过控综合自动化实验指导书整理版
自动控制原理实验实验指导书
自动控制原理实验目录实验一二阶系统阶跃响应（验证性实验） (1)实验三控制系统的稳定性分析（验证性实验） (9)实验三系统稳态误差分析（综合性实验） (15)预备实验典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响。
2.学习典型环节阶跃响应测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节传递函数。
二、实验内容搭建下述典型环节的模拟电路，并测量其阶跃响应。
1.比例(P)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-1。
2.惯性(T)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-2。
3.积分(I)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-3。
4. 比例积分(PI)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-4。
5.比例微分(PD)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-5。
6.比例积分微分(PID)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-6。
三、实验报告1.画出惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的模拟电路图，用坐标纸画出所记录的各环节的阶跃响应曲线。
2.由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由模拟电路计算的结果相比较。
附1：预备实验典型环节及其阶跃响应效果参考图比例环节阶跃响应惯性环节阶跃响应积分环节阶跃响应比例积分环节阶跃响应比例微分环节阶跃响应比例积分微分环节阶跃响应附2：由模拟电路推导传递函数的参考方法1． 惯性环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：整理得进一步简化可以得到如果令R 2/R 1=K ，R 2C=T ，则系统的传递函数可写成下面的形式：()1KG s TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时 则有输入U 1(s)=1输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 1KTS-+由拉氏反变换可得到单位脉冲响应如下：/(),0t TK k t e t T-=-≥ 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 11K TS s-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：/()(1),0t T h t K e t -=--≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2323R R C T R R =+2Cs12Cs-(s)U R10-(s)U 21R R +-=12212)Cs (Cs 1(s)U (s)U )(G R R R s +-==12212)Cs 1((s)U (s)U )(G R R R s +-==由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：/()(1),0t T c t Kt KT e t -=--≥2． 比例微分环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：(s)(s)(s)(s)(s)U100-U U 0U 2=1R1R23(4)CSU R R '''---=++由前一个等式得到 ()1()2/1U s U s R R '=- 带入方程组中消去()U s '可得1()1()2/11()2/12()1134U s U s R R U s R R U s R R R CS+=--+由于14R C〈〈，则可将R4忽略，则可将两边化简得到传递函数如下： 2()23232323()(1)1()11123U s R R R R R R R R G s CS CS U s R R R R R ++==--=-++如果令K=231R R R +， T=2323R R C R R +，则系统的传递函数可写成下面的形式：()(1)G s K TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时，单位脉冲响应不稳定，讨论起来无意义 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=(1)K TS S-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：()(),0h t KT t K t δ=+≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2(1)K TS S -+由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：(),0c t Kt KT t =+≥实验一 二阶系统阶跃响应（验证性实验）一、实验目的研究二阶系统的两个重要参数阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。
过控实验指导
过控实验指导本章开始进⾏控制系统设计。
主要是单回路PID设计，其中PID参数的调整是⼀个⾮常⿇烦的⼯作，同学们需要不断总结经验。
实验1 单闭环流量控制实验⼀、实验⽬的1、掌握单回路控制的特点2、了解PI控制特点，以及对控制效果的评价。
3、掌握通过调节阀控制流量的原理和操作。
⼆、实验设备A3000现场系统，任何⼀个控制系统。
三、实验原理与介绍1、单回路控制逻辑调节阀流量控制实验逻辑关系如图5-1所⽰。
FIC指⽤于流量的调节器，这个调节器可能是智能仪表，也可以是计算机上的PID调节器，也可以是PLC中的PID调节器。
类似的TIC就是⽤于温度控制的调节器。
图5-1 流量计流量定值控制实验该控制逻辑是⼀个经典的单回路流量控制系统。
单回路调节系统⼀般指在⼀个调节对象上⽤⼀个调节器来保持⼀个参数的恒定，⽽调节器只接受⼀个测量信号，其输出也只控制⼀个执⾏机构。
本系统所要保持的恒定参数是管道流量，即控制的任务是控制流量等于给定值所要求的⼤⼩。
根据控制框图，这是⼀个闭环反馈型单回路流量控制，采⽤PID控制。
当调节⽅案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，⼀个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很⼤的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。
因此，当⼀个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是⼀个很重要的实际问题。
⼀个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是⼗分重要的⼯作。
⼀般⾔之，⽤⽐例(P)调节器的系统是⼀个有差系统，⽐例度δ的⼤⼩不仅会影响到余差的⼤⼩，⽽且也与系统的动态性能密切相关。
⽐例积分(PI)调节器，由于积分的作⽤，不仅能实现系统⽆余差，⽽且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。
⽐例积分微分(PID)调节器是在PI调节器的基础上再引⼊微分D的作⽤，从⽽使系统既⽆余差存在，⼜能改善系统的动态性能(快速性、稳定性等)。
自动控制原理综合实验指导书(20141025)
控制理论综合实验报告班级学号姓名同组人上交日期年月日自动控制原理综合实验指导书天津科技大学电子信息与自动化学院自动化工程系2014/10 by daifz目录前言 (1)实验一典型环节及其阶跃响应 (3)实验二二阶系统阶跃响应 (7)实验三控制系统的稳定性分析 (12)实验四系统根轨迹法数字仿真分析 (15)实验五系统频率特性数字仿真分析 (18)实验六控制系统综合实验 (23)实验七系统频率特性测量 (25)附录一MA TLAB应用简介 (29)1. 利用MA TLAB进行时域分析 (29)2. 利用MA TLAB进行根轨迹分析 (32)3. 利用MA TLAB绘制系统的频率特性图 (35)附录二SIMULINK简介 (39)1. SIMULINK概述 (39)2. 功能模块的处理 (47)附录三EL－AT－III试验箱的软件使用说明 (49)附录四EL－AT－III实验箱的布局图 (52)附录五实验报告撰写须知 (56)前言一、概述研究一个控制系统的运动，一般采用两种方法来进行研究。
一种方法是应用理论分析方法来分析系统运动的性能，以获得系统设计的依据。
另一种方法是通过实验研究，以获得所设计系统的运动规律与系统的各项性能。
这是通过运动曲线与实验数据来展现的。
控制系统的两种研究方法互为补充，互为验证，两者缺一不可。
在控制系统的实验研究中，可以在实际物理系统上来进行，也可以通过物理装置模型来进行研究。
当前，由于控制系统的对象规模越来越大，对象结构越来越复杂，对象的种类越来越多，因此在控制系统的设计过程中，控制系统的仿真研究也就基本上取代了物理系统的实验研究。
一般只有到了控制系统设计的最后阶段——系统调试阶段，才有可能进行实际系统实验。
控制系统的仿真研究方法有两种，一种方法是模拟仿真方法，另一种方法是数字仿真。
在自动控制原理综合实验中，我们将分别采用数字仿真的基本原理和模拟仿真的基本原理，设计出合理的控制系统的仿真试验，为自动控制理论知识的进一步掌握和运用打下坚实的基础。
过控实验指导书(USB-4711A)
实验一过程控制系统简介及过程控制演示一、组合式过程控制系统介绍结合过程计算机控制系统理论的学习，我们研制了一套组合式过程控制系统，这套系统可以通过灵活、方便的管路组合，实现过程控制中的五种典型控制方式—单回路控制，串级控制、前馈控制、均匀控制和比值控制。
二、主要仪器与设备1、计算机2、接口板卡USB-4711AUSB-4711A系列板卡是即插即用数据采集模块，它通过USB端口与计算机相连，为数据测量与系统控制提供了便利。
USB-4711A通过USB端口获得所需电源，在该板卡上包含了所有的数据采集功能，如：16路AI，2路AO，8路DI，8路DO，1路32位计数器，其中A/D数据采集为12位。
USB-4711A 板卡如图1-1所示。
图1-2为USB-4711A 上五个10针I/O 接口的针脚定义。
图1-1 USB-4711A板卡DO0DO1DO2DO3DGNDDO4DO5DO6DO7DGNDDI0DI1DI2DI3DGNDAI0GATE DGND EXTTRG DGND EVTINPOut AGND AO1AGNDDI4DI5DI6DI7 DGNDAI1AI2AI3AGNDAI4AI5AI6AI7AGNDAI8AI9AI10AI11AGNDAI12AI13AI14AI15AGNDAO0USBLED8-TTL DO Port8-TTL DI Port16-SE/8-Diff AIExternal Control2-AO Port图1-2I/O 接口针脚定义3、水箱：水箱如图1-3所示，技术参数见表1-1。
表1-1 水箱参数工作温度最大：+65CO外部尺寸宽度深度高度240 mm 190 mm 385 mm材质塑料图1-3 水箱4、流量传感器流量传感器如图1-4所示，主要技术参数见表1-2。
表1-2 流量传感器技术参数工作电压 5 to 12 V DC工作电流 6 to 33 mA输出信号方波信号，5…12 V频率范围13 to 1200 HZ测量范围0.5 to 15.0 l/min工作压力80°C max。
过控实验指导书(1)
实验一、单容水箱对象特性的测试一、 实验目的1、了解单容水箱的自衡特性。
2、掌握单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
3、实测单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。
二、 实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置：GK-02 GK-03 GK-04 GK-07 2、万用表一只 3、计算机及上位机软件三、实验原理阶跃响应测试法是被控对象在开环运行状况下，待工况稳定后，通过调节器手动改变对象的输入信号（阶跃信号）。
同时，记录对象的输出数据和阶跃响应曲线，然后根据给定对象模型的结构形式，对实验数据进行合理的处理，确定模型中的相关参数。
图解法是确定模型参数的一种实用方法，不同的模型结构，有不同的图解方法。
单容水箱的数学模型可用一阶惯性环节来近似描述，用下述方法求取对象的特征参数。
单容水箱液位开环控制结构图如图1所示：图1、 单容水箱液位开环控制结构图设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，水箱的液面高度为h ，出水阀V2固定于某一开度值。
根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：式中，T=R2*C 为水箱的时间常数（注意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），K=R2为过程的放大倍数，也是阀V2的液阻，C 为水箱的底面积。
令输入流量Q1（S ）=RO/S ，RO 为常量，则输出液位的高度为：（2）T S KR S KR TS S KR S H /1)1()(000+-=+=Q R h dthd CR ∆=∆+∆22212()() (1)()11H s R KG s Q s R CS TS ===++0.63h h h 1-TO O . O h(t)KR (1-e)()R () K R t t h K h =−−→∞∞=∞==即当时，因而有输出稳态值阶跃输入（3）-100, :h(T)KR (1-e )0.632KR 0.632h()t T ====∞当时则有 （4）式（3）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图2-2所示。
过程控制综合实践指导书-MPCE实验部分
过程控制综合实践指导书MPCE实验装置中国石油大学（北京）信息学院自动化系2012年6月目录第一章 MPCE实验装置组成................................................................................ - 1 -1.1小型流程设备盘台 (1)1.2动态数学模型软件 (3)1.3控制系统图形组态软件 (3)1.4实验系统监控软件 (4)1.5实验系统硬件功能 (4)第二章 VB扩展接口 ........................................................................................... - 4 -2.1软硬件结构 (4)2.2基本原理 (5)2.3上位机配置与准备工作 (6)2.4开发流程及代码示例 (7)第三章被控对象介绍 ........................................................................................ - 9 -3.1离心泵与三级液位过程 (9)3.2气体压缩过程 (11)3.3列管式热交换器传热过程 (13)第一章 MPCE实验装置组成MPCE实验装置由小型流程设备盘台、数字式软仪表与接口硬件、系统监控软件及过程模型软件四部分组成。
四部分通过小型实时数据库、实时数字通信协调运行，完成复杂的过程与控制模拟实验。
1.1小型流程设备盘台见图1-1右下方所示，在钢结构的盘台上安装着由不锈钢制的比例缩小的流程设备模型。
主设备包括：一台卧式储罐、两台高位计量罐、一台带搅拌器的釜式反应器、一台列管式热交换器、三台离心泵、十个手动/自动双效阀门和若干管路系统。
在垂直的仪表盘面上分布有压力（P）、流量（F）、温度（T）、物位（L）、功率（N）、组成（A）和阀位（V）等传感器（变送器）插孔和数字式软仪表。
过控实验指导书分解
过控实验指导书分解《过程控制系统》实验指导书安阳⼯学院电⼦信息与电⽓⼯程学院⽬录第⼀章实验装置说明 (2)1.1 系统概述 (2)1.1.1 实验对象 (2)1.1.2 被控对象 (3)1.1.3 检测装置： (3)1.1.4 执⾏机构： (4)1.2 THSA-1型过控综合⾃动化控制系统实验平台 (4)1.2.1 控制屏组件 (4)1.2.2 智能仪表控制组件 (5)1.2.3 远程数据采集控制组件 (9)1.2.4 PLC控制组件 (10)1.3 软件介绍 (10)1.4 实验要求及安全操作规程 (11)1.4.1 实验前的准备 (11)1.4.2 实验过程的基本程序 (11)1.4.3 实验安全操作规程 (11)第⼆章实验部分 (12)实验⼀双容⽔箱特性测试 (19)实验⼆双容⽔箱液位定值控制系统（单回路） (23)实验三双容⽔箱液位定值控制系统（串级） (26)第⼀章实验装置说明1.1 系统概述THSA-1型过控综合⾃动化控制系统是由THJ-3⾼级过程控制对象系统实验装置、THSA-1型综合⾃动化控制系统实验平台及上位PC机三部分组成。
该装置结合了当今⼯业现场过程控制的实际，是⼀套集仪表技术、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。
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，还可根据需要设计成智能仪表、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。
1.1.1 实验对象实验对象貌图如图1-1所⽰。
实验装置对象主要由⽔箱、锅炉和盘管三⼤部分组成。
供⽔系统分两路：⼀路由三相磁⼒驱动泵（380V恒压供⽔）、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及⼿⽀调节阀组成；另⼀路由变频器、三相磁⼒驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及⼿动调节阀组成。
过控THKGK-1实验学生指导书
深圳大学 机电与控制工程学院 - 过程控制实验指导书（学生）过程控制实验指导书（学生）实验一、熟悉实验装置结构及用法（2 课时）1、TKGK-1 实验装置组成和基本原理 2、GK-01 电源控制屏 3、GK-02 传感器输出与显示 4、GK-04 PID 调节器控制 5、GK-07 交流变频调速控制22 3 3 4 4实验二、实验装置的基本操作与仪表调试（2 课时） 实验三、单容水箱对象特性测试（3 课时） 实验四、单容水箱液位 PID 控制系统（4 课时） 实验五、双容水箱对象特性测试（3 课时） 实验六、双容水箱液位 PID 控制系统（4 课时）5 7 8 9 10公 共 用 品 勿 做 标 记 谢 谢 ！第 1 页 共 10 页深圳大学 机电与控制工程学院 - 过程控制实验指导书（学生）实验一、熟悉实验装置结构及用法TKGK-1 型过程控制实验装置是根据自动化专业及相关专业教学的特点的实验设备。
该设备可 以满足《过程控制》《自动化仪表》《工程检测》《计算机控制系统》等课程的教学实验、课程设 、 、 、 计等。
整个系统结构紧凑、功能多样、使用方便，可作为验证性和研究性实验平台使用。
1、TKGK-1 实验装置组成和基本原理 实验装置基本参数控制及被控信号：电压 0～5V 外型尺寸：182×160×70cm 供电要求：单相交流 220V±10%，10A 重 量：380Kg装 置 特 点本过程控制实验装置具有以下特点： 1）多种被控参数：液位 压力 流量 温度 2） 多种控制方式： 位式/PID/智能仪表/单片机/PLC/计算机 控制 3）灵活多样的实验组合：通过控制阀门开关和采集信号 连线组合得到多种控制系统模型系 统 组 成过程控制系统的结构组成右图所示，由上向下四个储 水容器依次为上水箱、下水箱、复合加热水箱和储水箱。
该实验装置由被控对象模块、执行器模块、变送器模块和 调节器模块四部分组成，各部分主要结构功能如下： 1）被控对象模块 水箱 阀 管道 2）执行器模块 3）变送器模块 流量变送器(FT) 温度变送器(TT) 液位变送器(LT1，LT2) 压力变送器(PT) 磁力泵变送器的零位/增益可调 DC0~5V 输出 4）调节器模块 调节器主要有模拟调节器（含比例 P 调节、比例积分 PI 调节、 比例微分 PD 调节、 比例积分微分 PID 调节） 位式调 、 节器和智能仪表调节器等，可通过不同的挂箱实现，如下图 中控制挂箱实验台所示，包括 GK-01/02/03/04/05/07 几部分。
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第一章实验装置说明第一节系统概述一、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。
它是本企业根据工业自动化及其他相关专业的教学特点，并吸收了国内外同类实验装置的特点和长处，经过精心设计，多次实验和反复论证而推出的一套全新的综合性实验装置。
本装置结合了当今工业现场过程控制的实际，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，它既可作为本科，专科，高职过程控制课程的实验装置，也可为教师、研究生及科研人员对复杂控制系统、先进控制系统的研究提供一个物理模拟对象和实验平台。
学生通过本实验装置进行综合实验后可掌握以下内容：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。
二、系统特点●真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场。
●被控参数全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数。
●具有广泛的扩展性和后续开发功能，所有I/O信号全部采用国际标准IEC信号。
●具有控制参数和控制方案的多样化。
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验项目。
●各种控制算法和调节规律在开放的实验软件平台上都可以实现。
实验数据及图表在上位机软件系统中很容易存储及调用，以便实验者进行实验后的比较和分析。
●多种控制方式：可采用AI智能仪表控制、DCS分布式控制、S7-200或S7-300PLC可编程控制、DDC远程数据采集控制等多种控制方式。
●充分考虑了各大高校自动化专业的大纲要求，完全能满足教学实验、课程设计、毕业设计的需要，同时学生可自行设计实验方案，进行综合性、创造性过程控制系统实验的设计、调试、分析，培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的能力。
三、实验装置的安全保护体系1．三相四线制总电源输入经带漏电保护装置的三相四线制断路器进入系统电源之后又分为一个三相电源支路和三个不同相的单相支路，每一支路都带有各自三相、单相断路器。
总电源设有三相通电指示灯和380V三相电压指示表，三相带灯熔断器作为断相指示。
2．控制屏上装有一套电压型漏电保护和一套电流型漏电保护装置。
3．控制屏设有服务管理器（即定时器兼报警记录仪），为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。
4．各种电源及各种仪表均有可靠的自保护功能。
5．强电接线插头采用封闭式结构，以防止触电事故的发生。
6．强弱电连接线采用不同结构的插头、插座，防止强弱电混接。
第二节THSA-1型过控综合自动化控制系统对象实验对象总貌图如图1-1所示：图1-1 实验对象总貌图本实验装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。
供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及手动调节阀组成。
一、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。
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。
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、下水箱的实验供水需要。
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验。
做温度实验时，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，解耦控制等实验。
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，在实验过程中可根据不同的实验需要选择不同的温度检测点。
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验。
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。
有效提高了实验装置的使用年限。
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。
二、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。
三、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。
第三节THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”主要由控制屏组件、智能仪表控制组件、远程数据采集控制组件、DCS分布式控制组件、PLC控制组件等几部分组成。
一、控制屏组件1．SA-01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2．SA-02 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）将各传感器检测信号及执行器控制信号同面板上自锁紧插孔相连，便于学生自行连线组成不同的控制系统。
3．SA-11交流变频控制挂件采用日本三菱公司的FR-S520S-0.4K-CH(R)型变频器，控制信号输入为4～20mADC或0～5VDC，交流220V变频输出用来驱动三相磁力驱动泵。
有关变频器的使用请参考变频器使用手册中相关的内容。
变频器常用参数设置：P 30＝1；P 53＝1；P 62＝4；P 79＝0。
4．三相移相SCR调压装置、位式控制接触器采用三相可控硅移相触发装置，输入控制信号为4～20mA标准电流信号，其移相触发角与输入控制电流成正比。
输出交流电压用来控制电加热器的端电压，从而实现锅炉温度的连续控制。
位式控制接触器和AI-708仪表一起使用，通过AI-708仪表输出继电器触点的通断来控制交流接触器的通断，从而完成锅炉水温的位式控制实验。
二、智能仪表控制组件1．AI智能调节仪表挂件采用上海万迅仪表有限公司生产的AI系列全通用人工智能调节仪表，其中SA-12智能调节仪控制挂件为AI-818型，SA-13智能位式调节仪为AI-708型。
AI-818型仪表为PID控制型，输出为4～20mADC信号；而AI-708型仪表为位式控制型，输出为继电器触点型开关量信号。
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。
AI仪表常用参数设置：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：输入规格。
Sn＝21，Pt100热电阻输入；Sn＝32，0.2～1VDC电压输入；Sn＝33，1～5VDC电压输入。