《过程控制》
实验指导书
信息与通信工程学院
2016年4月
前 言
一、课程性质
本课程是自动化专业必修的专业实验课程。
通过本课程的教学，使学生深刻体会到过程控制的应用，掌握组态软件和PLC设备的使用，具备一定的工业控制系统设计能力。 二、项目设置
本课程总学时为8，开设的具体实验项目如下： ? 实验1 单容水箱对象特性测试（2学时，必修） ? 实验2 双容水箱对象特性测试（2学时，选修） ? 实验3 单容水箱液位定值控制（2学时，选修） ? 实验4 双容水箱液位定制控制（2学时，选修） ? 实验5 锅炉内胆水温定值控制（2学时，选修） ? 实验6 水箱液位串级控制（2学时，选修） ? 实验7 单闭环流量比值控制（2学时，选修） ? 实验8 双闭环流量比值控制（2学时，选修） 实验1-2为验证性实验，实验3-8为综合性实验。 三、专业安排
自动化专业选修4个实验项目。 四、本书特点
本指导书的特点是引入工程项目机制来管理实验项目，着重培养学生的方案设计、算法分析和现场调试能力，为将来成为卓越工程师打下坚实的基础。
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目 录
第1章 实训平台 ............................................................................................................. 1 第2章 软件平台 ........................................................................................................... 19 第3章 操作规范 ........................................................................................................... 21 第4章 实验项目 ........................................................................................................... 22
4.1 单容水箱对象特性测试 .................................................................................. 22 4.2 双容水箱对象特性测试 .................................................................................. 30 4.3 单容水箱液位定值控制 .................................................................................. 38 4.4 双容水箱液位定制控制 .................................................................................. 48 4.5 锅炉内胆水温定值控制 .................................................................................. 50 4.6 水箱液位串级控制 .......................................................................................... 57 4.7 单闭环流量比值控制 ...................................................................................... 65 4.8 双闭环流量比值控制 ...................................................................................... 73
II
第1章 实训平台
一、系统概述
“THJDS-1A型过程控制系统实训平台”是由对象系统实训平台、S7-200PLC控制系统、智能仪表及远程数据采集控制系统和上位监控PC机四部分组成。本装置是专门为高等院校、职业院校开设的自动化、过程控制装置及自动化、自动控制等专业而研制的，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》和《PLC可编程控制》等课程实训的教学要求。装置选用当前工业现场的典型的被控对象、被控参量和控制流程，可开展现场仪表的调校、被控对象流程的组建、控制系统线路连接、控制算法及组态软件的编程以及控制系统的分析等工作任务，适合职业学校、本科院校的技能训练和研究。
学生通过本实训装置进行综合实训后可掌握以下内容： （1）传感器特性的认识和零点迁移； （2）自动化仪表的初步使用； （3）变频器的基本原理和初步使用； （4）电动调节阀的调节特性和原理； （5）测定被控对象特性的方法； （6）单回路控制系统的参数整定； （7）串级控制系统的参数整定； （8）复杂控制回路系统的参数整定； （9）控制参数对控制系统的品质指标的要求；
（10）控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力培养； （11）各种控制方案的生成过程及控制算法程序的编制方法。
实训平台的被控参数非常全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量和温度等典型参数。
实训平台具有多样化的控制参数和控制方案，通过不同被控参数、动力源、控制器、执行器及工艺管路的组合可构成几十种过程控制系统实训项目。
各种控制算法和调节规律在开放的实训软件平台上都可以实现。实训数据和图表在上位机软件系统中很容易存储和调用，以便实训者进行实训后的比较和分析。
实训平台具有三种控制方式，分别是AI智能仪表控制、S7-200PLC控制和远程数据采集模块控制。
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二、对象系统实训平台
实训对象的整体结构如图1-1所示：
图1-1 实训对象的整体结构
本实训装置对象主要由水箱、锅炉、盘管和管路四大部分组成。供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、耐震压力表、电动调节阀、交流电磁阀、电磁流量计、压力变送器和手动调节阀组成；另一路由变频器、耐震压力表、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计和手动调节阀组成。
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