1、被控对象
由不锈钢储水箱、（上、中、下）三个串接有机玻璃水箱、3KW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，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生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，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。同时，结合行业和产业实际生产过程的对象，在上水箱和中水箱的出水口均增加了电动球阀和流量计，可以实现水箱出水流量的自动控制。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、下水箱实训供水需要。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（锅炉内胆）和冷却层（锅炉夹套），均由不锈钢精制而成，可利用它进行温度实训。做温度实训时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可完成温度的定值控制、串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实训。
（3）盘管：模拟工业现场的管道输送和滞后环节，长37米（43圈），在盘管上有三个不同的温度检测点，它们的滞后时间常数不同。盘管的出水通过手动阀门的切换既可以流入锅炉内胆，也可以经过涡轮流量计流回储水箱。它可用来完成温度的滞后和流量纯滞后控制实训。
（4）管道及阀门：整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，所有的手动阀门均采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实训装置的使用年限。其中储水箱底部有一个出水阀，当水箱需要更换水时，把球阀打开将水直接排出。
2、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，其中三只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。其量程为0～5KP，精度为0.5级。
（2）温度传感器、变送器：装置中采用了6只Pt100铂电阻温度传感器，分别用来检测锅炉内
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胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）、上水箱出口的水温。Pt100测温范围：-200～+650℃。经过2只温度变送器，可将温度信号转换成4～20mA直流电流信号，然后送入二次仪表进行温度的测量。Pt100传感器精度高，热补偿性较好，可用于做标准校验用热电阻。
（3）流量传感器、变送器：采用3台涡轮流量计。涡轮流量计的传感器部分为涡轮结构，是一种速度式检测仪表，用于检测水流量的大小，当流量很小时其精度也不会降低。变送器为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度1.0级，是高精度型传感器、变送器一体式结构的流量检测装置，用来对电动调节阀支路流量、变频泵支路流量及盘管出口流量进行检测。
3、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。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。工作压力：最小压力为0MPa，最大压力为1.0MPa ；工作温度：－5～80℃；工作电压：AC220V。
（4）三相电加热管：由三根1KW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。
三、过程控制系统
“THJDS-1A型过程控制系统”主要由电源控制、智能仪表控制系统、PLC控制系统、数据采集模块控制系统、调压器及变频控制、电气控制辅助和信号转接端子组件等几部分组成。
1、电源控制组件 （1）总电源控制指示面板
总电源控制指示面板如图1.3.1所示。合上总电源空气开关和三相电源空气开关，此时三相电源各相指示灯亮，指示各相电压接通。
图1-2 总电源控制指示面板
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（2）电控旋钮开关面板
该面板的作用主要是通过面板上的各个旋钮开关手动控制各个动力设备、执行器、控制系统。
图1-3 电控旋钮开关面板
注意：连接实训系统时，一定要确保空气开关打关的状态，各旋钮开关也旋在关的位置。 2、智能仪表控制系统组件
智能仪表控制系统组件如图1.3.3所示，采用AI系列全通用人工智能调节仪表，型号为TH-AI818AXS。TH-AI818AXS型仪表为PID控制型，输出为4～20mADC信号。AI系列仪表通过RS485串口通信协议与上位计算机通讯，从而实现系统的实时监控。
（1）仪表面板说明及操作说明
图1-4 智能仪表控制组件
① 输出指示灯 ② 报警1 指示灯 ③ 报警2 指示灯
④ AUX辅助接口工作指示灯 ⑤ 显示转换（兼参数设置进入）
⑥ 数据移位（兼手/自动切换及程序设置入） ⑦ 数据减少键（兼程序运行/暂停操作） ⑧ 数据增加键（兼程序停止操作） ⑨ 给定值显示窗 ⑩ 测量值显示窗
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（2）显示状态
图1-5 智能仪表显示状态
（3）使用说明
a）显示切换：按 键可以切换不同的显示状态。TH－AI818系列仪表可在①、②两种状态下切换；TH－AI708系列仪表只能显示①，无需切换。
b）修改数据：如果参数锁没有锁上，仪表下显示窗显示的数值除自动输出值不可直接修改外，其余数据均可通过按 、 或 键来修改下显示窗口显示的数值。例如：需要设置给定值时，可将仪表切换到显示状态①，即可通过按 、 或 键来修改给定值。AI仪表同时具备数据快速增减法和小数点移位法。按 键减小数据，按 键增加数据，可修改数值位的小数点同时闪动（如同光标）。按键并保持不放，可以快速地增加/减少数值，并且速度会随小数点右移自动加快（3级速度）。而按 键则可直接移动修改数据的位置（光标），操作快捷。
c）手动/自动切换：在显示状态②下，按A/M键（即 键），可以使仪表在自动及手动两种状态下进行无扰动切换。在显示状态②且仪表处于手动状态下，直接按 键或 键可减少或增加手动输出值。通过对run参数设置（详见run参数功能说明），也可使仪表不允许由面板按键操作来切换至手动状态，以防止误入手动状态。
d）设置参数：在基本状态（显示状态①或②）下按键并保持约2秒钟，即进入参数设置状态（显
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示状态⑤）。在参数设置状态下按 键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值HIAL、参数锁Loc等等，对于配置好并锁上参数锁的仪表，只出现操作工需要用到的参数（现场参数）。用 、 或 键可修改参数值。按 键并保持不放，可返回显示上一参数。先按键 键不放接着再按 键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。如果参数被锁上（后文介绍），则只能显示被EP参数定义的现场参数（可由用户定义的，工作现场经常需要使用的参数），而无法看到其它的参数。不过，至少能看到Loc参数显示出来。
（4）参数说明
TH-AI系列仪表是通用的人工智能调节器，输入输出规格很多，功能丰富，如果不正确的配置各项参数，就不能有效的投入使用。这里特别说明几个常用设置：
CtrL：控制方式。CtrL＝0，采用位式控制；CtrL＝1，采用AI人工智能调节/PID调节；CtrL＝2，启动自整定参数功能；CtrL＝3，自整定结束。
Sn：用于选择仪表的输入规格，必须将Sn设定值和输入规格相符； DIL：输入下限显示值，一般DIL＝0。
DIH：输入上限显示值。输入为液位信号时，DIH＝50；输入为热电阻信号时，DIH＝100；输入为流量信号时，DIH＝100。
oP1：输出方式，一般OP1＝4为4～20mA线性电流输出。
oPL、oPH：用于限制调节输出极限值，互相配合使用，控制oP1的调节输出； Ctrl：用于选择仪表的控制方式，是位式控制、PID调节或者启动自整定；
dF： 避免因测量输入值波动而导致频繁通断或报警频繁产生/解除，用于仪表的位式调节，此时P、I、d、CtI等人工智能算法的控制参数不起作用；人工智能调节的自整定值和dF设定有关；
CF：系统功能选择。CF＝0为内部给定，反作用调节；CF＝1为内部给定，正作用调节；CF＝8为外部给定，反作用调节；CF＝9为外部给定，正作用调节。
Addr：通讯地址。单回路实训Addr＝1；串级实训主控为Addr＝1，副控为Addr＝2；三闭环实训主控为Addr＝1，副控为Addr＝2，内环为Addr＝3。实训中各仪表通讯地址不允许相同。
P、I、D参数可根据实训需要调整，其他参数请参考默认设置。 （5）智能仪表与实训工程通讯参数设置
智能仪表与实训工程通讯参数设置编辑窗口如图1.3.5所示；此时的串口端口号一定要与现在计算机正使用的端口号相同，否则通讯不上。其余组态工程上的参数都按照图1-6进行设置。
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