1、1TDCK-II 测控综合实验台实验指南天 津 市 天 波 科 达 科 技 有 限 公 司天波科技 精品教仪2前 言 天津市天波科达科技有限公司地 址 ： 天津市卫津路 92 号天津大学内 电 话 ： 022 81693306邮 编 ： 300072 传 真 ： 022 27404461联 系 人 ： 黄 志 勇 E-mail: 在您使用“天波”的教仪产品的同时，请您将使用的情况、发现的问题、提出的建议、希望的功能，反馈给“天波” ， “天波”将根据您的信息，为您与其他客户提供更好的服务。3一、概 述 近年来，随着教学改革的不断深入，各专业，特别是工科专业对素质教育的要求越来越高，但各高校的理
2、论与实践严重脱节，基于此现象，充分征求广大教师意见。我们研制开发了综合实验台，它采用多种传感器，获取压力、液位、温度、流量等四种基本物理量，并通过智能仪表、数据采集卡，将测量信号转送到计算机，再利用工控组态软件完成虚拟显示、数据处理和实时控制等功能。TDCK-II 测控综合实验台是结合国内外先进教学理念，吸收国内外同类实验装置的优点，经过反复论证、精心设计的新一代过程控制专业、自动化专业、测控专业及相关专业的教学平台仪器。本实验台完全采用工业生产中实际使用的传感器、仪表、执行器等工业级元件，在一个管路循环系统上实现过程控制。该装置可以利用手动按钮、智能仪表、PLC 等进行控制，亦可利用上位 P
3、C 机，结合 TDZT 工控组态软件，实现实时监控。同时从教学实际出发，所有的传感器、仪表、执行元件、水箱-管路等完全可视化，直观集成于整体实验台上，不仅结构紧凑利于观察调试，且有利于提高学生学习兴趣。本实验台是开放系统，每个实验模块都经过精心设计，在学生课程教学中，不仅可以用作教学演示仪器，进行传统的一些典型的验证性实验。同时也着重考虑设计型和综合型实验的操作性、扩展性：如在毕业设计中实现教学与实际工作相结合；教师根据用人单位要求来指导学生改变仪表参数、数据处理方式、程序结构等，变实验台为工业现场，充分激发学生思考的积极性，提高解决问题能力，使学生尽快适应实际工作要求。系统特点： 控制系统的
4、被控量包含温度、流量、液位三大热工参数。 执行器中既有电磁比例调节阀类执行器，又有加热控制器等电力拖动类执行器。 各种控制算法和调节规律在开放的实验平台上都可以实现。 具有多种工业控制方式，控制过程清晰。控制方式有：手动调节控制、PLC 控制、计算机控制4 模拟工业现场，具有真实可靠性、直观性。 传感器、变送器、执行器、电路全部采用 IEC 标准信号传输。 实验数据及图表在 TDZT 软件中很容易存储及调用，便于实验后的分析。学生在本实验装置进行实验后，可掌握下列内容：1、测定控制对象特性的方法2、流程工业常用传感器初步了解3、自动仪表的初步使用4、TDZT、PLC 编程软件基本使用5、单回路
5、控制系统的参数整定6、复杂回路控制系统的参数整定7、控制参数对控制系统品质指标的影响8、控制系统的设计、计算、分析等综合能力。实验的基本程序：1、明确实验任务2、提出实验方案3、进行实验操作、作好观测和记录4、整理实验数据并分析，撰写实验报告在进行本书中实验时，尽量让学生独立完成，教师给以必要指导，以培养学生的实验动手能力。要作好各实验，应做到：实验前有准备；实验中有条理，实验后有分析。二、系统组成TDCK-II 测控综合实验台集多参数控制为一体主要由模拟控制对象系统、控制台和上位机及控制软件系统等三大部分组成。模拟控制对象系统流程见下图：5测控技术综合实验台系统对象控制流程图1、模拟控制对象
6、系统由上、中、下三个水箱、小锅炉及相应管路（含管路上手动阀组成）.1.1、系统基本实验装置水箱 上、中两个水箱均采用牙克力进口透明有机玻璃，结实耐用，便于学生直接观测液位的变化。水箱结构非常独特，有三个槽，分别是缓冲槽，工作槽，溢水槽。水箱容积、外形优化设计，被控对象特性突出，使实验效果更为理想。模拟锅炉 ：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，有二层组成：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。1.2、系统执行装置水泵 水泵用来整个系统的供水
7、，管道式结构安装。本实验的循环介质6采用清水，管路直径为 10mm，实验台采用丹麦格兰富 UPA90 AUTO 型单级循环水泵。噪音低，不会影响教师授课。寿命长，减少使用的麻烦。比例阀 比例阀是本系统重要部件，将控制模块送来的标准控制电信号转化为相应的阀门开度，且阀门开度与输入信号成线性关系，安装在管道上，配合用来控制、调节流量。我们选用德国进口比例阀，具有性能稳定可靠，控制精度高，使用寿命长等优点。电磁阀 在本系统中，电磁阀安装在主管道上，起到控制管路的通断与转换作用。我们选用台湾生产零压力开启直动式电磁阀，具有性能稳定可靠，动作灵敏，使用寿命长等优点。1.3、系统检测传感装置涡轮流量传感器
8、 涡轮流量传感器是一种速度式流量计，它以动量矩守恒原理为基础，传感器内叶轮借助于液体的动能而旋转。此时叶轮叶片使检出装置中的磁路磁阻发生周期性变化，因而在检出装置线圈两端就感应出与流量成正比的电脉冲信号，经前端放大器放大后送至显示仪表。选用 LWGY-10 型高精度涡轮流量传感器，具有精度高，动态特性好，可测量脉冲流，耐高压，压力损失小，使用温度范围宽，测量范围大等优点。温度传感器 温度测量采用热电阻元件(感温元件)。它是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量。液位传感器 用来对上水箱和中水箱的液位进行检测，其核心变送器采用进口原装陶瓷电容传感器，具有抗过载、冲击能力强，稳定
9、性、可靠性高，测量精度高等优点。信号变送输出按标准的二线制，经校正、补偿、放大输出与测量相对应的 420mA 标准信号，送二次仪表显示出实时液位值,范围0400mm。2、控制台控制台由手动控制按钮、智能仪表、PLC 控制、信号接口、ADAM 模块、固态继电器控制方式选择、比例阀控制方式选择等部分组成，整个控制台的设计力求在满足教学的同时能让老师与学生都深刻体验到方便和快捷。我们用方便教学的视角来审视产品的每个细节。7图 1注释：图 1 为设备控制面的右侧部分。图中“伏特表头”为伏特表位置，用来显示此设备总电源的电压，伏特电压表下面是此实验设备的总电源开关与指示灯，总电源开关为钥匙开关，开关顺时
10、针旋转为开，反向为关；“内部电源指示灯区”显示设备内部的 3 个电源是否正常工作，与具体控制无关；“手动” 、 “PLC”、 “模块” 、 “采集卡”分别为此套实验设备的四种控制方式的选择按钮开关,在做实验时要按照要求按下相应的控制方式的按钮（具体操作参见使用注意事项） ；“手动控制区”为设备执行机构手动控制的按钮与显示执行机构正常运行的指示灯，各手动按钮按下到“1”位置为对应设备通电工作，按下到“0”位置对应设备断电停止；“温度” 、 “液位” 、 “流量”分别代表温度显示仪表、液位显示仪表、流量显示仪表，其下面对应的“输入”分别为各个仪表的输入信号端子，右侧还有仪表电源的开关；仪表开关下面
11、为驱动电路板的电源开关；“传感器信号输入”是各个传感器采集并转换后的电压信号，包括液位传感器、流量传感器和温度传感器，传感器信号可以通过导线连接到仪表、ADAM 模块、PLC 等，接线时注意红为正，黑为负，每个传感器信号端子下面上各个传感器的电源开关，而右侧是各个传感器的总电源开关，一个仪表只可以同时接入一路传感器信号，但在计算机内却可以看到所有打开传感器开关的8传感器采集到的数据。图 2图 2 为控制面板左侧示意图。图中最右侧分别为固态继电器的控制方式的选择、比例阀的控制方式的选择及比例阀电源开关。自动控制时把“自动控制”下的端子与“输入控制” 下的端子相连，仪表 SSR 输出时把“仪表 S
12、SR 输出”下的端子与“输入控制”下的端子相连。若使用比例阀时请将比例阀开关打开，比例阀的控制分别有采集卡或 PLC 的 D/A 输出信号控制，根据实验选择不同的连接方式；“PLC ”位置为设备安装 PLC S7-200 的位置。 “PLC 模拟量输入”下面是传感器信号进入 PLC 的端子，PLC 最多可以同时进入 4 路模拟量；“ADAM 模块”为安放 ADAM 模块的位置，其下方分别为与模块模拟量输入和数字量输出的接线端子以及模块与工控机进行连接的串口位置。 “外接数字量输出”对应的端子中 13 位为备用输出通道；4 位为控制主动泵端子；5 位为控制副动泵端子；6 位为控制电磁阀 1 端子
13、；7 位为控制电磁阀 2 端子；8 位为控9制加热器端子；9 位与 10 位为数字量输出的公共负端；11 位与 12 位分别为24V 电源的正负端。 “外接模拟量输入”端子对应的的端子中 1、11 与 12 位为模拟量的公共负端；2 位为上水箱液位正端；3 位为下水箱液位正端；4 位为主回路流量正端；5 位为副回路流量正端；6 位为内胆温度正端；7 位为夹套温度正端；8 位为冷进温度正端；9 位为冷出温度正端；10 位为热出温度正端。 “串口”为从工控机串口位置引出的串口延长线。此处为 232 传输方式。注意：此套设备中所有接线端子均为红为正，黑为负。切记不要接错。此外此套设备的空气开关处于控
14、制柜的左下方。一、 仪表读数1. 温度 数显表可以通过导线把仪表下的一组插口分别连接传感器信号接口下的 5 个温度传感器，从而显示 5 个位置的温度中的一个，正接正，负接负，并把对应的传感器开关 K 拨上。2. 液位 数显表可以通过导线把仪表下的插口分别连接传感器信号接口下的液位传感器，正接正，负接负，并把对应的传感器开关 K 拨上，从而分别显示两个水箱的液位。3. 流量 数显表可以通过导线把仪表下的插口分别连接传感器信号接口下的流量传感器，正接正，负接负，并把对应的传感器开关 K 拨上，从而分别显示主动泵和副动泵出水的流量。二、 按钮2.1、控制按钮采用带有自锁指示灯功能的按钮，安全可靠，保
15、证操作人员的人身安全。按钮的布局合理，充分考虑到了操作人员的操作习惯，操作起来方便快捷。2.2、智能仪表智能仪表采用先进的 ASIC 芯片及制造技术，将常规仪表的硬件接口电路和多功能模块化的仪表软件，高度集成于专业 ASIC 之中，从而达到高可靠、稳定性好、功耗低的工业仪表设计标准。开放式的仪表模块结构；数字调零调幅的校准技术；掉电参数保留；多重抗干扰设计等功能。2.3、 S7-200 PLC10PLC 由于结构紧凑、功能强大、使用方便而应用于各种自动化系统。随着技术的发展，PLC 的功能和可靠性的不断提高。因而在中小控制系统中的应用越来越广，成为中小系统的主流控制器。西门子 PLC 产品在国
16、内市场推广较早，是国内应用最广泛的 PLC 产品之一。S7-200 PLC 作为西门子 PL 系列产品中的小型 PLC，由于具有紧凑的设计，低廉的价格以及强大的指令，使得 S7-200 PLC 可以近乎完美的满足小规模的控制任务，从而在各行业自动化项目中广泛应用。3、上位机及控制软件系统TDCK-II 测控综合实验台上位计算机可以根据用户的要求配置不同的组件。TDZT 是一套基于 Windows 平台的，用于快速结构和生成上位机监控系统的组态软件系统，可以运行于 Microsoft Windows 95/98/NT/2000 等操作系统。三、使用注意事项1、开始实验前，检查所有按钮是否处于弹开
17、状态及面板插孔无连线，一切确定无误后。请先开启计算机，再将实验控制台总电源打开。实验结束后，应先将实验控制台回到上述指定位置后，将实验控制台总电源旋钮关断后断电后，再关闭计算机。务必遵守此操作顺序，以免出现意外。2、当所做实验为采集卡控制或模块控制时，应先开机进入相应实验的运行环境，使系统对设备自动进行初始化，应在按下对应的控制方式后，最后按下“驱动板电源开关” 。关闭时则先关“驱动板电源开关”(仅与采集卡控制或模块控制有关，其他控制禁止操作)，再弹起采集卡控制或模块控制方式。而在进行 PLC控制和手动控制的时候不按下“驱动板电源开关”按钮。3、本实验台在每次进行控制实验时，应按下传感器电源开
18、关，因仪表显示和进入计算机的信号是独立的，虽然只能显示 3 个实际值，但是请将每个采集量开关全部打开，计算机才能读到所有的模拟量。另外在转换接入仪表的模拟量时，请将相应的开关关闭再打开。4、在实验暂停期间，应将阀门关闭，防止水箱内的水回流。5、在小锅炉内胆无水的情况下，绝对不要打开加热器。6、其它未尽事项请参照具体实验指导书。四、安全注意事项1、本实验台的配电箱内置漏电保护装置，可自动切断电源。2、使用本实验台时请牢固接地，以免造成漏电危险。3、本实验台在通电使用时请勿触摸配电箱内电气元件，以免造成触电危险。114、本实验台在使用过程中请严格按照使用说明书使用，以免造成仪器损坏，乃至人身事故发
19、生。如果本实验台在使用时发生不良情况，请勿擅自改动，请及时与我们联系。“TDCK-II 测 控 综 合 实 验 台 ”实 验 目 录实验一、实验装置的基本操作和演示实验 12实验二、TDZT 工控组态软件熟悉 131TDZT 实时数据库组态实验 2TDZT 图形动画、报表、曲线组态实验 3TDZT 设备通讯组态实验（与数据采集卡） 实验三、PLC 编程软件的熟悉实验 16实验四、液位传感器的零点迁移和性能测试 19实验五、智能显示仪的调校 21实验六、比例调节阀的校验 25实验七、单容上水箱特性的测试 26实验八、单容液位（上水箱）PID 控制实验（TDZT） 29实验九、S7 200 PLC
20、 与 TDZT 组态软件通讯实验 33实验十、单容液位（上水箱）PID 控制实验（PLC） 3612实验十一、双容下水箱液位定值 PID 控制 38实验十二、双容下水箱液位液位串级控制 39实验十三、上水箱液位流量控制 41实验十四、锅炉内胆温度定值控制（仪表）43实验十五、锅炉内胆温度断续控制44实验十六、换热器静态特性实验47实验一、实验装置的基本操作和演示实验一、 实验目的1. 了解系统结构与组成。2. 了解实验装置的基本操作原理。3. 通过演示实验熟悉实验装置各部分的工作情况。二、 实验设备TDCK-II 测控综合实验台。三、 实验步骤1. 仔细阅读 TDCK-II 测控综合实验台产品
21、使用说明书。2. 开启实验装置。1) 将实验装置电源插头接到 220V 市电电源。2) 按下启动按钮。3. 打开计算机，运行“TDCK-II 测控综合实验台实验” 。4. 进入演示实验运行环境，如图所示：13封面5. 进入“实验装置的基本操作”演示界面。6. 将实验装置工作方式选择开关拨到计算机控制方式。147. 点击画面中各个泵、加热器、电磁阀，观察各部件的动作情况。实验二、TDZT 工控组态软件熟悉一、 实验目的1. 初步了解 TDZT 软件。2. 学习 TDZT 软件工控组态的方法。3. 完成一个简单的控制系统的工程组态。二、 实验装置1. TDZT 软件通用版。2. TDCK-II 测
22、控综合实验台。三、 实验内容与步骤1. TDZT 实时数据库组态实验在 TDZT 中的数据不同于传统意义的数据或变量，它不只包含了变量的数值特征，还将与数据相关的其它属性（如数据的状态、报警限值等）以及对数据的操作方法（如存盘处理、报警处理等）封装在一起，作为一个整体，以对象的形式提供服务。这种把数值、属性和方法定义成一体的数据称为数据对象。TDZT 用数据对象来表述系统中的实时数据，用对象变量代替传统意义的值变量。把用数据库技术管理的所有数据对象的集合称为实时数据库。实时数据库是 TDZT 的核心，是应用系统的数据处理中心，如下图所示。实时数据库数据对象的集合构成实时数据库用户窗口以图形动画
23、曲线等形式可视化数据主控窗口管理用户窗口管理运行策略维护数据库运行策略以不同的形式和方法操作实时数据库设备窗口从外部硬件设备读取数据进入数据库或控制设备输出数据15系统各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分协调动作。设备窗口通过设备构件驱动外部设备，将采集的数据送入实时数据库；由用户窗口组成的图形对象，与实时数据库中的数据对象建立连接关系，以动画形式实现数据的可视化；运行策略通过策略构件，对数据进行操作和处理。构造实时数据库的具体方法和步骤包括：1) 数据对象的定义。2) 数据对象的类型。3) 数据对象的基本属性。4) 数据对象的存盘属性。5) 数据对象的报警属性。定义数据对象的
24、过程，就是构造实时数据库的过程。数据对象的定义在组态环境工作台窗口中完成。数据对象定义之后，应根据实际需要设置数据对象的属性。TDZT 把数据对象的属性封装在对象内部，作为一个整体，由实时数据库统一管理。对象的属性包括基本属性、报警属性和存盘属性。基本属性则包含对象的名称、类型、初值、界限（最大最小）值及工程单位等项内容。定义对象名和数据类型可参照 TDZT 图形动画、报表、曲线组态实验的内容。2. TDZT 图形动画、报表、曲线组态实验要完成一个实际的应用系统，必须先用 TDZT 的组态环境，图标为 ，进行系统的生成工作，然后用 TDZT 的运行环境，图标为 ，来解释执行组态结果数据库。TD
25、ZT 系统组态的全过程包括：1) 建立新工程。2) 构造实时数据库。3) 生成图形界面。4) 定义动画连接。5) 主控窗口组态。6) 设备窗口组态。7) 运行策略组态。8) 组态结果检查。9) 新工程的测试。10) 新工程的提交。例：建立一个工程，要求描述将一个水箱里的水排入水池中，在水箱和水池之间用一个阀门控制是否排水的动画过程。具体参见帮助目录下“TDZT 快16速入门”之“TDZT 样例详解” 。3. TDZT 设备通讯组态实验 (数据采集卡基本属性和通道连接设置)信号经数据采集卡的转换，输送入计算机系统，再由 TDZT 组态软件操作和读写数据采集卡的数据。设备窗口内设有“设备工具箱”
26、，用户从中选择某种构件，赋予相关的属性，建立系统与外部设备的连接关系，即可实现对该种设备的驱动和控制。设备窗口通过设备构件把外部设备输送的数据处理后送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。TDZT 设备中一般都包含有一个或多个用来读取或者输出数据的物理通道，亦称为设备通道，如：模拟量输入输出装置的输入输出通道、开关量输入输出装置的输入输出通道等等。设备通道是数据交换用的通路，由用户指定和配置数据输入到哪儿或从哪儿读取数据以供输出，即进行通道连接。通道连接是将每个通道对应的数据对象与通道相互连接，实现通道数据与实时数据库的沟通。用到的通道周期设为 1，不用的要设为 0。设备调试属性
27、页，使用户在设备组态的过程中，能很方便地对设备进行调试，以检查设备组态设置是否正确、硬件是否处于正常工作状态。同时，在有些设备调试窗口中对 D/A 通道调试时，在通道值一列中，输入指定通道对应电压值（单位：mV）或电流值(单位：mA)，系统自动将其送入接口卡输出，设备是否正常工作主要是靠观察输出的电压值或电流值是否正确，对 A/D 通道主要是靠观察采集进来的数据和实际的情况是否相符，对数字输出口，也可在通道值一列设置 0 或 1 控制，可以直接对外部设备进行控制和操作。根据实际应用的需要，设置数据处理内容，把采集来的数据转换成需要的工程量，对通道数据可以进行八种形式的数据处理，包括：多项式计算
28、、倒数计算、开方计算、滤波处理、工程转换计算、函数调用、标准查表计算、自定义查表计算，可以任意设置以上八种处理的组合。输入通道按处理方法内的数字按钮，即可把对应的处理内容增加到右边的处理内容列表中，按“上移”和“下移”按钮改变处理顺序，按“删除”按钮删除选定的处理项，按“设置”按钮，弹出处理参数设置对话框，其中，倒数、开方、滤波处理不需设置参数，故没有对应的对话框弹出。处理通道是指要对哪些通道的数据进行处理，可以一次指定多个通道，也可以只指定某个单一通道（开始通道和结束通道相同） 。实验三、PLC 编程软件的熟悉实验一、 实验目的1. 熟悉 STEP7-Micro/win32 编程软件的基本操
29、作。172. 掌握 PLC 的基本编程方法。二、 实验设备TDCK-II 测控综合实验台。三、 实验原理STEP7-Micro/win32 编程软件是基于 Windows 操作系统的软件，它支持 32位的 Windows95，Windows98，WindowsNT 使用环境。其它具体内容参见在线帮助和在线使用入门手册 ，从帮助菜单中或按 F1 健可以得到所需的帮助信息。进入 STEP7-Micro/win32 编程软件的界面如下图：四、 实验步骤与内容1. 开启实验装置。1) 将实验装置电源插头接到 220V 市电电源。2) 按下启动按钮。183) 将实验装置工作方式选择开关打到 PLC 档。
30、2. setp7-wicro/win32 编程软件的基本操作1）s7-200PLC 的 CPU 工作状态的改变。PLC 具有两种操作模式：停止及允许模式。在停止模式下，您可以创建/编辑程序。不能在停止模式下执行程序，而在运行模式下可执行程序。而且，在运行模式下，您可以创建、编辑以及监控程序操作及数据。为您提供调试帮助，加强程序操作及确认编程问题的能力。单击运行 按钮可以使 PLC 进入运行模式，停止 按钮可以使 PLC进入停止模式。2) PLC 程序的上传和下载程序的上传和下载：程序编写完成并经编译检查无误后要下载到 PLC中才能运行，同时 PLC 中的原有程序也可以通过上传命令显示给用户。按
31、下工具条中的按钮 可对 PLC 进行上传程序操作操作，按下工具条中的按钮 可对 PLC 进行下载程序操作操作。 （注意：进行上传或下载程序操作时要使 PLC 处于 STOP 工作方式。 ）19a b c1 2 3hP(v)图 41 液位传感器实验四、液位传感器的零点迁移和性能测试一、 实验目的1. 了解液位传感器零点的迁移。2. 测试和分析液位传感器的特性。二、 实验设备1. TDCK-II 测控综合实验台。2. 万用表一只。3. 直尺一把。三、 实验原理1. 液位传感器零点迁移在使用液位传感器测量水箱的液位时，其压强 P 与水箱液位高度H 之间有着如下的关系：PgH式中 为液体密度，g 为重
32、力加速度。在“无迁移”时，即H0，作用在传感器的压强应该等于零。然而，在实际应用中，由于多种原因常会出现当 H0 时，P0 的情况，即零点迁移，如图 41 中的直线（1） 、 （3）所示。H=0时，变送器的输出不为理论最小值；H=H max 时，变送器的输出不为理论最大值。零点迁移的方法就是改变 P（0）的位置，使得输出与液面满量程一致。因此迁移的实质是改变变送器的零点（如图 4-1 的a，b，c 各点所示） ，迁移的同时改变了测量范围的上下限，相当于测量范围的平移，但不会改变量程的大小。2. 液位传感器的线性度和偏差任何测量过程都存在一定的误差，因此检测时必须知道精确程度，以便估计测量结果与
33、真实值的差距，即估计测量值的误差大小。精确度不仅与绝对误差有关，而且还与其测量范围有关。变差是指在外界条件的情况下，对被测量在测量范围内进行正反行程（即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差。线性度是表征输出量与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。20四、 实验步骤1. 传感器的零点迁移1) 实验装置工作方式选择开关拨到手动控制方式。打开手动阀1、2、10，关闭其它所有手动阀，启动干扰泵向上水箱注入适量的水或打开排水阀放水，并在 TDZT 设备窗口的设备调试栏里观测通道所对应的信号电压变化。 （仅观察现象，不要作调整；已在仪表显示
34、中作补偿。 ）2. 传感器性能测试1) 打开手动阀 1、2、10，关闭其它所有手动阀。2) 打开主动泵并调整手动阀 2 的开度向上水箱缓慢地注入水。从水位由20mm 升至 100mm 过程中，依次在20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm、160mm、180mm、200mm 等测试点处测出传感器输出电压大小，记录并完成下表。 （每到一个指定液位要关闭手动阀 4 后再纪录数据，以免水位下降。）3) 关闭手动阀 1、2、10，利用手动阀 15 让上水箱缓慢排水。当水位由200mm 下降到 20mm 的过程中，依次在200mm、180mm、160mm、140mm、1
35、20mm、100mm、80mm、60mm、40mm、20mm、等测试点处测出传感器输出电压大小，记录并完成下表。测量 实际测量信号(mm) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200正行程显示 显示实测值mm 反行（实测显示）mm正行程实测引用误差反行程实测基本误差误差实测变差21五、 实验报告要求1. 完成上面的记录表格。2. 分析并列出传感器的相关静特性指标。六、 思考题1. 传感器主要技术指标有哪些？如何测量它们的数值？2. 传感器动态特性取决于什么因素？实验五、智能显示仪的调校一、 实验目的1. 了解 AI-708（控制温度仪表） 、501（密码 808）系
36、列智能显示仪的工作原理及仪表结构特点。2. 掌握 AI-708（控制温度仪表） 、501（密码 808）系列智能显示仪的调校方法。二、 实验仪器及设备1. TDCK-II 测控综合实验台。2. 直尺一把。三、 仪表特点及主要技术指标1. 仪表特点1） 输入采用数字校正系统，内置常用热电偶和热电阻非线性校正表格，测量精度高达 0.2 级。2）采用先进的 AI 人工智能调节算法，无超调，具备自整定（AT）功能。3）采用先进的模块化结构，提供丰富的输出规格，能广泛满足各种应用场合的需要。4）人性化设计的操作方法，易学易用。5）全球通用的 100240VAC 输入范围开关电源或 24VDC 电源供电。
37、6）通过新的 2000 版 ISO9001 质量认证。7）经第三方权威机构检测获得 CE 认证标志，抗干扰性能符合在严酷工业22条件下电磁兼容（EMC）的要求。2. 主要技术参数1) 输入规格（一台仪表即可兼容）热电偶：K、S、R 、T、E、J、B、N、WRe3-WRe25 、WRe-WRe26热电阻：Cu50、Pt100线性电压：05V 、15V 、 01V、0100Mv、060Mv、020mV 等；010V（需在 MIO 位置安装 I3 模块）线性电阻：080 欧、0400 欧（可用于测量远传电阻压力表）2) 测量范围K（-100+1300） 、S （ 01700） 、R（01700 ）
38、、T（-200+390） 、E（01000 ） 、J（01200） 、B （6001800 ） 、 N（01300） 、WRe3-WRe25（02300 ） 、WRe5-WRe26（02300） 、Cu50（-50+150） 、Pt100（-200+800）线性输入：-9990+30000 由用户定义3) 测量精度：0.2 级（0.2%FS0.1）4) 分辨率：0.1（当测量温度大于 999.9时自动转换为按 1显示） ，可选择 15) 温度漂移：0.01%FS/ （典型值约 500ppm/6) 响应时间：0.3 秒（设置数字滤波参数 dL=0 时）7) 调节方式：位式调节方式（回差可调）AI
39、 人工智能调节，包含模糊逻辑 PID 调节及参数自整定功能的先进控制算法。8) 输出规格（模块化）：继电器触点开关输出（常开+常闭）：250VAC/1A 或 30VDC/1A可控硅无触点开关输出（常开或常闭）：100240VAC/0.A（持续） ，2A（20mS 瞬时，重复周期大于 5S）SSR 电压输出：12VDC/30mA（用于驱动 SSR 固态继电器）可控硅触发输出：可触发 5500A 的双向可控硅、 2 个单向可控硅反并联接或可控硅功率模块线性电流输出：010mA 或 420mA 可定义（安装 X 模块时输出电压10.5V；X4 模块输出电压7V9) 电磁兼容：IEC61000-4-4
40、 （电快速瞬变脉冲群） ，4KV/5KHz；IEC61000-4-5（浪涌） ，4KV2310) 隔离耐压：电源端、继电器触点及信号端相互之间2300VDC；相互隔离的弱点信号端之间600VDC11) 电源：100240VDC，-15%，+10%/5060Hz ；或 24VDC，-15%+10%12) 电源消耗：5W13) 使用环境：温度-10+60；湿度90%RH四、 实验内容及步骤1. 仪表的基本说明及操作：AI-708 系列人工智能调节器为双屏：上屏（PV 屏）与下屏（SV屏） 。按键“ ”键启动仪表进入参数设置方式；按键“”设定参数光标位移，小数点闪烁位为当前设定位；按键“、”设定参数
41、光标位加减。1) 设置参数上电后，仪表进入基本状态，在基本状态下按 键并保持约 2秒，即进入参数设定状态。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、等键可修改参数值。按键并保持不放，可返回显示上一级参数。先按键不放接着再按 键可推出设置参数状态。如果没有按键操作，约 30 秒钟后会自动推出设置参数状态。如果参数被锁上，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及程序） ，而无法看到其它的参数。不过，至少能看到Loc 参数显示出来
42、。2) AI-708 仪表现场参数设定在设置仪表之中的部分使用参数前要先使仪表进行自整定。初次启动自整定时，可在仪表上电后的显示状态下，按 键并保持约 2 秒钟，此时仪表 SV 屏将闪动显示“AT”字样，表明仪表已进入自整定状态。仪表自整定成功结束后，会将参数 CtrL 设置为 3 或 4。这样今后无法从面板再按键启动自整定，可以避免人为的误操作再次启动自整定。因为设备中的仪表在设备出厂前都已经做过初次的自整定，所以以后需要自整定时，可以就、用将参数 CtrL 设置为 2 的方法进行启动自整定。 （如有不明之处请参阅仪表说明书的 P18 页） 。按照下表设置仪表之中部分使用的参数。其中 PV
43、屏显示参数代号，SV 屏显示参数具体数值，设置时应参照仪表产品说明书，并结合具体使用情况而定，表内数值仅供参考。在本设备中部分参数没有用到或已经设置好，不需要修改，下表将注明“不可改” ，例如信号的输入规24格（Sn）本设备中为 15V（Sn=33） ，所以在任何时候都不需要修改；部分参数在不同的实验环境之中需要修改，则注明“可改”例如输入平移的修正。PV 屏显示 SV 屏显示 参数说明 备注Ctrl 3 控制方式（注 1） 可改M5 50 保持参数 可改P 10 速率参数 可改t 50 滞后时间 可改Sn 33 输入规格（输入为 15V） 不可改Dip 1 小数点位数（注 2） 不可改dIL
44、 0 输入量程下限设置 不可改dIH 100.0 输入量程上限设置（注 3） 不可改Sc 0 输入平移修正 可改OPt 4 输出方式（输出为 420mA） 不可改oPL 0 输出下限 不可改oPH 100 输出上限 不可改dL 1 输入数字滤波 不可改Loc 808 参数修改级别（此时可选改现场参数） 不可改CtrL、M5、P 、t 4 个参数的设定值为系统自整定时自动调整的。设置参数时尽量不要人为修改。 （参数设置过程中有不明之处请参阅说明书的 P21-36 页）3） 给定值的设定在仪表显示状态时，即可通过按、或键来直接修改给定值。注 1：CtrL=0，位式调节；CtrL=1 ，允许从面板启
45、动执行自整定功能；CtrL=2，启动自整定功能，自整定后自动设置为 3 或 4；CtrL=3 自整定结束后仪表自动进入该设置，此时不允许从面板启动自整定参数功能；CtrL=4，与 3时基本相同，但其 P 参数定义为原来的 10 倍。注 2：温度显示仪表、液位显示仪表的小数位数均为 0 位。流量仪表的小数位数为 3，所以此处应为 3。注 3：此处 SV 标示 100 是指显示温度的满量程；流量显示仪表此处为1.000。仪表读数调校1) 在实验台手动控制方式下，打开循环泵给上水箱加水至高于加热器的高度后给其加热，加热到一定温度后停止， （建议加热到 40左右）用水银温度计测量出上水箱水温的测量值，
46、并记下此时的仪表显示值。2) 水银温度计测量值和仪表显示值的差值即为零点的迁移量，将该值写25入现场参数中。返回工作状态，观察这时测量值和仪表显示值是否一致。如不一致重复步骤 1)、 2)。实验六、比例调节阀的校验一、 实验目的1. 了解比例阀的结构，工作过程与原理。2. 掌握比例阀的校验方法，理解其相关特性及性能指标含义。二、 实验设备TDCK-II 型测控综合实验台。三、 实验原理比例调节阀将接收外部标准信号（0-10V 或 4-20mA，我们选用 4-20mA）转换为脉宽调制（PWM）信号，可利用该脉宽调制信号使阀门的开度产生连续变化，从而调节介质流量的大小，实现对生产过程中流量控制。实
47、质上阀门的开度变化随外部标准信号大小成线性关系，通过电位器，线圈电流的关键值可以根据所在场合的压力进行最佳调整：零点电位器用于调整控制信号下限的线圈电流使阀门开始打开，即刚好开始从阀座中提升阀芯；放大电位器用于设置I(U)特性的斜率以及最大电流可获得的流量。调节阀起始开度和最大开度对应电流值已调整好，两个电位器无须再重新调整。主要工作参数和功能：压力范围 0.5-10bar，连接螺口 G 3/8，阀体材质为黄铜，功耗 8W，Kv 值（水） 1.4 m/h，介质温度范围 10+90，最高温度环境 +55 。四、 实验内容与步骤1. 打开手动阀 1、2、15，并将开度调至最大（全开）位置，关闭其它
48、所有手动阀。2. 开启计算机，运行“TDCK-II 型测控综合实验台实验” 。3. 进入“比例调节阀的校验”演示界面，将实验装置工作方式选择开关拨到计算机控制方式。4. 点击 按钮，观察实时流量值。在输入框中输入电流输入26信号（注：比例阀的输入范围在 5.5-8 之间，切勿超量程使用，易损坏。正常使用流量范围在 0-0.42t/h,） ，待系统稳定后，记录此时比例阀的控制字，流量值和输入电流值。增加电流输入信号，使阀的开度为 20%，待系统重新稳定后，记录比例阀的控制电流和流量值，直到阀门全开（100%）为止。最后得到一组关于比例阀的控制字和流量之间的关系，记录如下：开度 20 40 60 80 100输入电流流量5. 以上的数据绘制出开度流量关系曲线，即可得到调节阀正向流量特性。 五、 实验报告要求1. 根据
