《过程控制》实验指导书.pdf

CHINA 过程控制 实验指导书 2013 西 安 交 通 大 学 电 气 学 院 工 业 自 动 化 系 前 言 “THJ-3 型高级过程控制系统” 是浙江天煌科技实业有限公司为配合高校自动化及相关专 业的教学和实验而设计开发的，它可满足各大高校所开设的《传感器检测与转换技术》、《过程控 制》、《自动化仪表》、《自动控制理论》、《计算机控制》及《PLC 可编程控制》等课程实验的教学 要求。 本实验指导书共分四章。第一章简要地介绍了THJ-3 型高级过程控制系统实验装置的软、硬 件构成原理及使用说明，第二章至第四章分别叙述了实验项目，包括被控对象特性测试、单回路 控制系统、串级控制系统等实验 由于本实验指导书编写时间较为仓促，书中的缺点和错误在所难免，敬请各位老师专家们批 评指正。 1 目录 第一章 实验装置说明3 第一节 THJ-3 型高级过程控制系统对象3 第二节 THJ-3A/B 型高级过程控制系统控制柜6 第三节 实验要求及安全操作规程 11 第四节 实验公共步骤及注意事项 12 第二章 对象特性测试实验 13 第一节 一阶单容水箱对象特性测试实验 13 第二节 二阶双容水箱对象特性测试实验 17 第三章 单回路控制系统实验20 第一节 单回路控制系统的概述20 第二节 单容中水箱液位PID 控制实验24 第四章 串级控制系统实验27 第一节 串级控制系统概述27 第二节 双容水箱液位串级控制实验29 2 第一章 实验装置说明 第一节 THJ-3 型高级过程控制系统对象 “THJ-3 型高级过程控制系统”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。本装置结合了当今工业现场过程控制的实际，是一套集计算机技术、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。 实验对象总貌图如图1-1 所示： 图1-1 实验对象总貌图 本实验装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。供水系统有两路：一路由三相（380V 恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、涡轮流量计及电磁阀组成；另一路由变频磁力驱动泵（220V 变频调速）及涡轮流量计组成。 一、被控对象1 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。 1．水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下水箱采用淡蓝色优质有机玻 璃，便于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=20cm；下水箱尺寸 3 为：D=35cm，H=20cm。每个水箱由三个槽组成，分别为缓冲槽、工作槽和出水槽，进水时水管的 水先流入缓冲槽，出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽，这样经过缓冲和线性化的 处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水 箱的压力和液位进行检测和变送。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶单回路液位控制 系统和双闭环、三闭环液位串级控制系统。储水箱由不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=68cm×52 ㎝×43 ㎝，完全能满足上、中、下水箱的实验供水需要。储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网 罩，以防杂物进入水泵和管道。 2．模拟锅炉：是利用电