高级过程控制实验台
过程控制实验的实训报告
一、实训目的通过本次过程控制实验实训，使我对过程控制的基本原理、系统组成、控制策略以及实际应用等方面有一个全面的认识，提高我运用理论知识解决实际问题的能力。
同时，通过实验操作，掌握实验设备的使用方法，培养我的动手能力和团队协作精神。
二、实训内容1. 实验设备本次实验使用的设备包括：过程控制系统实验台、传感器、执行器、控制器、计算机等。
2. 实验内容（1）过程控制系统基本原理及组成（2）传感器特性及测量方法（3）执行器特性及控制方法（4）控制器特性及控制策略（5）过程控制系统设计及应用三、实验步骤1. 观察实验设备，了解其组成及功能。
2. 搭建实验系统，连接传感器、执行器、控制器等。
3. 根据实验要求，设置控制器参数，实现过程控制。
4. 观察实验现象，分析实验结果，调整控制器参数，优化控制效果。
5. 实验结束后，整理实验数据，撰写实验报告。
四、实验结果与分析1. 实验现象通过搭建实验系统，观察实验现象，发现当控制器参数设置合理时，系统能够实现稳定的控制效果。
2. 实验结果（1）传感器输出信号与被测参数之间的关系符合线性关系。
（2）执行器响应速度快，控制精度高。
（3）控制器参数对系统控制效果有显著影响。
3. 实验分析（1）传感器在过程控制系统中起到采集被测参数的作用，其输出信号与被测参数之间的关系符合线性关系，为后续控制策略的制定提供了基础。
（2）执行器作为控制系统的输出环节，其响应速度快、控制精度高，对系统控制效果有重要影响。
（3）控制器参数的设置对系统控制效果有显著影响，合理设置控制器参数可以提高控制效果。
五、实训体会1. 通过本次实训，我对过程控制的基本原理、系统组成、控制策略以及实际应用等方面有了更深入的了解。
2. 实验过程中，我掌握了实验设备的使用方法，提高了自己的动手能力。
3. 实验过程中，我学会了与团队成员沟通协作，提高了自己的团队协作精神。
4. 实验过程中，我认识到理论知识与实际应用之间的联系，为今后学习和工作打下了基础。
过程控制创新型实验教学仪器的研制
屯 蚤 ｉ 迦 基
实验 教 学 ， 因其 体积 小 、 本 低 、 成 参数 多 、 象 直 观 、 形 功 能 齐全 、 术 先进 、 用 方 便 等优 势 ， 受 广 大教 技 使 深
师 和 同学 的好 评 。 自动化 实 验教 学 和 科 学研 究 中 在 发挥 着 重要作 用 。
化设 计 。旋风 筒预 热器 模 型不仅 能 提供 多参数 的验 证 性 和 创新 性 的实 验 。 而且 探 索 其 内部 的工 业参 数
图 ４
实验系统 中， 位机负责温度 、 力 、 量 、 下 压 流 液
Ｅ ＥＣ Ｌ ＴＲＯＮＩ ＴＥｓ ｅ Ｔ
维普资讯
测试 工 虚拟仪器 具与
的流 动 情 况 ． 一 方 面 ， 流 场 进 行 测 试 时 对 于 定 另 对 位 探 的位 置 也 较 为有 利 ， 而在 一 定 的程度 上 提 高 从 测 量精 度 。 １ 实验系统下位机系统设计 ． ３ 下 位 机 硬 件 采 用 以 Ａ ｕ ８ １为 核 心 的 单 片 ＤＣ４ 机 要 求 充分 利 用该 芯 片提 供 的 Ｒ Ｍ、 Ａ 定 时 Ｏ Ｒ Ｍ、 器 、 ＩＡ Ｄ、ＷＭ 等 内部 功能 。尽 可 能 做 到 ： ＨＳ 、 ／ Ｐ 系统 简洁 、 结构 紧 凑 、 件 高效 成 熟 、 件实 用 可 靠 。硬 软 硬 件 系统方 框 图见 图 ３ 。
信号调理板
２ ７８ ０ ． ００
实验室展板内容
信号与系统实验室Signal and SystemLaboratory实验室功能：本实验室配备信号与系统实验箱，TKGP-1型高频电子试验箱，示波器，高频信号发生器，万用表等32台套.可以支持《高频电子线路》和《信号与系统》等课程的实验教学。
实验内容：基本运算单元无源和有源滤波器系统时域响应的模拟解非正弦信号的分解与合成二阶网络函数的模拟二阶网络状态轨迹的显示LC与晶体振荡器实验通频带展宽实验非线性波形变换实验幅度调制与解调实验锁相调频与鉴频实验函数信号发生实验数字调频与解调实验数字信号发生实验集成乘法器混频实验小信号调谐放大实验电视图像中放检波实验电视伴音中放鉴频实验电子设计制作实训实验室ElectronicDesignLaboratory实验室配置：配备数字存储示波器20台，函数信号发生器20台，双踪示波器20台，双路直流稳压电源20台，超高频毫伏表20台，数字万用表20台，单片机仿真系统20套。
EDA实验系统20套，联想启天M8250计算机12台，制版系统1套。
实验室功能：重点培养学生的电子产品设计，仿真和制作的能力。
通过本实验室的综合实验，使学生理解各个实验设备的原理和功能，锻炼动手能力。
培养学生成为全面熟悉电子产品制作工艺，有一定的理论知识、熟练的操作技能、实用能力较强的高校毕业生。
物联网实验室Internet of ThingsLaboratory实验室功能：本实验室配备配备了博创智联UP CUP IOT-A9-II型物联网嵌入式教学平台32台、计算机32台、THPLC－2型可编程控制器实验箱及手持编程器32套，可支持“可编程控制器及其应用”等课程的实验教学，直观地进行PLC的基础指令练习，多个PLC实际应用的模拟实验。
实验内容：点对点无线通讯实验点对多点无线通讯实验Z-Stack7007协议栈入门实验基于Zstack的无线组网实验基于Zstack的无线数据（温湿度）传输实验基于Zstack的串口控制LED实验基于Zstack的串口透传实验RFID读卡实验数码管显示控制实验装配流水线模拟控制实验步进电机模拟控制实验LED数码显示控制机械手动作的模拟邮件分拣系统模拟加工中心的模拟控制十字路口交通灯模拟实验电梯模拟控制系统实验传送带模拟控制实验可编程控制器的指令编程练习直线运动控制系统轧钢机控制系统模拟自动售货机的模拟控制实验，液体混合装置控制的模拟ACM实验室ACM Laboratory实验室功能：实验内容：通信技术实验室Communication Technology Laboratory实验室功能：本实验室配备通信技术综合实验台31台套，可供60人同时实验。
水温——循环水流量串级控制系统的研究与设计
水温——循环水流量串级控制系统的研究与设计论述了模拟锅炉内胆水温与循环水流量构成的串级控制系统的研究过程。
本次设计以THSA-1型过程综合自动化控制系统实验台及其实验装置为平台，采用AI808P智能仪表对温度——流量串级控制系统进行控制，并通过MCGS组态软件进行上位机监控，说明了主副调节器参数改变对系统性能的影响、阶跃扰动作用于副对象和主对象时对系统的影响。
标签：水温；循环水流量；串级控制；智能仪表控制；MCGS在一些工业过程控制如冶炼、钢铁、化工等工业生产中，水温与水流量是非常重要的控制因素，而温度因滞后性比较强，所以控制起来比较困难。
本文是以实验室的THSA-1型高级过程控制系统实验装置为平台，以模拟锅炉内胆水温与循环水流量构成的串级控制系统为研究对象。
建立一个基本的计算机控制软硬件平台，采用智能仪表对锅炉水温与循环水流量构成的串级系统进行控制，并用MCGS组态软件建立组态界面在计算机上运行实现组态监控。
1 系统组成采用PLC为控制器，在进行A/D、D/A转换和LED显示时存在较多难题，内部编程较为复杂，价格昂贵等；采用智能仪表控制则不同，AI808P智能仪表作为控制器它包括报警，显示及控制功能，使用较方便，价格适中，可根据现场情况实时改变内部参数对系统进行控制。
采用智能仪表对锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统进行控制。
2 系统硬件设计2.1 智能仪表机AI808P智能调节器对系统所需的硬件进行选择要根据系统控制框图结合THSA综合自动化过程控制平台提供的硬件模块来进行。
智能仪表选择THSA-1型实验平台提供的AI808P智能仪表。
AI808P智能调节器具有模糊逻辑PID调节及参数自整定功能的先进控制算法。
在误差大时，运用模糊法进行调节，以消除PID饱和积分现象；当误差减小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。
其具有无超调、高精度、参数确定简单，对复杂对象也能获得较好控制效果等特点。
实验台施工方案范文
实验台施工方案范文一、背景介绍实验台是实验室中进行实验操作的重要设备之一，它需要具备一定的结构稳定性和使用安全性。
在实验室规划和建设中，实验台施工方案起着至关重要的作用。
本文将就实验台的施工方案进行详细介绍。
二、施工前准备工作1.设计方案：在施工前，需要根据实验室的需求和空间布局，设计出适合的实验台方案。
该方案应包括实验台的尺寸、结构和材料等要求。
设计方案应经过专业人员审核，并与实验室负责人进行确认。
2.材料采购：根据设计方案确定所需的材料清单，并进行相关的采购工作。
采购时应选择质量好、环保、经济实用的材料，以确保实验台的使用寿命和安全性。
3.施工人员招聘与培训：为了保证实验台的施工质量，需要招聘具备相关经验和技能的施工人员，并进行相关培训，使其了解实验台的施工要求和操作规程。
三、施工步骤1.现场准备：根据实验台的设备和尺寸要求，进行施工现场的布置。
清理并平整施工区域，确保施工现场的整洁和安全。
2.安装实验台骨架：按照设计方案，先安装实验台的骨架结构。
骨架结构的安装需要确保结构的稳定性和牢固性，可选择焊接或螺栓连接等方式进行固定。
3.安装实验台工作面：将实验台的工作面和边缘制作与安装。
选用防火防酸碱材料，如人造石、实木等制作实验台的工作面，确保实验台的耐用性和使用安全性。
4.配置实验台附件：根据实验室的实验需求，配置与实验台相匹配的附件设备。
如屏风、导线槽、插座等。
安装前应检查这些附件是否符合相关标准和规定。
5.完善实验台装置：对已安装的实验台进行进一步完善。
检查和调整实验台的工作面和附件设备是否正常运转，并对实验台进行最终的调试和检验。
四、施工质量控制1.施工前检查：在施工前，应对实验台的材料、设备和施工技术进行检查。
确保所有材料和设备符合相应国家标准，并对施工人员进行技术培训，提高施工质量。
2.工程验收：在实验台施工完成后，应对其进行全面验收。
验收内容包括实验台的尺寸、结构、材料和设备等方面的检查，以及其安装是否符合相关要求。
PLC实验台使用说明书
RTPLC-4型可编程控制器实验台使用说明书石家庄瑞特电器有限公司Shijiazhuang Ruite Electrical Equipment Co.,Ltd.提示感谢您购买石家庄瑞特电器有限公司(瑞特教仪)生产的RTPLC型可编程控制器实验台。
请在使用本产品之前详细阅读使用说明书，并请妥善保管好本说明书。
为了确保产品的性能指标，请在规定的工作环境条件中使用。
如产品出现故障，请及时与我们联系，以便得到快速有效的售后服务。
Z 安全警告•实验台交流供电电源必须符合产品给定要求(AC 220V±10% 50Hz±5%)；•实验台交流电源必须有安全接地端；•更换电源熔丝时必须关掉实验台总开关，以防发生触电；•各输出端口应避免对地短路；•为了确保产品性能，使用时请远离强电磁等干扰源。
•其它安全问题，请参阅相应PLC厂家提供的《使用手册》。
目录1. 概述 (3)1.1 实验台分类1.2 整机结构1.3 实验项目2. 技术指标 (5)2.1 物理特性2.2 整机电源2.3 环境条件2.4 电压输出2.5 PLC配置3. 使用注意事项 (6)4. 面板布置图（以FX系列为例） (7)5. 基本操作方法 (7)5.1 实验台通电前检查5.2 实验台启动5.3 关闭实验台5.4 PLC主机部分6. 常见问题的处理 (8)7. 产品配置 (8)8. PLC主机接线图 (9)8.1 FX系列主机接线图8.2 CPM1A系列主机接线图8.3 S7-200系列主机接线图1. 概述RTPLC型可编程控制器实验台根据目前我国高等院校自动控制专业及相关专业课程的实验内容，采用新型工艺精心设计而成。
本产品选用优质材料及元器件，保证了产品的可靠性和使用寿命。
本产品广泛适用于教学、PLC控制实验、科研开发等领域。
1.1 实验台分类•实验台按结构分为三种类型：RTPLC-1型：演示实验采用挂箱结构；RTPLC-2型：演示实验采用挂箱和面板混合结构；RTPLC-3型：演示实验采用面板结构；RTPLC-4型：演示实验采用面板结构,整体为矮式。
实验室家具质量保障措施
实验室家具质量保障措施实验室家具是实验室设备中不可或缺的一部分。
为保障实验室家具的质量，确保实验室的正常运作和实验结果的准确性，需要采取一系列的质量保障措施。
本文将从实验室家具的常见质量问题、质量保障标准、质量控制流程、质量检验方法等多个方面进行详细的介绍和分析。
一、实验室家具常见质量问题实验室家具常见的质量问题主要包括材料质量不合格、工艺质量问题、功能性问题等。
材料质量不合格是指家具所使用的材料不符合国家标准或者实验室使用要求，如使用劣质木材、防火板等。
工艺质量问题是指家具在生产过程中存在的问题，如安装不牢固、连接部位松动等。
功能性问题是指家具无法满足实验室的使用要求，如实验台不稳、抽屉无法正常打开等。
二、实验室家具质量保障标准为了保证实验室家具的质量，需要根据国家的相关标准进行设计和生产。
通常，实验室家具需要符合以下标准：1. GB 15015-2009 实验室家具一般技术要求：该标准规定了实验室家具的设计、制造、安装和验收的一般技术要求，涵盖了实验室家具的结构、材料、表面处理、颜色和标识等方面的要求。
2. GB 10357.1-2013 实验室家具安全规范第1部分：一般要求：该标准规定了实验室家具的安全性能要求和试验方法，包括静力学性能、动力学性能、操作性能、稳定性和防倾倒性能等。
3. GB/T 7769-2008 学校实验室家具技术规范：该标准规定了学校实验室家具的设计、制造、安装和验收的技术要求，包括实验台、实验凳、实验室柜等家具的要求。
除了国家标准外，还可以根据实验室的具体需求制定更严格的质量保障标准。
三、实验室家具质量控制流程为保证实验室家具的质量，需要建立完整的质量控制流程。
一般情况下，质量控制流程包括以下几个环节：1. 设计和采购：在设计和采购阶段，需要根据实验室的具体需求制定家具的技术要求，并与家具供应商进行沟通，确保家具符合要求。
2. 生产过程控制：在生产过程中，需要进行各种检测和测试，以确保家具的质量。
基于HGK-1型过程控制系统的实验研究
实验 系统 介 绍
【 过 程 控 制 系 统 是 由 东南 大 学 自动 化 学 院 型 卖验 室 自行 开发 ，基 于 工业 过 程 模拟 对 象 的
装置 ，实验装置 的总体结构包括多功能实
０ 板 两个 部分 （ 图 １ 示 ）。 面 如 所
图２ 实验 系统结 构示 意 图
中 观代瓣 装 国 各
三、控制方案介绍
笔者采用 串级和Ｓ ｔ 预 估补偿 相结合 的控制 ｍ ｈ ｉ 方案。在主回路 中采用Ｓ ｉ ｈ ｍ 预估补偿，副回路选择 ｔ 锅炉 的出水 口温度 为控 制输出量 ，在锅炉 下部装 有 Ｐ － Ｏ热 电偶，可 以测量锅炉出水 口的温度 ，通过变 ｔｌ０
延时 ）近似 为一个一阶惯性加时延系统，我们通过飞
图１实骀设 备 图
升 曲线法 求 得 系 统 的Ｋ
大时延系统的传递 函数 。具体操作方法为：首先使输
入 保 持 不 变 ，等 到系 统 稳 定 后 ，加 入 一个 扰 动 ，记 录 下 锅 炉 大 时延 管 道 出 口处 的温 度 曲线 ，可 见 该 曲线 的 形状为Ｓ ，可用切线 法或计算法来 求取各项参数 ， 形 得 出大 时 延 系统 的数 学模 型 。实验 曲线 如 图３ 示 。 所
送 器 转换 成 １５ 的信 号 ，经 过信 号线 传 输 ￣ＰＣ —ｙ Ｊ ＩＬ 。
２０ 第 ５ （第 ０ ） ０ 年 １ 总 １期 １ 期 ３
ｓ ｉ 估加串级 空 ｍｔ ｝ 灏 制
＋ 挟 ． Ｉ 毕Ｉ 舆 Ｄ． —ｎ － － 一
一
—
四 、实 验 结果
笔者通过 实验法 建立 了系统 的数学模 型为 ：基
笔 者 以上 述 系 统 为对 象 ，采 用 Ｒ ｃ ｗ ｌ 自动 化 公 ｏｋｅ ｌ
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控制装置，由智能仪表、西门子PLC、智能模块组成. 做试验时，我们只需要将相关挂件挂上将相应的插口用导线连起 来即可（详解见实验指导书）. PLC的扩展模拟量模块和智能模块（7017、7024）需另加24V直 流电源（PLC的输入、输出端全引到挂件面板上)。 智能仪表：挂件上Spv为1—5V测量值（给定值）的输入端，设置 相应的参数可切换：
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盘管：可做温度纯滞后实验，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，在实验过程中根据不同的实验需要选择不同的滞后时间常数。盘管出来的水 既可以回流到锅炉内胆，也可以经过涡轮流量计完成流量滞后实验。 执行机构由电动调节阀、变频器、水泵、可移相SCR调压装置、电磁阀组成 电动调节阀：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，控制信号为4～20mA DC的阀 位信号。 技术指标： 电源220VAC 50HZ 输入控制信号：4～20mA DC或1～5V DC 公称直径：20mm 重复精度：±1% 行程：10mm 变频器：控制信号输入为4～20mADC或0～5VDC，～220V变频输出用来驱动单相磁 力驱动泵（做试验时接变频器输出的其中两相即可）。 水泵：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。 可移相SCR调压装置：采用可控硅移相触发装置，输入控制信号为4～20mA标准电流 信号。输出电压用来控制加热器加热，从而控制锅炉的温度。 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℃。
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检测装置由压力、温度、流量等传感器组成 压力传感器、变送器：采用工业用的扩散硅压力变送器，含不锈钢隔离膜片， 同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。压力传感器用来对上、 中、下水箱的液位进行检测，其精度为0.5级，因为为二线制，故工作时需串 接24V直流电源。 温度传感器：本装置采用六个Pt100传感器，分别用来检测上水箱出口、锅炉 内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。经过调节器的温度变送器，可将温度信号 转换成4～ 20mADC电流信号。 Pt100传感器精度高，热补偿性较好。 流量传感器、转换器：流量传感器分别用来对电动调节阀支路、变频支路及 盘管出口支路的流量进行测量。涡轮流量计型号：LWGY-10，流量范围： 0～1.2m3/h，精度：1.0%。输出：4～20mA标准信号。本装置用了三套涡轮 流量传感器、变送器。
测量值输入 给定值输入
Sn=33 Sn=32
CF=0 CF=10
Pv为0.2—1V的测量值输入端，当做窜级双环等实验时需要两个 或三个818仪表调节器联用，第一个调节器的输出经过电阻（250） 转化成电压信号后作为第二个的给定值输入，其测量从PV端输入 （经50 Ω 电阻转化为0.2—1V 信号后输入）。
高级过程控制实验台
杭州天科教育设备有限公司
过程控制系统装置
高级过程控制系统实验装置是基于工业过程的物理模拟对象，它 集自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的 多功能实验装置，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，比 值控制等多种控制形式。 • 过程系统装置包括对象和控制屏两部分，对象由水箱、锅炉、盘 管、水泵、电动调节阀、温度、压力和流量传感器等组成；控制屏包 括S7-200PLC、智能仪表、DDC等三套系统控制装置，其分别以挂 件形式挂在控制屏上。 • 系统动力支路分两路：一路由磁力驱动泵（220V交流）、电动调 节阀、直流电磁阀、涡轮流量等组成；另一路由西门子变频器、磁力 驱动泵（由变频器驱动）、流量计及等组成。
对象结构图
控制屏
控制屏包括电源控制屏、S7-200PLC、智能仪表和 DDC三套控制器挂件、变频器挂件等。 电源控制屏：位于控制屏的左边，由总钥匙开关、启动停 止按钮开关、一路三相输出和三路单相输出等组成。 另外 执行机构的电源和控制信号 、检测装置的输出 信号全以端子的形式引到试验台下面的屏上，做试验时只 需用导线将相应的端子连起来即可。 注意：检测装置的输出信号都是4—20mA的电流信号 用时需通过250Ω电阻转化为电压信号。
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被控对象
由上、中、下三水箱、加热锅炉、盘管、水泵和检测装置等组成。 水箱：上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶液位单回路控制 实验和双闭环、三闭环液位串级控制等实验。 下图炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验，此锅炉采用不锈钢精制而成， 设计巧妙，由二层组成：加热层（内胆）和冷却层（夹套）。做温度单回路 实验时，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。冷却层和加热层都有温度传感器检测其温度，可完成温度的串级控 制、滞后等实验。 下图为锅炉锅炉内胆温度特性实验结构示意图 ：
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此外做实验时智能仪表还需做些相关的参数设置： 测量温度时：
dIP 1
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dIL 0.0
dIH 100.0
dIH=1.200
oP1 4
oPL 0.0
oPH 100.0
测量液位时：dIH=50.0 测量流量时：dIP=3,
注意事项
• • • • • 上电前要一定检查是否有短路情况. 强电插孔不要插弱电线,以防触电. 抽水时,水泵前的阀门一定要打开,水箱要保持有足够的水. 一定要在断电情况下连接实验导线. 如出现故障,一定要立刻断电检查排除.