ZY17PrCon32SB 过程控制实验装置
一、产品简介
      过程控制实验装置可以满足《自动控制原理》、《过程控制》、《自动化仪表》、
《自动检测技术与传感器》及相关课程的实验教学需要。该装置既能进行验证性、设
计性实验，又能提供综合性实验，完全能满足研究生以及本、专科学生不同层次的实
验教学要求。另外还为复杂控制系统、智能控制系统等方面的研究提供了控制对象以
及控制手段，所以也可用于有关企业技术人员、仪表操作人员、系统运行监控人员的
实习和培训系统。
在产品的研发过程中我们广泛征求专家、教授与老师的意见，注重人性化的设计，注
重产品的功能、外观以及保护，使产品稳定性好，操作容易而且更加安全可靠。
二、产品特点
1、 此装置可以满足《自动控制原理》、《过程控制》、《自动化仪表》、《自动检
测技术与传感器》及相关课程的实验教学需要。
2、 可用于有关企业技术人员、仪表操作人员、系统运行监控人员的实习和培训系统。
3、 系统采用分体式设计，模块化组装结构。可根据不同的需要选择多种控制方式，
组成不同的控制系统。
4、 系统具有控制参数和控制方案的多样化。该装置通过管路上的阀门切换和对信号
接线板上的信号的连接组合，可构成变化多样的过程控制实验。并且该装置能进行从
单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统实验。
5、 采用标准的工业自动化仪表和柔性化工艺设备，使得该装置具有开放性、兼容性
和可升级性。装置中的任何仪表和器件的更换不会影响整个装置的功能和性能，有利
于拓宽学生的工业现场的知识。
6、 采用三容水箱系统，实现液位控制的多样性。
7、 实验对象部分采用不锈钢全开放式结构，内部器件和工作过程可见，有利于教学
和维护。
8、 系统安全度高。配有漏电保护装置，带保护套的专用实验电源连线和锅炉防止无
水加温自动控制等，确保人身安全和设备安全。
9、 系统开放性好。在老师指导下，学生可自己动手操作，自行编程验证，还可以根据
记录的实时曲线和历史数据进行理论分析，以培养学生的独立操作、独立分析问题和解
决问题的能力。
10． 配合网络版组态软件，可以一台设备容纳多组学生实验。即用一台服务器和几台
工作站来对同一对象进行操作。
11． 控制对象中包含真正的压力控制对象，可以完成压力控制实验。
三、技术指标
1、工作电源：三相四线（或三相五线）380V/50HZ
2、整机最大功耗：≤4.5KVA
3、工作环境：温度－10℃～＋40℃，相对湿度≤85％（25℃）；海拔≤4000m
四、实验项目
1、控制系统的组成认识实验
（1）过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案的组成及控制系统连接
（2）智能调节仪等各种智能仪表的操作及参数设定
（3）传感器的校正
2、对象数学模型的测试实验
（1）单容水箱液位数学模型的测试
（2）串接双容水箱液位数学模型的测试
（3）锅炉内胆特性的测试
3、调节阀流量特性测试实验
（1）串联负载时调节阀流量特性测试
（2）并联负载时调节阀流量特性测试
4、位式控制实验
锅炉内胆温度位式控制
5、单闭环系统实验
（1）液位
1）单容（一阶）液位定值控制
2）双容（二阶）液位定值控制
3）三容（三阶）液位定值控制
（2）温度
1）锅炉内胆静态水温定值控制
2）锅炉内胆动态水温定值控制
3）锅炉夹套动态水温定值控制
4）热交换盘管出水口温度定值控制
（3）流量
单闭环流量定值控制
（4）压力
6、串级控制系统实验
（1）水箱液位串级控制
（2）锅炉夹套水温与锅炉内胆水温的串级控制
（3）锅炉内胆水温与内胆循环水流量的串级控制
（4）盘管出水口水温与热水流量串级控制
（5）盘管出水口水温与锅炉内胆水温的串级控制
（6）下水箱液位与电动调节阀支路流量的串级控制
（7）下水箱液位与变频调速磁力泵支路流量的串级控制
7、比值控制系统实验
（1）单闭环流量比值控制
（2）双闭环流量比值控制
8、滞后控制系统实验
（1）盘管出水口温度的滞后控制系统
（2）盘管出水口温度的纯滞后控制
（3）流量纯滞后控制
9、解耦控制系统实验
（1）上水箱出口水温度－液位的解耦控制
（2）锅炉夹套水温与锅炉内胆水温的解耦控制
10、前馈－反馈控制系统实验
（1）锅炉夹套水温的前馈－反馈控制系统
（2）下水箱液位的前馈－反馈控制系统
11、工控组态软件组态控制实验
五、实验装置配置
1、过程控制对象系统
包括被控对象、检测装置、执行装置和控制器几部分组成。
控制对象：包括水箱、模拟锅炉、管道以及压力容器等部分，能够实现对流量、压力、
温度和液位等四大参量的控制。这些对象不仅可以单独进行实验，而且还可以通过不
同的方式进行组合，构建不同类型和不同复杂程度的控制系统，完成综合性的实验。
检测装置：针对不同的被测量，分别选用不同的传感器以及变送器，将流量、压力、
温度和液位等热工参数转换成电信号。
执行装置：包括电动调节阀、变频器、水泵、可控硅调压装置和电磁阀等执行部件。
控制器：包括智能调节仪表、比值器、前馈－反馈装置以及解耦控制装置。
考虑该装置的实验介质为水，因此整套对象系统完全由不锈钢材料制造，包括对象框架、
管道，底板等以提高装置的使用寿命和工作可靠性。
2、智能仪表控制台
智能仪表控制台为该实验装置的主控台，主要实现以下三方面功能：
（1）提供所需的三相四线~380V以及单相~220V电压，同时充分考虑人身安全保护，
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。
（2）提供变频调速器、智能调节仪、解耦装置、比值器/前馈－反馈装置等控制机构的
所有端口，供学生实验中使用。
（3）提供各传感器及执行器输入输出接口，便于学生自行连接组成不同的控制系统进
行实验。
3、上位监控软件
      过程控制系统实验装置配置一台上位监控PC机，PC机安装有北京昆仑通态自动化
软件科技有限公司的MCGS（Monitor and Control Generated System）全中文
工控组态软件。该软件为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。它可运
行于windows95/98/2000/NT等多种操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集
、设备控制与输出、工程报表等诸多功能于一身。运行MCGS后，通过RS232/485转
换装置、仪表控制台侧面的RS485串行接口与所有的仪表进行通讯。学生可通过调节器
对下位仪表各测量参数进行设定、修改PID控制参数，通过上位机观察被控参数的实时
曲线、历史曲线，SV设定值、PV测量值、OP输出值、各实验都设有动态变化棒图显示、
实验指导及帮助。为了能充分利用实验资源，采用可扩展上位机，即用一台服务器和几
台工作站来对同一对象进行操作。当某台工作站进行对象实时控制时，另外的工作站可
对被控对象进行监控观察数据的变化或进行软件的编程。