实验装置介绍 过程控制系统所采用的实验装置一般可分为两类，一类为物理模型实验装 置， 一类为半实物仿真实验装置。课程中各种实验都可以在这两类装置上实现 一、物理模型实验装置 这一类实验装置是由真实的物理模型实现的。其优点是装置中有真实的流体 (清洁的水)流动，采用真实的测量装置和真实的控制阀。可给学生非常真实的 成官印象。一船都采用清洁的循环水作为工艺介质，所以工艺参粉只有液位和流 量。有些实验装置还有电加热设各，增加了温度参数。这一类实验装置的不足是 参数比较单 ,有一定的非线性 ,具有加热功能的装置，会随实验的进行循环水 温度会逐渐增高，这会造成温度控制不理想。 下面是使用比较的几种物理模型实验装置 1.普及型控制系统实验装置 下面是一种比较典型的普及型控制系统实验装置。该装置由北京化工大学信 息学院自动化系 自行研制。 实验装置两部分组成：其 一是包括测量变送器和控制阀在内的工艺设备：其 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。变送器的4~20mA信号接到信号调理板上，经过调理后的电压 信号通过专用电缆连接到插在计算内的AD+DA板上。系统用仪表的电源、DA 电源、计算机申源水泵的按钮开关、信号灯等设备都集成、组装在一个控制箱 41所示是自动化系统实验室的物理模型实验装置 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 它们的液位高度L!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中的水通过水泵1或2抽出，经过孔板和控制阀后送入槽1或槽2（视 手动阀1、2、3、4的开闭而定)，两路水管中的水流量大小分别通过各自的差 压变送器（与孔板配合）测出。槽1中的水通过线性化流出口流入槽2，槽2中 的水又通过其自身的线性化流出口流回到储槽3中。这样对水来说，始终处于循 环状态
实验装置介绍 过程控制系统所采用的实验装置一般可分为两类，一类为物理模型实验装 置，一类为半实物仿真实验装置。课程中各种实验都可以在这两类装置上实现。 一、物理模型实验装置 这一类实验装置是由真实的物理模型实现的。其优点是装置中有真实的流体 （清洁的水）流动，采用真实的测量装置和真实的控制阀。可给学生非常真实的 感官印象。一般都采用清洁的循环水作为工艺介质，所以工艺参数只有液位和流 量。有些实验装置还有电加热设备，增加了温度参数。这一类实验装置的不足是 参数比较单一，有一定的非线性。具有加热功能的装置，会随实验的进行循环水 温度会逐渐增高，这会造成温度控制不理想。 下面是使用比较的几种物理模型实验装置 1．普及型控制系统实验装置 下面是一种比较典型的普及型控制系统实验装置。该装置由北京化工大学信 息学院自动化系自行研制。 实验装置两部分组成：其一是包括测量变送器和控制阀在内的工艺设备；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。变送器的 4~20mA 信号接到信号调理板上，经过调理后的电压 信号通过专用电缆连接到插在计算内的 A/D+D/A 板上。系统用仪表的电源、D/A 电源、计算机电源、水泵的按钮开关、信号灯等设备都集成、组装在一个控制箱。 图 F．41 所示是自动化系统实验室的物理模型实验装置。 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， 它们的液位高度 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 中的水通过水泵 1 或 2 抽出，经过孔板和控制阀后送入槽 1 或槽 2(视 手动阀 1、 2、3、4 的开闭而定)，两路水管中的水流量大小分 别通过各自的差 压变送器（与孔板配合）测出。槽 1 中的水通过线性化流出口流入槽 2，槽 2 中 的水又通过其自身的线性化流出口流回到储槽 3 中。这样对水来说，始终处于循 环状态
图F.41物理模型实验装置图 本装置除比值实验外，一般情况下F所在的管道为主物料管道，F2管线则 作为加干扰用。 计算机为控制工具的实验装置，其工作平台为Windows2000,控制软件采 用VB编制而成。下面简要介绍其工作过程。 1 38 F1⑧ 槽1 槽2 槽3 图F.42液位实验装置工艺流程图 (1)进入实验过程
图 F．41 物理模型实验装置图 本装置除比值实验外，一般情况下 Fl 所在的管道为主物料管道，F2 管线则 作为加干扰用。 计算机为控制工具的实验装置，其工作平台为 Windows2000，控制软件采 用 VB 编制而成。下面简要介绍其工作过程。 （1）进入实验过程
首先在桌面上双击该软件的图标进入到该软件的主画面，该画面中共有六各 项目，分别为登录注册、进入实验、系统简介、实验指导、历史数据查询和退出 系统。首先需要进行登录注册。点击“登录注册”图标之后出现登录注册画面 该画面中所要登录的内容为班级 、组号、实验名称和密码。 指定这些内容之后 计算机会自动生成一个数据库文件，文件名称为班级和组号的组合。之后的实验 数据将保存在这个数据库文件中。需要注意的是：必需指定这些登录内容，否则 不能进入实验：不得指定与本班级与组号相异的内容，否则可能会冲掉其他班级 组号的实验数据。登录成功之后出现初始化画面。初始化结束之后回到主画面， 在该画面上点击“进入实验”图标进入选择实验画面，在该画面上选择响应的实 验内容。 北京他红大荐自动化实验皇 图F,43物理模型实验装置主画面 完成上面的步骤之后，CRT上显示出“控制实验主界面”，在画面上显示出 控制流程图，该图与图℉.43相似。首先在“实验操作”下拉菜单中选择“系统 组态”选项进行系统组态。所 定的实验内容不同，所呈现的组态面 不同。 组 态画面上所要做的主要工作是指定被控参数(L、L2、F1、)入、控制变量( F2)入、控制器生成与指定控制器参数及控制器操作状态。指定这些内容之后，在 “运行控制”下拉菜单中选择“运行”项，然后点按“确认”按钮。 系统组态结束之后，屏幕上出现数字记录器画面。该记录器最多可记录6 条曲线。首先选择曲线数量，指定曲线所记录的内容，然后在“运行”下拉菜单 中选择“运行” 选项 回到“控制实验主界面”上，点按启动水泵按钮，然后再点按右下方的启动 按钮。此时系统处在运行状态。 (2)退出实现系统 在“控制实验主界面”画面上，在“控制器选择”下拉菜单上选择相应的控 制器，关闭该控制器。如果系统有多个控制器则需要 关闭。然后在分别关闭 “组态画面”、“控制实验主界面”，再在主画面上点击“退出系统”图标。 (3)拷贝出数据库文件，根据数据库文件中的数据整理实验报告。 2.高级过程控制实验装置
首先在桌面上双击该软件的图标进入到该软件的主画面。该画面中共有六各 项目，分别为登录注册、进入实验、系统简介、实验指导、历史数据查询和退出 系统。首先需要进行登录注册。点击“登录注册”图标之后出现登录注册画面， 该画面中所要登录的内容为班级、组号、实验名称和密码。指定这些内容之后， 计算机会自动生成一个数据库文件，文件名称为班级和组号的组合。之后的实验 数据将保存在这个数据库文件中。需要注意的是：必需指定这些登录内容，否则 不能进入实验；不得指定与本班级与组号相异的内容，否则可能会冲掉其他班级 组号的实验数据。登录成功之后出现初始化画面。初始化结束之后回到主画面， 在该画面上点击“进入实验”图标进入选择实验画面，在该画面上选择响应的实 验内容。 图 F．43 物理模型实验装置主画面 完成上面的步骤之后，CRT 上显示出“控制实验主界面”，在画面上显示出 控制流程图，该图与图 F．43 相似。首先在“实验操作”下拉菜单中选择“系统 组态”选项进行系统组态。所选定的实验内容不同，所呈现的组态画面不同。组 态画面上所要做的主要工作是指定被控参数（L1、L2、F1、F2）、控制变量（F1、 F2）、控制器生成与指定控制器参数及控制器操作状态。指定这些内容之后，在 “运行控制”下拉菜单中选择“运行”项，然后点按“确认”按钮。 系统组态结束之后，屏幕上出现数字记录器画面。该记录器最多可记录 6 条曲线。首先选择曲线数量，指定曲线所记录的内容，然后在“运行”下拉菜单 中选择“运行”选项。 回到“控制实验主界面”上，点按启动水泵按钮，然后再点按右下方的启动 按钮。此时系统处在运行状态。 （2）退出实现系统 在“控制实验主界面”画面上，在“控制器选择”下拉菜单上选择相应的控 制器，关闭该控制器。如果系统有多个控制器则需要一一关闭。然后在分别关闭 “组态画面”、“控制实验主界面”，再在主画面上点击“退出系统”图标。 （3）拷贝出数据库文件，根据数据库文件中的数据整理实验报告。 2．高级过程控制实验装置
(一)“天煌教仪”公司的TH山一2高级过程控制实验装置 下面图图F.43是杭州的“天煌教仪”公司的THJ一2高级过程控制实验装 置的图片。 图F.43高级过程控制实验装置 图F.44是其流程图。 图F.44TH山一2高级过程控制实验装置流程图
（一）“天煌教仪”公司的 THJ—2 高级过程控制实验装置 下面图图 F．43 是杭州的“天煌教仪”公司的 THJ—2 高级过程控制实验装 置的图片。 图 F．43 高级过程控制实验装置 图 F．44 是其流程图。 图 F．44 THJ—2 高级过程控制实验装置流程图
该实验装置由被控对象、智能仪表控制台、上位监控计算机组成。 被控对象包括有：不锈钢储水槽：上、中、下三个有机玻璃水槽：带有三 相4.5KW电加热棒的热水锅炉和铝塑盘管】 套流体输送系统包括：380VAC不锈钢感力泵、电动控制阀、直流电磁阀、 涡流量计：另一套流体输送系统包括：三菱变频器、220VC不锈钢磁力泵、涡 流量计。 装置上的检测装置包括： 1)压力变送器三个：检测上、中、下三个有机玻璃水槽液位： 2)涡流流量计三个：检测两条流体输送管路流量和 管流 3)热电阻六个：检测锅炉内温度、锅炉夹套温度、盘管三点温度、上水箱 出口温度： 装置上的执行器及控制装置： 1)三相可控硅调压装置一个： 2)电磁阀一个： 3)电动控制阀一个： 4)变须器一个： 该装置既可利用控制台上的仪表独立做实验，也可通过电缆将信号送到其 他控制装置，例如DCS、FCS、PLC等，通过组态进行各种实验。 我们的过程控制实验室采用的是横河公司的CS一3000系统，下面图下.45 是CS一3000集散的现场控制站和工程师站 图F.45横河公司CS-3000集散系统 (二)浙江“浙江求是科教设备有限公司”PCT系列过程控制实验装置 PCT系列过程控制实验装置是基于工业过程物理模拟对象，它集自动化仪 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。系纷 包括流量、压力、温度、液位等热工参数，可实现系统参数辨识、单回路控制、 串级控制、前馈控制、比值控制等多种控制形式
该实验装置由被控对象、智能仪表控制台、上位监控计算机组成。 被控对象包括有：不锈钢储水槽；上、中、下三个有机玻璃水槽；带有三 相 4．5KW 电加热棒的热水锅炉和铝塑盘管。 一套流体输送系统包括：380VAC 不锈钢磁力泵、电动控制阀、直流电磁阀、 涡流量计；另一套流体输送系统包括：三菱变频器、220 VAC 不锈钢磁力泵、涡 流量计。 装置上的检测装置包括： 1）压力变送器三个：检测上、中、下三个有机玻璃水槽液位； 2）涡流流量计三个：检测两条流体输送管路流量和盘管流量； 3）热电阻六个：检测锅炉内温度、锅炉夹套温度、盘管三点温度、上水箱 出口温度； 装置上的执行器及控制装置： 1）三相可控硅调压装置一个； 2）电磁阀一个； 3）电动控制阀一个； 4）变频器一个； 该装置既可利用控制台上的仪表独立做实验，也可通过电缆将信号送到其 他控制装置，例如 DCS、FCS、PLC 等，通过组态进行各种实验。 我们的过程控制实验室采用的是横河公司的 CS—3000 系统，下面图 F．45 是 CS—3000 集散的现场控制站和工程师站。 图 F．45 横河公司 CS—3000 集散系统 （二）浙江“浙江求是科教设备有限公司” PCT 系列过程控制实验装置 PCT 系列过程控制实验装置是基于工业过程物理模拟对象，它集自动化仪 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、压力、温度、液位等热工参数，可实现系统参数辨识、单回路控制、 串级控制、前馈控制、比值控制等多种控制形式