系統(tǒng)組成

整個系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)對象、控制器、輔助系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)四部分組成，主要部件包括：精餾塔主體、原料預(yù)熱換熱器、塔頂冷凝器等。

系統(tǒng)特點(diǎn)

Ø         實(shí)驗(yàn)裝置的工程化概念：精餾塔是過程工業(yè)中應(yīng)用廣泛的液相產(chǎn)品分離設(shè)備，同時(shí)，也是過程控制中代表性的多變量復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)。中控教儀公司設(shè)計(jì)開發(fā)了的精餾塔實(shí)驗(yàn)裝置是工業(yè)精餾塔的縮影。學(xué)生通過該實(shí)驗(yàn)裝置了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義與實(shí)現(xiàn)方法。

Ø         控制方案的多樣性：對于該實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生可以選擇應(yīng)用各種控制方案，如單回路控制、串級控制、前饋控制、比值控制等常規(guī)控制方案與多回路控制、多變量解耦控制與預(yù)測控制等復(fù)雜控制方案。

Ø         控制裝置選擇的自主性：精餾塔控制實(shí)驗(yàn)裝置采用控制對象與控制裝置分離設(shè)計(jì)，用戶可根據(jù)需要自主選擇各種當(dāng)代過程工業(yè)實(shí)際中應(yīng)用廣泛的控制裝置，例如，集散控制系統(tǒng)DCS、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS、基于工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)EPA等。

Ø         實(shí)驗(yàn)方案的開放性：對于該實(shí)驗(yàn)裝置，教師與研究生既可以選擇預(yù)定的控制方案進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)；也可以自主搭建或開發(fā)新型的控制方案進(jìn)行開放的實(shí)驗(yàn)；結(jié)合該實(shí)驗(yàn)裝置，博士或碩士研究生可應(yīng)用現(xiàn)代控制理論與方法，完成具有實(shí)際意義的學(xué)位論文工作。

實(shí)驗(yàn)系列

精餾塔的控制目標(biāo)，除保證操作平穩(wěn)（具體內(nèi)容見上述操作實(shí)驗(yàn)）以外，通常還需要控制塔頂與/或塔底產(chǎn)品的純度或質(zhì)量。對于上述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，假設(shè)介質(zhì)體系為水-酒精，則塔頂產(chǎn)品的純度即為塔頂產(chǎn)品的酒精含量。假設(shè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的操作壓力為常壓，且基本不變，則塔頂產(chǎn)品的酒精含量與精餾段靈敏溫度（位置待定）或塔頂溫度TT31基本對應(yīng)。同理，塔底產(chǎn)品的酒精含量與提餾段靈敏溫度（位置待定）或塔底溫度TT32基本對應(yīng)。因此，精餾塔的控制目標(biāo)可轉(zhuǎn)化為精餾段與提餾段靈敏溫度的控制問題。

若選用多回路控制方案，可采用以下常規(guī)PID控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)裝置的平穩(wěn)操作與塔頂塔底產(chǎn)品的純度控制：

（1）進(jìn)料流量的自動控制。

（2）C101塔底液位的均勻控制。

（3）塔頂蒸汽回流溫度的區(qū)間控制。

（4）回流罐C102液位的自動控制。

（5）塔頂產(chǎn)品出料量與回流量的比值控制。

（6）精餾段靈敏溫度的串級控制。

（7）提餾段靈敏溫度的單回路控制。

另外，精餾塔為工業(yè)過程中典型的多變量控制對象，除完成上述常規(guī)PID控制系統(tǒng)以外，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還可以完成以下綜合多變量實(shí)驗(yàn)：

n         精餾塔機(jī)理模型的建立與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，

n         精餾塔對象特性的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，

n         精餾塔非線性特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，

n         不同產(chǎn)品目標(biāo)下的多回路控制實(shí)驗(yàn)與關(guān)聯(lián)分析，

n         精餾塔解耦控制實(shí)驗(yàn)，

n         精餾塔非線性控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，

n         精餾塔預(yù)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。