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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
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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
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第一章系统概述
THSA-1型过程综合自动化控制系统(Experiment
PlatformofProcessSyntheticautomationControl
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1-1THSA-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。
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第二章实验装置介绍
“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”是实验
控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。
一、THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置
实验对象总貌图如图2-1所示：
图2-1实验对象总貌图
本实验装置对象主要水箱、锅炉和盘管三大部分组成。
供水系统有两路：一路三相磁力驱动泵、电动调节阀、直流
电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路变频器、三
相磁力驱动泵、涡轮流量计及手动调节阀组成。
被控对象
不锈钢储水箱、三个串接有机玻璃水箱、三相电加热模
拟锅炉(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
箱均采用淡蓝色优质有机玻璃，坚实耐用，透明度高，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；下水箱尺寸为：D=35cm，H=20cm。水箱结
构独特，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
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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
是利用电加热管加热的常压锅炉，包括加热层和冷却
层，均不锈钢精制而成，可利用它进行温度实验。做温度实
验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发