内容发布更新时间 : 2024/5/21 10:37:59星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

过程控制系统

实 验 指 导 书

自动化工程学院自动控制系

实验一 实验装置 *

学时数：2 实验目的：

(1) 了解过程控制系统实验装置的总体组成部分。 (2) 了解各部分的主要构件及作用。

(3) 特别应知道以下内容：各种被控对象的位置、检测元件的位置及用途、执行器件(动力器件) 的位置及用途、供水管线各阀门与供水方式间的关系、智能仪表的调节方式及含意。

实验原理:

一 概述

“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”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。是一套集自动化仪表技术、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。该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈-反馈控制，滞后控制、比值控制，解耦控制等多种控制形式。本装置还可根据用户的需要设计构成AI智能仪表，DDC远程数据采集，DCS分布式控制，PLC可编程控制，FCS现场总线控制等多种控制系统。

被控对象

实验对象总貌图如图1-1所示： 被控对象由不锈钢储水箱、（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。

检测装置 (1) 压力传感器、变送器：三个压力传感器分别用来对上、中、下三个

水箱的液位进行检测，其量程为0～5KP，精度为0.5级。采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源，输出：4～20mADC。

(2) 温度传感器：装置中采用了六个Pt100铂热电阻温度传感器，分别用

来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）以及上水箱出口的水温。Pt100测温范围：-200～+420℃。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4～20mA直流电流信号。Pt100传感器精度高，热补偿性较好。

(3) 流量传感器、变送器：三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控

制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。它的优点是测量精度高，反应快。采用标准二线制传输方式，

工作时需提供24V直流电源。流量范围：0～1.2m3/h；精度：1.0%；输出：4～20mADC。

执行机构

(1) 电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量

进行调节。电动调节阀型号为：QSVP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点，电源为单相220V，控制信号为4～20mADC或1～5VDC，输出为4～20mADC的阀位信号，使用和校正非常方便。

(2) 水泵：本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，流量为30升/分，

扬程为8米，功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动。

(3) 电磁阀：在本装置中作为电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。

电磁阀型号为：2W-160-25 ；工作压力：最小压力为0Kg/㎝2，最大压力为7Kg/㎝2 ；工作温度：－5～80℃；工作电压：24VDC。

(4) 三相电加热管：由三根1.5KW电加热管星形连接而成，用来对锅炉

内胆内的水进行加温，每根加热管的电阻值约为50Ω左右。

二 控制屏组件

电源控制屏面板：

充分考虑人身安全保护，装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。图1-2为电源控制屏示意图。合上总电源空气开关及钥匙开关，此时三只电压表均指示380V左右，定时器兼报警记录仪数显亮，停止按钮灯亮。此时打开照明开关、变频器开关及24V开关电源即可提供照明灯，变频器和24V电。按下启动按钮，停止按钮灯熄，启动按钮灯亮，此时合上三相电源、单相Ⅰ、单相Ⅱ、单相Ⅲ空气开关即可提供相应电源输出，作为其他设备的供电电源。

图1-2 电源控制屏示意图

I/O信号接口面板：

该面板的作用主要是通过航空插头（一端与对象系统连接）将各传感器