电机等）作用于被控对象，从而实现对被控量的控制。

常见的控制算法包括比例（P）控制、积分（I）控制、微分（D）控制及其组合（如 PID 控制）。

四、实验内容及步骤1、单回路液位控制系统实验（1）系统组成及连接将液位传感器安装在水箱上，调节阀与水泵相连，控制器与传感器和调节阀连接，计算机与控制器通信。

（2）参数设置在控制器中设置液位设定值、控制算法（如 PID）的参数等。

（3）系统运行启动水泵，观察液位的变化，通过控制器的调节使液位稳定在设定值附近。

（4）数据采集与分析利用计算机采集液位的实际值和控制量的数据，绘制曲线，分析系统的稳定性、快速性和准确性。

2、温度控制系统实验（1）系统组成与连接类似液位控制系统，将温度传感器安装在加热装置上，调节阀控制加热功率。

设置温度设定值和控制算法参数。

（3）运行与数据采集分析启动加热装置，观察温度变化，采集数据并分析。

五、实验数据及结果分析1、单回路液位控制系统（1）实验数据记录不同时刻的液位实际值和控制量。

（2）结果分析稳定性分析：观察液位是否在设定值附近波动，波动范围是否在允许范围内。

快速性分析：计算液位达到设定值所需的时间。

实验时间：5月25号序号：杭州电子科技大学自动化学院实验报告课程名称：自动化仪表与过程控制实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验实验名称：上水箱液位PID整定实验实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验指导教师：尚群立学生姓名：俞超栋学生学号：09061821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AE2000型过程控制实验装置， PC 机，DCS 控制系统与监控软件。

三、系统结构框图单容水箱如图1-1所示：丹麦泵电动调节阀V1DCS控制系统手动输出hV2Q1Q2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：h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞)0 T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为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。

令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为：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。

实验一：过程控制实验装置及调节器的认识与调整实验目的：(1) 了解过程控制实验装置的特点(2) 熟悉实验装置中各部件的作用及系统的组成(3) 掌握调节器中各参数的意义并能对其进行调整实验仪器：PCT－Ⅱ型过程控制实验系统调节器：AI708、AI808实验内容：1、PCT系列过程控制实验装置的特点①该装置由控制对象、控制屏、计算机三部分组成。

②控制对象元件全部来源于工业现场，真实性、直观性、综合性强。

控制屏正面有完整的系统结构图案，便于学生系统接线。

③参数全面，涵盖了液位、流量、压力、温度等典型的热工量参数。

④控制参数和控制方案的多样化。

通过对其管路上的阀门切换和对模拟信号接线板上信号的连接组合，可构成数十种过程控制实验。

⑤在PCT系列过程控制实验装置可供学生可自行设计实验方案，进行综合性、创造性的实验，培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的能力。

2、通过过程控制实验应达到的目标①学习自动化仪表的初步使用，其中包括检测仪表、变送单元、执行单元和控制仪表。

②掌握测定控制对象特性的方法。

③单回路、复杂控制系统的参数整定。

④控制参数对控制系统品质指标的影响。

⑤控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力。

3、实验基本程序①明确实验任务。

②提出实验方案。

③画实验接线图。

④进行实验操作，作好观测和记录，调整控制参数。

⑤整理实验数据，得出结论，撰写实验报告。

4、调节器的认识和调整（1）在本实验系统中采用两种型号的调节器：AI708（两台）、AI808（一台）。

（2）三只调节器的主输入为1～5V；主输出为4～20mA。

（3）AI708调节器采用模糊控制，无手动输出功能；AI808调节器采用PID参数控制，可手动输出。

AI808使用手动输出功能时，调整参数Run=0。

（4）掌握各参数的意义及调整方法。

调节器的主要参数有：①Ctrl控制方式：Ctrl=1，手动整定;Ctrl=2，启动自整定;Ctrl=3，自整定结束。

试验装置简介过程控制系统所采用旳试验装置一般可分为两类，一类为物理模型试验装置，一类为半实物仿真试验装置。

课程中多种试验都可以在这两类装置上实现。

一、物理模型试验装置这一类试验装置是由真实旳物理模型实现旳。

其长处是装置中有真实旳流体（清洁旳水）流动，采用真实旳测量装置和真实旳控制阀。

可给学生非常真实旳感官印象。

一般都采用清洁旳循环水作为工艺介质，因此工艺参数只有液位和流量。

有些试验装置尚有电加热设备，增长了温度参数。

这一类试验装置旳局限性是参数比较单一，有一定旳非线性。

具有加热功能旳装置，会随试验旳进行循环水温度会逐渐增高，这会导致温度控制不理想。

下面是使用比较旳几种物理模型试验装置1．普及型控制系统试验装置下面是一种比较经典旳普及型控制系统试验装置。

该装置由北京化工大学信息学院自动化系自行研制。

试验装置两部分构成：其一是包括测量变送器和控制阀在内旳工艺设备；其二是作为控制工具计算机。

装置上共测量四个参数：上水槽液位、下水槽液位、流量1和流量2。

变送器旳4~20mA信号接到信号调理板上，通过调理后旳电压信号通过专用电缆连接到插在计算内旳A/D+D/A板上。

系统用仪表旳电源、D/A 电源、计算机电源、水泵旳按钮开关、信号灯等设备都集成、组装在一种控制箱。

图F．41所示是自动化系统试验室旳物理模型试验装置。

图F．42所示为工艺设备原理图。

图中有三只水槽，槽1、槽2为被控对象，它们旳液位高度L1及L2分别通过两台差压变送器测出。

槽3为储槽，是为了构成水得循环而设置得。

储槽3中旳水通过水泵1或2抽出，通过孔板和控制阀后送入槽1或槽2(视手动阀1、2、3、4旳开闭而定)，两路水管中旳水流量大小分别通过各自旳差压变送器（与孔板配合）测出。

槽1中旳水通过线性化流出口流入槽2，槽2中旳水又通过其自身旳线性化流出口流回到储槽3中。

这样对水来说，一直处在循环状态。

图F．41 物理模型试验装置图本装置除比值试验外，一般状况下F l所在旳管道为主物料管道，F2管线则作为加干扰用。

第一节 单容水箱特性的测试一、实验目的1. 掌握单容水箱的阶跃响应的测试方法，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，用相关的方法确定被测对象的特征参数T 和传递函数。

二、实验设备1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置2. 计算机及相关软件3. 万用电表一只 三、实验原理图2-1单容水箱特性测试结构图由图2-1可知，对象的被控制量为水箱的液位H ，控制量（输入量）是流入水箱中的流量Q 1，手动阀V 1和V 2的开度都为定值，Q 2为水箱中流出的流量。

根据物料平衡关系，在平衡状态时Q 10-Q 20=0 （1）动态时，则有Q 1-Q 2=dtdV（2） 式中V 为水箱的贮水容积，dt dV为水贮存量的变化率，它与H 的关系为Adh dV ，即dtdV = A dt dh（3） A 为水箱的底面积。

把式（3）代入式（2）得Q 1-Q 2=A dtdh（4）基于Q 2=SR h，R S 为阀V2的液阻，则上式可改写为 Q1-S R h = A dtdh 即AR Sdtdh+h=KQ 1 或写作)()(1s Q s H =1+TS K（5） 式中T=AR S ，它与水箱的底积A 和V 2的R S 有关；K=R S 。

式（5）就是单容水箱的传递函数。

若令Q 1（S ）=SR 0，R 0=常数，则式（5）可改为H （S ）=T S TK 1/+×S R 0=K S R 0-TS KR 10+对上式取拉氏反变换得h(t)=KR 0(1-e -t/T ) （6） 当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入 当t=T 时，则有h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞)式（6）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所示。

当由实验求得图2-2所示的阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%图2-2 单容水箱的单调上升指数曲线所对应的时间，就是水箱的时间常数T 。

高级过程控制系统实验装置分析说明高级过程控制系统实验装置分析说明1、系统组成“高级过程控制系统实验装置”由过程控制实验对象系统、智能仪表控制台及上位监控PC 机(用户自备)三部分组成。

1．1 过程控制实验对象系统实验对象系统包含有：不锈钢储水箱；上、中、下三个串接有机玻璃圆筒型水箱；三相4．5KW 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)和铝塑盘管组成。

系统动力系统有两套：一套由三相(380V交流)不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计等组成；另一套由日本三菱变频器、三相不锈钢磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计等组成。

1．2 对象系统中的各类检测变送及执行装置扩散硅压力变送器三只：分别检测上水箱、中水箱、下水箱液位；涡轮流量计三只：分别检测两条动力支路及盘管出水口的流量；Pt100热电阻温度传感器六只：分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管(三只)及上水箱出水口水温；控制模块：包含三相可控硅移相调压装置、电磁阀、电动调节阀、三菱变频器各一个；接触器位式控制装置、三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵。

1．3 仪表控制台的组成部分1)电源控制屏面板：提供实验所需的三相四线～380V、三路单相～220V 电源，总电源由三相钥匙开关控制，电网电压由三只指针式交流电压表监示，三相带灯熔断器作为断相指示。

设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。

另外，还设有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。

2)仪表控制面板：由变频调速器面板，AI／818A智能调节仪面板，AI／7O8A智能位式调节仪面板，解耦装置，比值器／前馈一反馈装置组成，各装置接线端子通过面板上的插座引出。

还可根据用户需要配置远程数据采集智能模块、S7—200西门子可编程控制器及模块等。

3)I／O信号接口面板：将各传感器检测及执行器控制信号同面板上的插座相连，便于学生自己连线组成不同的控制系统。

过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案的组成及控制系统连接过程控制是指自动控制系统中被控量为温度、压力、流量、液位等变量在工业生产过程中的自动化控制。

本系统设计本着培养工程化、参数化、现代化、开放性、综合性人材为出发点。

实验对象采用当今工业现场常用的对象，如水箱、锅炉等。

仪表采用具有人工智能算法及通讯接口的智能调节仪，上位机监控软件采用MCGS 工控组态软件。

对象系统还留有扩展连接口，扩展信号接口便于控制系统二次开辟，如PLC 控制、DCS 控制开辟等。

学生通过对该系统的了解和使用，进入企业后能很快地适应环境并进入角色。

同时该系统也为教师和研究生提供一个高水平的学习和研究开辟的平台。

本实验装置由过程控制实验对象、智能仪表控制台及上位机PC 三部份组成。

由上、下二个有机玻璃水箱和不锈钢储水箱串接， 4.5 千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭外循环不锈钢锅炉夹套构成)，压力容器组成。

用，透明度高，有利于学生直接观察液位的变化和记录结果。

水箱结构新颖，内有三个槽，分别是缓冲槽、工作槽、出水槽，还设有溢流口。

二个水箱可以组成一阶、二阶单回路液位控制实验和双闭环液位定值控制等实验。

锅炉采用不锈钢精致而成，由两层组成：加热层(内胆)和冷却层(夹套)。

做温度定值实验时，可用冷却循环水匡助散热。

加热层和冷却层都有温度传感器检测其温度，可做温度串级控制、前馈－反馈控制、比值控制、解耦控制等实验。

采用不锈钢做成，一大一小两个连通的容器，可以组成一阶、二阶单回路压力控制实验和双闭环串级定值控制等实验。

整个系统管道采用不锈钢管连接而成，彻底避免了管道生锈的可能性。

为了提高实验装置的使用年限，储水箱换水可用箱底的出水阀进行。

检测上、下二个水箱的液位。

其型号：FB0803BAEIR，测量范围：0~1.6KPa，精度：0.5 。

输出信号：4~20mA DC。

LWGY－6A，公称压力：6.3MPa，精度：1.0％，输出信号：4~20mA DC本装置采用了两个铜电阻温度传感器，分别测量锅炉内胆、锅炉夹套的温度。

KH-GC08高级过程控制系统实验装置高级过程控制对象系统实验装置提供电源并传输各种控制信号。

将过程控制对象系统与控制系统有机地分离开来，更加贴近于工业生产现场的操作。

实验平台设有联体型电脑桌，可以通过上位计算机实时监督和控制对象系统中的各种被控参数，还能根据不同实验项目实现远程自动切换实验组合阀门。

一、技术性能1.工作电源：三相四线（或三相五线）380V±10% 50Hz2.外形尺寸：183cm×73cm×153cm3.整机容量：＜5.5kVA二、装置的基本配置1.电源控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板)(1)电磁阀监控面板提供电磁阀控制接口以及高亮度电磁阀开关状态指示灯，通过该接口可控制“高级过程控制对象系统实验装置”中所有电磁阀的动作，动作后有对应标识的指示灯点亮。

(2)交流电源面板提供实验所需的三相四线～380V、三路单相～220V电源，总电源由三相钥匙开关控制，电网电压由三只交流电压表监示，三相带灯熔断器作为断相指示。

设有漏电保护空气开关、电压型漏电保护器、电流型漏电保护器以及电磁阀短路保护器。

(3) 执行机构及I/O信号接口面板执行机构有三相可控硅移相调压装置、电动调节阀、三相不锈钢磁力泵、三菱变频器及三相电加热管组成。

将各传感器检测及执行器控制信号同面板上的插座相连，便于学生自己连线，以组成不同的控制系统。

2.实验桌实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造型美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。

桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。

电脑桌联体设计，造型美观大方。

三、实验项目本装置能完成如下实验项目内容：1.过程控制系统组成认识实验(1)过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案组成及控制系统连接实验(2)传感器的校正(零点迁移与量程调整)2.被控对象特性测试实验(1)单容水箱特性测试实验(2)双容水箱特性测试实验3.单回路控制系统实验(1)单回路控制系统的实践(2)上水箱（或中水箱或下水箱）液位定值控制实验(3)双容水箱液位定值控制实验(4)三容水箱液位定值控制实验(5)锅炉内胆静态水温定值控制实验(6)锅炉内胆动态水温定值控制实验(7)锅炉夹套水温定值控制实验(8)电动阀支路流量的定值控制实验(9)变频调速磁力泵支路流量的定值控制实验4.温度位式控制系统实验(1)锅炉内胆水温位式控制实验5.串级控制系统的实验(1)串级控制系统的连接实践(2)水箱液位串级控制实验(3)三闭环液位控制实验(4)下水箱液位与电动调节阀流量的串级控制实验(5)下水箱液位与变频调速磁力泵支路流量的串级控制实验(6)锅炉内胆水温与锅炉内胆循环水流量的串级控制实验(7)盘管出水口水温与热水流量的串级控制实验6.比值控制系统实验(1)单闭环流量比值控制实验(2)双闭环流量比值控制实验7.滞后控制系统实验(1)盘管出水口温度滞后控制实验(2)流量纯滞后控制实验8.前馈-反馈控制系统实验(1)锅炉内胆水温的前馈-反馈控制实验(2)下水箱液位的前馈-反馈控制实验9.解耦控制系统实验(1)上水箱液位与水温的解耦控制实验(2)锅炉夹套水温与锅炉内胆水温的解耦控制实验10.工控组态软件组态控制实验(1)实时数据库组态实验(2)图形动画、报表、曲线、报警组态实验(3)设备通讯组态实验(4)脚本程序应用组态实验。

EFAT/P型过程控制实验装置使用说明书上海新奧托實業有限公司2004年9月14日目录EFAT/P过程控制实验装置简介 (2)实验装置简介 (2)控制对象 (2)控制对象的图纸和手动阀的操作 (3)过程控制操作台 (3)交流变频调速装置（MM420）操作控制 (4)AI全通用人工智能调节器使用说明及参数 (7)QS智能调节阀工作原理 (15)电磁流量计测量原理 (15)铂电阻工作原理 (16)扩散硅工作原理 (16)实验一: §1-3-1双容(二阶)滞后数学模型测试 (17)实验二:§2-1-1进水流量F1定值调节之一 (20)实验三:§2-2-4出水压力P2定值调节之四 (24)实验四:§2-3-4锅炉液位L2定值调节之一 (27)实验五:§2-4-1锅炉静止水温度T1定值调节 (30)实验六:§4-1-1进水流量F1跟随出水流量F2的比值调节 (34)实验七:§4-3-2锅炉液位L2调节之一串级进水流量F1的调节 (38)实验八:§5-1-1锅炉液位L2定值调节(板卡控制) (42)EFAT/P过程控制实验装置简介实验装置简介本实验装置由控制对象及过程控制的操作台两部分组成，并与上位机实现通讯，构成多种形式的监控，实现过程控制自动化和过程管理现代化。

系统结构图如下：本实验指导书以基本配置，AI调节仪表与上位计算机通讯进行监控为实验背景而写。

控制对象控制对象由工艺设备和现场仪表、电气负载三部分组成。

(一)工艺设备包括：1.内部4.5KW三相星形连接电热丝，19升的热水夹套锅炉；2.38升的高位溢流水箱（产生稳定压力的工艺介质——水）；3.35升的液位水槽和105升的计量水槽；4.配三相电机的循环水泵；5.2只电磁阀（用于扰动）和28只手动球阀。

控制对象的图纸和手动阀的操作总图实线内的图形、方框为安装在对象框架内的工艺设备及流量、压力、液位、温度信号的检测、变送、执行单元，虚线方框为安装在操作台上的变送、执行单元。