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1、實驗一 III型調(diào)節(jié)器的使用 一. 實驗目的 1. 了解并熟悉ICE (5341-3502)指示調(diào)節(jié)器的結構與各部分的作用。 2. 掌握II型調(diào)節(jié)器的使用方法。 二. 實驗儀器及設備 1. ICE (5341-3502)指示調(diào)節(jié)器 1臺 2. 調(diào)節(jié)器模擬實驗儀 1 臺 三．實驗注意事項 1 . 注意電源電壓標稱值 2. 儀表通電前應叫老師檢查 3. 由于II型調(diào)節(jié)器實驗較復雜，因此實驗前一定要認真閱讀實驗指導書以及課本中有關 II型調(diào)節(jié)器的內(nèi)容 四．實驗線路與原理 1 . 實驗原理 II型調(diào)節(jié)器接受測量信號后，經(jīng)PID運算后，輸出4?20mA直流電流信號。II型調(diào)

2、節(jié)器采 用了高增益高阻抗線性集成電路組件，因此不僅提高了性能指標，而且擴大了使用功能，易于 組成各種變型的特種調(diào)節(jié)器。 在實驗時，用調(diào)節(jié)器模擬實驗儀仿真一個液位控制系統(tǒng)，用II型調(diào)節(jié)器來控制這個液位系 統(tǒng)，從調(diào)節(jié)器模擬實驗儀上的指示器觀察液位系統(tǒng)的控制效果。 2. 實驗接線圖 A. 調(diào)節(jié)器模擬實驗儀面板布置圖 調(diào)節(jié)閥開度 (%) 干擾量 (%) 外給定 (mA) 電壓表 (V) 開S o干擾量 o外給定 關 調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié) 液位高度 (%) 調(diào)節(jié)器模擬實驗儀 -■ - ■電嫄開關 圖 1 調(diào)節(jié)器模擬實驗儀面板布置圖 B. 實驗接線圖 調(diào)節(jié)器模擬實驗儀背后接線圖

3、 測量—?輸入 輸出崛?輸出 給定外給定 輸出 24V + +輸入 外給定 調(diào)節(jié)器背后接線圖 圖 2 調(diào)節(jié)器使用實驗接線圖 五．實驗內(nèi)容及步驟 1. 準備工作 熟悉調(diào)節(jié)器整體結構、面板布置以及背后接線。調(diào)節(jié)器面板上有指示測量值和給定值的 指示表、測量（紅色）及給定（黑色）指針、輸出指示表、自動和手動切換開關、內(nèi)給定 輪、外給定指針、硬手操給定桿和手動操作開關等部件。在實驗前要搞清這些部件的位置。 另外，從表殼中小心抽出機芯，觀察電路板、各開關、PID三參數(shù)給定盤和各可調(diào)電位器 的具體位置。 2. 實驗內(nèi)容 A. 按圖 2接線 B. 根據(jù)液位系統(tǒng)組成原理，確定調(diào)節(jié)器

4、的正反作用開關的位置（實驗中置于“反作 用”位置），并通電 5 分鐘。 C. 根據(jù)液位系統(tǒng)的情況，選擇調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律（實驗中選PI調(diào)節(jié)規(guī)律），從而 觀察系統(tǒng)控制情況： 各開關置于：自動、外給定（REMOTE）、測量（MEAS），微分時間“關斷”， 積分時間比例度分別置于某一檔。干擾量的開關置于“關”，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器模擬實驗儀 上的外給定電位器使它指示12 mA,觀察調(diào)節(jié)閥開度和液位高度兩個指示器的變 化，讓系統(tǒng)穩(wěn)定。然后將干擾量的開關置于“開”，調(diào)節(jié)干擾量電位器使它指示在 10%的位置上，然后按一定的時間間隔記錄液位高度指示器上的值，特別要記錄液 位高度指示器變化值的最大值和最后穩(wěn)定的

5、值，觀察系統(tǒng)能否穩(wěn)定？ 如果系統(tǒng)很快能穩(wěn)定，那么此時的積分時間或比例度的數(shù)值為液位控制的比較 適當?shù)腜I調(diào)節(jié)參數(shù)，并記錄下積分時間和比例度的數(shù)值。 如果系統(tǒng)不能穩(wěn)定，那么改變積分時間或比例度的數(shù)值，然后再觀察系統(tǒng)的 穩(wěn)定情況（注意每改變一次積分時間或比例度的數(shù)值，都要使前一次變化穩(wěn)定下來， 并要重新加一個干擾量）。直止系統(tǒng)穩(wěn)定，并記錄下積分時間和比例度的數(shù)值。 D. 觀察軟手操特性現(xiàn)象： 各開關置于：軟手操、外給定、測量等位置。向左操作軟手操撥桿，輸出為 下降狀態(tài)；向右操作軟手操撥桿，輸出為上升狀態(tài)。上升、下降速度分別為 100 秒/滿量程及6秒/滿量程。若松開軟手操撥桿，輸出就保持

6、在松開時的數(shù)值。 E. 觀察硬手操特性現(xiàn)象： 儀表置于硬手動狀態(tài)，其它各開關位置同上。撥動硬手操的撥桿，觀察輸出表 頭變化情況。 六．實驗報告與要求 根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，畫出比較適當?shù)腜I調(diào)節(jié)參數(shù)時的液位變化曲線，分析系統(tǒng)的控制情況。 七． 思考題： 1. II型調(diào)節(jié)器與II型調(diào)節(jié)器相比有哪些優(yōu)點？ 2． 無平衡、無擾動切換有何實際意義？ 3. II型調(diào)節(jié)器校驗時產(chǎn)生偏差的方法與II型調(diào)節(jié)器是否一樣？ 實驗二 電容式差壓變送器的校驗 一． 實驗目的和要求 1．了解并熟悉電容式差壓變送器的整體結構及其各部件的作用。 2．掌握電容式差壓變送器的調(diào)試及遷移方法。 3．進一步了解電

7、容式差壓變送器工作原理。 二． 實驗儀器設備 1. 1151DP系列差壓變送器 2． 穩(wěn)壓電源 3. U 型管(或單管)壓力計 三． 實驗注意事項和預習要求 1. 接線時要注意電源電壓值和極性，嚴禁與220V交流電源相接。 2. 遷移后，其量程上、下限均不得超過量程的極限。 3. 實驗前要認真閱讀指導書。 4. 被校儀表的測量范圍統(tǒng)一確定量程(800 mmH2o)和遷移量(100 mmH2o)。 5. 在做實驗前先觀察儀表的可調(diào)部件的位置并掌握正確的調(diào)整方法。 四． 實驗線路及原理 1 . 實驗原理 1151DP系列的電容式差壓變送器是把介質(zhì)壓力通過隔離膜片和硅油傳遞

8、給于5室中心的 測量膜片，測量膜片起著彈性元件作用，隨它兩邊的差壓而變形，其測量膜片的位移與差壓 大小成正比，并由它兩側(cè)的電容極板檢測，再通過電子線路把測量膜片和電容極板之間的差 動電容轉(zhuǎn)換為二線制 4~20mADC 輸出電流信號。 2. 實驗接線圖 圖 3 電容式差壓變送器校驗連接圖 由U型管（或單管）壓力計產(chǎn)生的壓力加入到差壓變送器的正壓室，其大小由壓力計上直 接指示，而差壓變送器的負壓室通大氣。差壓變送器的24V工作電壓由穩(wěn)壓電源提供。 五．實驗內(nèi)容與步驟 1． 準備工作 在校驗之前，應先觀察儀表的結構，熟悉零點、量程、正負遷移等的調(diào)整位置（零點 和量程螺釘在側(cè)面銘牌下）

9、，按圖三接好校驗線路，檢查電路的電源極性和電壓數(shù)值，切莫 將變送器直接與 220V 電源連接，并檢查氣路的連接是否有泄漏。檢查無誤后才可以接通 電源。 2． 零點調(diào)整 輸入零點的壓力信號（0 mmH2o）,調(diào)整零點電位器，使輸出為4mA。 3． 量程調(diào)整 輸入滿量程值的壓力信號（800mmH2o）,調(diào)整量程電位器，使輸出為20mA。 反復進行 2、3 步驟，直到都調(diào)整好為止。 4． 精度校驗 分別把量程信號壓力的 0%、25%、50%、75%、100%的壓力信號加給差壓變送器，先 讀取正行程時對應輸出的電流值，然后依次減小壓力信號讀取反行程時的輸出電流值，記 錄在表二中，并計算基

10、本誤差（調(diào)校量程的±0.2%）和變差（調(diào)校量程的±0.05%），判斷儀 表是否合格。 表 1 差壓變送器校驗記錄表 校驗點 仏叫） 標準輸出 電流 （mA） 正行程 反行程 變差 △% 實際輸出 電流（mA） 5 指% 實際輸出 電流（mA） 5 指% 結論 5． 零點遷移調(diào)整 被校驗的1151DP系列差壓變送器的原量程為0?800 mmH2o,現(xiàn)在將它的零點遷移到 100mmH2o，即新量程為100mmH2o?90

11、0 mmH2o,則遷移調(diào)整的過程如下： 由于量程起始點的遷移不大,可以直接調(diào)節(jié)零點電位器來實現(xiàn)。當正遷移時,在不加 輸入壓力信號，調(diào)零點電位器使輸出小于4mA,然后給正壓室加給定的正遷移量需要的壓 力信號，此時輸出信號應為4mA，否則調(diào)零點電位器。 然后給變送器輸入量程上限壓力信號，此時輸出應為20mA，如有偏差可微調(diào)量程電 位器。 六?實驗報告要求 1 ． 數(shù)據(jù)處理 2． 實驗報告內(nèi)容 A. 實驗目的和要求 B. 實驗連接圖 C. 數(shù)據(jù)處理及實驗結果 七． 思考題： 如果將差壓變送器的測量范圍改為-100 mmH2o? 7 00 mmH2o，請問儀表調(diào)校接線圖應是 怎樣的

12、？ 實驗三 利用LabView實現(xiàn)虛擬儀表的設計 一． 實驗目的 1. 熟悉LabVIEW基本環(huán)境，掌握基本調(diào)試方法 2. 練習LabVIEW各種結構，編寫LabVIEW程序，用G語言進行虛擬儀表的開發(fā)設計 3. 練習LabVIEW文件IO的相應節(jié)點，編寫LabVIEW程序 二． 實驗器材 1 . PC 計算機 2. LabVIEW 軟件 三． 實驗注意事項 1. 注意認識LV軟件的各個模板，熟悉他們的的使用方法 2. 會使用循環(huán)等結構化程序設計，控制程序的流程。 3. 會使用文件節(jié)點 I/O 4. 會實現(xiàn)虛擬儀表和外界數(shù)據(jù)輸入輸出單元的接口。 四． LabView

13、 的工作原理和使用方法 1 . 虛擬儀表的工作原理 利用虛擬儀表軟件來代替現(xiàn)場儀表進行系統(tǒng)檢測是未來控制儀表及計算機裝置的發(fā)展方 向，下面我們以圖形化的虛擬儀表軟件， NI 公司的 LabView 為范例，展示如何利用虛擬儀表 LabView以及圖形化編程語言G語言進行儀表的二次開發(fā)。 LabView 軟件包含三個主體窗口，分別為前置面板，后置方塊圖實現(xiàn)程序功能，另外還包 括工具模板，含工具模板 控制模板 功能模板。 A. 前面板 ? 圖形化的用戶界面（參考 vb 中的窗體），用于輸入和輸出（用相應的控件 Control 來輸入和指示器 Indicator 來輸出） ? 由控制、

14、指示和修飾（Decoration）構成，控制用于輸入，作用有點類似于C語言 中的scanf，指示用于輸出，作用類似于C中的printf，而修飾是用來美化前面板 的。 ? 每一個前面板對象都有控制和指示兩種屬性，可以切換。但用于輸入的前面板對 象你不能把它設置為指示，反之一樣 圖 7 工具模板 131 I 兇 -:二? 1 !■護 乜 Z 圖 6 設計模板 B. 框圖程序 ? 每一前面板都有一個框圖程序與之對應，用 G 語言來編程 ? 框圖程序由節(jié)點（N ode）和數(shù)據(jù)連線（Wire）組成 ? 節(jié)點是VI的執(zhí)行元素，類似于文本

15、語言中的語句、函數(shù)或子程序。節(jié)點間由數(shù)據(jù) 連線按照一定的邏輯關系相連。節(jié)點間，節(jié)點和前面板對象間通過數(shù)據(jù)端口和數(shù) 據(jù)連線來傳遞數(shù)據(jù) ? 數(shù)據(jù)端口是數(shù)據(jù)在前面板對象和框圖程序間傳輸?shù)耐ǖ?，是?shù)據(jù)在框圖程序節(jié)點 之間傳輸?shù)慕涌凇? ? 數(shù)據(jù)端口類型： *控制端口和指示端口（用于前面板對象），隨在前面板創(chuàng)建或刪除控制/指示時， 自動在框圖程序中創(chuàng)建和刪除相應的控制端口或指示端口 * 節(jié)點端口 ? 數(shù)據(jù)連線：是數(shù)據(jù)端口間的數(shù)據(jù)通道，是單向的。從源端口流向一個或多個目的 端口 ? 連線的線型：不同的線型代表不同的數(shù)據(jù)類型。 ? 數(shù)據(jù)流編程：框圖程序中的數(shù)據(jù)是沿數(shù)據(jù)連線按照程序中的邏輯關系

16、流動的。對 于一個節(jié)點而言，只有當它的輸入端口上的數(shù)據(jù)都被提供后，才能執(zhí)行。常規(guī)程 序的控制流 ? 圖標：對應于一個VI（把一個VI當作子程序來看待，SubVI）,代表的是SubVI 的所有框圖程序。 ? 編輯VI、調(diào)試VI位置、顏色、改錯、調(diào)試（單步、探針、斷點） 五． 實驗內(nèi)容及步驟 圖 8 軟件界面圖 1． 熟悉基本環(huán)境 2. 創(chuàng)建VI、編輯VI、使用HELP、分別用單步、連續(xù)，HIGHLIGHT、斷點來調(diào)試VI、 使用探針 3. 練習使用 數(shù)值子模板Controls和Indicators，布爾模板 4. 實現(xiàn)（（X+Y） *64+56） /Z 5. 美化相應的 VI 6. 模擬出電源整流電路的效果（正弦波采用 SIN 模擬） 六． 實驗報告要求 1. 實驗目的和要求 2. 實驗程序界面設計 3. 實驗 G 語言程序設計 七． 思考題 如何完成雙機TCP/IP通訊？如何利用Browers通過網(wǎng)絡實現(xiàn)虛擬儀表的遠程檢測？應該進 行什么樣的配置？ 控制儀表及裝置》實驗指導書 夏美娟 南京工業(yè)大學自動化學院 目錄 實驗一 III型調(diào)節(jié)器的調(diào)校 1 實驗二 電容式差壓變送器的校驗……………………………5 實驗三 利用LabView實現(xiàn)虛擬儀表的設計 8