过程控制工程-试验装置介绍

实验装置介绍

过程控制系统所采用的实验装置一般可分为两类，一类为物理模型实验装置，一类为半实物仿真实验装置。课程中各种实验都可以在这两类装置上实现。

一、物理模型实验装置

这一类实验装置是由真实的物理模型实现的。其优点是装置中有真实的流体（清洁的水）流动，采用真实的测量装置和真实的控制阀。可给学生非常真实的感官印象。一般都采用清洁的循环水作为工艺介质，所以工艺参数只有液位和流量。有些实验装置还有电加热设备，增加了温度参数。这一类实验装置的不足是参数比较单一，有一定的非线性。具有加热功能的装置，会随实验的进行循环水温度会逐渐增高，这会造成温度控制不理想。

下面是使用比较的几种物理模型实验装置

1．普及型控制系统实验装置

下面是一种比较典型的普及型控制系统实验装置。该装置由北京化工大学信息学院自动化系自行研制。

实验装置两部分组成：其一是包括测量变送器和控制阀在内的工艺设备；其二是作为控制工具计算机。装置上共测量四个参数：上水槽液位、下水槽液位、流量1和流量2。变送器的4~20mA信号接到信号调理板上，经过调理后的电压信号通过专用电缆连接到插在计算内的A/D+D/A板上。系统用仪表的电源、D/A 电源、计算机电源、水泵的按钮开关、信号灯等设备都集成、组装在一个控制箱。图F．41所示是自动化系统实验室的物理模型实验装置。

图F．42所示为工艺设备原理图。图中有三只水槽，槽1、槽2为被控对象，它们的液位高度L1及L2分别通过两台差压变送器测出。槽3为储槽，是为了构成水得循环而设置得。

储槽3中的水通过水泵1或2抽出，经过孔板和控制阀后送入槽1或槽2(视手动阀1、2、3、4的开闭而定)，两路水管中的水流量大小分别通过各自的差压变送器（与孔板配合）测出。槽1中的水通过线性化流出口流入槽2，槽2中的水又通过其自身的线性化流出口流回到储槽3中。这样对水来说，始终处于循环状态。

图F．41 物理模型实验装置图

本装置除比值实验外，一般情况下F l所在的管道为主物料管道，F2管线则作为加干扰用。

计算机为控制工具的实验装置，其工作平台为Windows2000，控制软件采用VB编制而成。下面简要介绍其工作过程。

（1）进入实验过程

首先在桌面上双击该软件的图标进入到该软件的主画面。该画面中共有六各项目，分别为登录注册、进入实验、系统简介、实验指导、历史数据查询和退出系统。首先需要进行登录注册。点击“登录注册”图标之后出现登录注册画面，该画面中所要登录的内容为班级、组号、实验名称和密码。指定这些内容之后，计算机会自动生成一个数据库文件，文件名称为班级和组号的组合。之后的实验数据将保存在这个数据库文件中。需要注意的是：必需指定这些登录内容，否则不能进入实验；不得指定与本班级与组号相异的内容，否则可能会冲掉其他班级组号的实验数据。登录成功之后出现初始化画面。初始化结束之后回到主画面，在该画面上点击“进入实验”图标进入选择实验画面，在该画面上选择响应的实验内容。

图F．43物理模型实验装置主画面完成上面的步骤之后，CRT上显示出“控制实验主界面”，在画面上显示出控制流程图，该图与图F．43相似。首先在“实验操作”下拉菜单中选择“系统组态”选项进行系统组态。所选定的实验内容不同，所呈现的组态画面不同。组态画面上所要做的主要工作是指定被控参数（L1、L2、F1、F2）、控制变量（F1、F2）、控制器生成与指定控制器参数及控制器操作状态。指定这些内容之后，在“运行控制”下拉菜单中选择“运行”项，然后点按“确认”按钮。

系统组态结束之后，屏幕上出现数字记录器画面。该记录器最多可记录6条曲线。首先选择曲线数量，指定曲线所记录的内容，然后在“运行”下拉菜单中选择“运行”选项。

回到“控制实验主界面”上，点按启动水泵按钮，然后再点按右下方的启动按钮。此时系统处在运行状态。

（2）退出实现系统

在“控制实验主界面”画面上，在“控制器选择”下拉菜单上选择相应的控制器，关闭该控制器。如果系统有多个控制器则需要一一关闭。然后在分别关闭“组态画面”、“控制实验主界面”，再在主画面上点击“退出系统”图标。

（3）拷贝出数据库文件，根据数据库文件中的数据整理实验报告。

2．高级过程控制实验装置