基于智能仪表控制系统A3000实验和测试培训
北京华晟高科教学仪器有限公司
2006-3
前言
《基于智能仪表控制系统A3000实验和测试培训》是根据A3000过程控制实验系统的相关内容编写的，包括了如下内容：
1、百特智能仪表介绍。
2、百特智能仪表设置。
3、百特智能仪表和组态软件的连接。
不介绍具体的A3000现场系统和组态软件。有关这些内容将在独立的培训指导书中介绍。
本指导书缺点和错误在所难免，敬请各位专家、院校师生和广大读者批评指正。
申明：本培训书内容只适合华晟高科A3000教学实验。范例和文档内容只用于提供信息，对本书不承担任何保证。
目录
第一章福光百特 (1)
1.1控制系统概述 (1)
1.1.1 功能特点 (1)
1.2 控制系统设置 (3)
1.2.1 显示说明 (3)
1.2.2 操作说明 (3)
1.3 常见错误及其解决方法 (8)
1.4 控制器信号连接和操作 (9)
1.4.1 面板接线............................................................错误！未定义书签。第二章组态软件的监控.. (10)
2.1单容液位调节阀PID单回路控制 (10)
2.2 范例的组态软件编程 (11)
2.2.1 组态王对控制器的设备组态 (11)
2.2.2 组态王定义数据变量........................................错误！未定义书签。
2.2.3 MCGS对控制器的设备组态 (11)
2.2.4 MCGS定义设备通道数据变量 ........................错误！未定义书签。
2.3 范例的操作过程和调试 (26)
2.4 范例测试结果及记录 (27)
第一章福光百特
下面简单介绍百特仪表的使用。如果操作比较复杂，则请参看设备资料。
AS3010子系统包括福光百特一台内给定智能调节仪，和一台外给定智能调节仪。该系统由24V直流供电，可以通过RS485-RS232转换器连接到计算机，或者通过RS485-到以太网转换，连接到上位机。
内给定智能调节仪，地址设定为1，波特率9600bps。外给定智能调节仪，地址设定为2，波特率9600bps。在组态软件中名称分别是baite0、baite1，或者baite1、baite2。
1.1控制系统概述
A3000智能仪表控制系统采用了福建百特公司的两个智能PID调节仪表。一个内给定，一个外给定。具有智能PID控制算法，可以实现自整定功能。
具有以下功能特点
1．适用范围
适用于温度控制、压力控制、流量控制、液位控制等各种现场和设备配套。
2．技术与工艺
采用单片计算机技术设计，可保证全量程不超差，长期运行无时漂、零漂。
严格按ISO9002认证的工艺生产，可保证长期无故障运行，平均可利用率达99.98%。
信号输入、控制操作，全部采用软件调校。
输入分度号、操作参数、控制算法按键可设定。
3．万能输入信号
只需做相应的按键设置和硬件跳线设置(打开盖子跳线)，即可在以下所有输入信号之间任意切换，即设即用。
热电阻：Pt100、Pt100.0、Cu50、Cu100、Pt10。
热电偶：K、E、S、B、T、R、N。
标准信号：0-10mA、4-20mA、0-5V、1-5V。
霍尔传感器：mV输入信号，0-5V以内任意信号按键即设即用。
远传压力表：30-350W，信号误差现场按键修正。其它用户特殊订制输入信
号。
4．多种给定方式
内给定智能调节仪具有本机给定的功能(LSP)：
可通过面板上的增减键直接修改给定值（也可加密码锁定不允许修改）。
时间程序给定(TSP)。每段程序最长6000分钟。曲线最多可设16段。
RS485通讯给定。
注意：外给定调节仪只具有外部模拟给定的功能。10mA/4-20mA/0-5V/1-5V 通用，不能任意选择它的输入信号。
5．多种控制操作方式可选择
10mA、4-20mA、0-5V、1-5V控制操作（选购时指定）。
时间比例控制继电器操作(1A/220VAC阻性负载)。
时间比例控制5-30VSSR控制信号操作。
时间比例控制双向可控硅操作(3A，600V)。
单相2路可控硅过零或移相触发控制操作(独创电路可触发3-1000A可控硅)。
三相6路可控硅过零或移相触发控制操作(独创电路可触发3-1000A可控硅)。外挂三相SCR触发器。
其中AS3010系统选择了4-20mA控制操作。
6．专家自整定算法
独特的PID参数专家自整定算法，将先进的控制理论和丰富的工程经验相结合，使得PID调节器可适应各种现场，对一阶惯性负载，二阶惯性负载，三阶惯性负载，一阶惯性加纯滞后负载，二阶惯性加纯滞后负载，三阶惯性加纯滞后负载，这六种有代表性的典型负载的全参数测试表明，PID参数专家自整定的成功率达95%以上。
7．其他特点
可带RS485 /RS232/Modem隔离通讯接口或串行标准打印接口。
单片机智能化设计。
满度自动跟踪，长期运行无漂移，全部参数按键可设定。
1.2 控制系统设置
1.2.1 显示说明
1．主显示窗(PV)
上电复位时第一屏显示表型“”(XMA调节器)
正常工作时，显示操作值PV。
参数设定时，显示被设定参数名，或被设定参数当前值。
信号断线时，显示“”。
信号超量程时，显示“”或“”。
2．附显示屏
上电复位时第一屏显示“”(福光百特)。
自动工作态下，显示控制操作值MV。用增、减值键调整给定值SP时，显示SP值。当停止增减SP值操作2秒后，恢复显示控制操作值MV。
手动工作态下，显示控制操作值。
参数设定操作时，显示被设定参数名。
启动时间程序给定后，在自动态下显示SP值，手动态下显示MV值。
自整定期间，交替显示“”和操作值MV。
3．LED指示灯：
HIGH：报警2(上限)动作时，灯亮。
LOW：报警1(下限)动作时，灯亮。
MAN：自动工作态：灯灭，手动工作态：灯亮。
OUT：时间比例操作ON时，灯亮。
1.2.2 操作说明
1．按键说明
SET键：
自动或手动工作态下，按SET键进入参数设定态。
参数设定态下，按SET键确认参数设定操作。
?键和?键：
自动工作态下，按?键或?键可修改给定值(SP),在附显示窗显示。
手动工作态下，按?键或?键可修改控制操作值(MV)。
参数设定时，?键和?键用于参数设定菜单选择和参数值设定。
A/M键：
手动工作态和自动工作态的切换键。
2. 给定值设置
单设定点(本机设定点)的SP设定操作在自动工作态下，按?、?键可修改SP 设定值，在附显示屏显示。
上电复位后将调出停电前的SP值作为上电后的初始SP值。
上电复位时，具有SP跟踪PV功能，即从时间程序曲线中最接近当前PV值的点开始程序运行。
手动操作。
不论本机单值给定工作态，还是时间程序给定工作态，按A/M键均进入手动工作态，可通过?、?键直接修改MV值，在附屏显示。
在手动工作态下，按A/M键将回到自动工作态。手动/自动状态的切换是控制操作MV双向无扰动的。
本机单值给定时，手动转自动时具有SP自动跟踪PV功能。即置SP=当前PV 值。
t.SP给定时，手动转自动时同样具有SP自动跟踪PV功能，即从时间程序曲线中最接近PV的点开始运行。
PID自整定程序的启动
按操作说明“D”操作，可启动PID自整定程序。
启动后，若误差(SP-PV)/FS小于5%则继续维持常规PID运行，还不进PID
参数自整定。
若偏差大于5%，则作两个周期全开全关位式控制，算出系统合适的PID参数，按此参数进行常规PID控制。
自整定期间，附屏交替显示特定字符和MV值。
3. 参数设定操作说明
图例说明如表1.2.1所示。
表1.2.1 按键图例说明
参数设定操作总框图如图1.2.1所示。
图1.2.1 百特表操作总图
由于在仪表出厂设置当中，已将输入零点满度校正、室温校正、输出零点满度校正（这三个参数以下被称为非常规参数）各参数项锁定，所以当在‘工作态”时，按下Set 键后仪表显示的是界面，如果再按Set键就进入PID参数设置项，或者按△、▽键，选择进入其它的常规参数设置项。如果用户需要用到上述被锁定的参数项时，需要先找到参数上锁这一项，选择ALL，输入密码18，将这些常规参数全部锁定（常规参数的锁定和解锁的密码均为18），然后再回到
状态，按Set键，再按△、▽键输入密码2892（非常规参数的解锁密码为2892），再按Set键确认，这时再按△、▽键就可以找到所有参数项，进而可以对非常规参数进行参数设置及校正，当修改结束后，再用密码18将所有参数锁定后，再用密码18解锁，那么这些非常规参数就又被锁定了，而常规参数仍可通过△、▽键找到。建议老师，在常态下要把非常规参数锁定，以免学生乱改，避免出现测量不准、控制效果不佳等问题。
注意：当要对输入零点满度、输出零点满度进行校准时，需要使用标准信号源。本系统是电流型系统，所以在校准时要使用标准电流源，具体步骤如下：
1、按Set、△及▽键，找到，选择ALL，输入密码18将所有参数锁定。
2、再次找到，输入密码2892解锁。
3、对输入零点满度进行校准：首先将标准的零点信号接到输入端子上，然
后找到，按Set、△及▽键，找到，再按Set，等候60s以后，再按Set,然后将信号换为标准的满度信号，再等候60s，按Set确认，取下信号线。则输入的零点、满度已经校准。
4、将标准的信号源接到输出端子，然后采用同样的方法校准输出的零点和满度。
5、校准后，用密码18将所有参数锁定，再用密码18解锁。
6、用输入标准信号来检测表的输入端子的零点和满度，用万用表检测输出信号的零点和满度，如果误差仍然很大（校准时等待时间不够长等外部原因），则需重复以上各步，直至满足误差要求。
1.2.3 初始化仪表
1、仪表地址与通讯波特率
两块表分别按图3接好线，用RS485-232模块连接仪表和计算机，然后给百特表通电，给仪表设置地址和通讯参数。首先设置内给定调节仪，按Set键和△键，
找到主屏为的一项，按Set键进入其内部，此时主屏显示，附屏显示，此项为地址设置项，百特表的地址范围是1～254,可以按△、▽键来设置地址，因为这是我们所采用的第一块表，所以在此就将其设置为1。再按Set 键，进入传输波特率设置项，此时主屏显示，附屏显示，根据所需要的传输速率，按△、▽键来选择，由于我们是与计算机进行通讯，所以设为9600bps。同样的操作过程，把第二块表的地址设为2，传输速率设为9600bps。
2、设置量程范围
按Set键和△键，找到主屏为的一项，按Set键进入其内部，设置范围和标定分度。4-20毫安，最小值0，最大值100，1位或两位小数点。
1.3 常见错误及其解决方法
通电后，百特表没有任何显示
检查电源线的正负极是否接反，以及连接线的通断
通讯不上
（a）检查仪表地址和通讯波特率的设置
（b）检查仪表RS 485通讯端子接线
（c）检查上位机通讯串口的参数设置
（d）检测RS 485—232模块
主屏显示“”
检查是否有输入信号
输入输出信号不对，检查表的输入输出接线
输出输入信号不准，用标准信号源进行校准。
1.4 控制器信号连接和操作
控制器的信号直接连接到面板上，通过插孔和锁紧连结线连接到现场系统的IO上。计算机和ADAM5510EKW/TP通过以太网联接。如果使用了交换机则使用直连线，如果和计算机直接连接，则使用交叉线。
AS3010系统的内给定智能调节仪连接如图1.4.1所示：
图1.4.1 XMA5000(96×96mm)系列方表接线图
AS3010系统的接线如图1.4.2所示，对应面板的标号。
图1.4.2 XMA5000方表系列远程外给定接线图
备注：AS3010系统的一般只支持4-20毫安输入和输出。
第二章控制实现的详细过程
本章通过一个范例，详细地介绍编程、组态和调试过程。由于智能仪表不能进行串级以外的复杂控制，也不需要编程，所以本部分比较简单。
2.1单容液位调节阀PID单回路控制
单容下水箱液位PID控制流程图如图2.1.1所示。
图2.1.1 单容下水箱液位调节阀PID单回路控制
测点清单如表2.1.1所示。
备注：为自动评分，以及系统监控方便，最终信号全部为2-10V信号。
水介质由泵P102从水箱V104中加压获得压头，经由调节阀FV101进入水箱V103，通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT103测得，用调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，FV101为操纵变量，LT103为被控变量，采用PID调节来
完成。
2.2 范例的组态软件编程
百特是智能PID控制器，基本所有的参数都可以通过计算机的组态软件进行控制。智能仪表控制系统包括两个，一个内给定仪表，一个外给定仪表。两个仪表的组态稍有区别。
在硬件上我们设置百特仪表地址分别是内给定仪表为1和外给定仪表为2。速率9600BPS。
在这里仅介绍各个组态王软件和它通讯的内容，有关组态软件的其他部分请参考组态王、MCGS、WINCC、Intouch等组态软件参考书。
2.2.1 组态王对控制器的设备组态
本设计是实现组态软件与百特仪表通迅。百特仪表具体为XM类仪表两个，名称baite1和baite2地址分别为1和2。通讯参数为：采用串口通迅，端口号COM1，波特率为9600bps，数据位8，无校验位，停止位2，通讯超时3000ms，采集频率1000ms。
新建工程项目。然后选择设备，COM1。然后再工作区选择“新建”。如图2.2.1所示。
图2.2.1 新建设备
双击，在设备配置向导—生产厂家、设备名称、通讯方式窗口中，如图2.2.2所示，选择智能仪表。
图2.2.2 选择智能仪表
找到百特，XM类仪表，选择串口，如图2.2.3所示。
图2.2.3 选择最终的设备
选择下一步，然后设置逻辑名称baite1，如图2.2.4所示。
图2.2.4 设备逻辑名
选择“下一步”。然后设置串口号，依据计算机的通讯端口来选择。这个端口可以以后按照同样的步骤来更改。如图2.2.5所示。
单击“下一步”，然后设置地址，首先设置内给定仪表，所以设定地址1。如图2.2.6所示。
图2.2.6 设备地址设置指南
如果单击“地址帮助”按钮，则可以看到详细的有关百特仪表的地址设置，以及数据定义的帮助过程。如图2.2.7所示。
单击“下一步”，设置通讯参数，不需要改变任何参数，如图2.2.8所示。
图2.2.8 通讯参数设置
单击完成，就可以看到整个设置的参数。
重复上面的过程，但是地址设置为2，逻辑名baite2。最后如图2.2.9所示。
图2.2.9 最后设置的硬件
最后设置串口通讯参数，双击左边窗口中的“设备”“COM1”。设置如图2.2.10所示。
图2.2.10 串口设置
2.2.2 组态王数据变量定义
数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。
在组态软件中所有的变量定义如表2.2.1所示。除了PV值只读之外，其他为读写属性。读写参数号参考仪表的通讯协议。
表2.2.1 组态软件中所有的变量定义
下面以PID0_PV为例，介绍IO变量的定义过程。
选择工程浏览器左边窗口的“数据词典”，如图2.2.11所示。可以见到已经有很多变量了，以“$”作为前缀，表示为系统内存变量。
一、填空题 1.在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择（多） 点接地，低频电路应选择（单）点接地。 2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（矩阵）式键盘，若系 统需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘 3.智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（LED数码）更适 合用于电池供电的便携式智能仪器。 4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（放大器）、滤波器、（采样保持 器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。 5.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源)、（传输或耦合的通道） 和对干扰敏感的接收电路。 6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导）耦合、公共阻抗耦合、静 电耦合和（电磁）耦合。 7.RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为 （ +5 ～ +15 ）V, 逻辑“1”为（ -5 ～ -15 ）V。 8.智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确）度越高；系统误差越小，表明测量 的（准确）度越高。 9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自检和键控自检三方式。 10.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢），抗干扰能力（强）。 11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型）、（校正数据表） 或通过曲线拟合来修正系统误差。 12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、（隔离 变压器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。 13.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均）滤波法，当系统要 求测量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。 14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成的（个 人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。 （显示器和键盘）、（模拟量I/O通道）、15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、 总线和接插件等的检查。 16.异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步）信息，降低 了对时钟精度的要求，但传输效率（较低）。 17.智能仪器是指将（计算机）技术和（测量控制）技术有机的结合在一起的新一代电 子仪器。 18.在信号通道使用光电耦合器，能有效抑制（尖峰脉冲）干扰和各种（噪声）干扰。 19.智能仪器中自动量程转换的方法主要有两种，一种是根据被测量的大小，自动切换 到不同量程的（传感器）上，另一种是自动改变电路的（放大器的增益）达到量程切换的目的。
智能仪表的温度控制系统 摘要：随着总线智能仪表技术的不断发展，智能化数字仪表功能和应用日益广泛。本系统是基于CPLD和A T89S52单片机设计采用专家PID控制的总线型温度控制系统。系统具有稳定度高、精度高和抗干扰能力强的优点，并且可以在工业生产过程中进行实时监控，具有将监控数据远程传输给控制终端的能力。应用实践证明，系统各方面均较为完善，具有很好的应用意义和市场价值。 关键词：温度控制；CPLD；PID控制；智能模糊算法 1 温控系统现状 智能仪表中的微处理器具有一定的数据存储和处理能力,在软件的配合下,智能仪表功能可以大大增强,用于温度测量的温度传感器如热电偶、热电阻,因其温度与热电势(或电阻)的关系是非常复杂的曲线关系,因此寻求合适的温度与热电势(或电阻)的关系式,以应用于温度测量及计算,是决定智能仪表温度测量精度高低的关键。 随着现代科学技术的迅速发展及工业控制中自动化要求的提高，对现场检测控制仪表的智能化程度的要求也越来越高,并且要求仪表具备较强的远距离通信的功能,智能仪表逐渐向数字化、网络化和智能化方向发展。在现代工业生产作业中，温度控制是各种工业生产过程中的重要因素。尤其是在钢铁、食品、化工、冶炼等行业的生产过程中，更加需要严密的温度控制系统。而且在这样的系统中通常是需要监测和控制多个温度参数并且需要将数据远程传输到控制终端。在以往的温度控制系统中，通常有以下的不足和缺陷：系统精确度不够，只能检测单个温度参数；温度控制仪表中检测使用电压较低，不能直接应用于控制的对象系统。基于以上的考虑，在设计系统的过程中增加了相应的功能，以便提高系统对整体效率和性能。系统采用AT89S52为核心控制器，利用A\D转换器和模糊智能算法实现四路温度监测和控制功能，并能通过远程通信传输到控制终端。 2 系统设计 系统主要组成模块：AT89S52 单片机、CPLD、信号输入、信号输出以及串口通信，如图1 所示。单片机电路：采集键盘的输入信号、串行端口的传输信号、液晶屏幕的显示信号、过零检测信号处理。CPLD模块：产生PWM控制信号，利用PWM输出的控制信号来控制加热器件的工作状态。功率控制电路模块：采用可控硅输出光耦的耦合形式，利用关断与导通的时间比值作为参数调节器件的功率。芯片采用MOC3081，是零触发双向可控硅模式芯片。这种设计方式可以减少后续功能器件对前端器件模块稳定性的影响。
期末复习资料 学院:电气信息学院 专业：测控技术与仪器课程名称：智能仪器 考试日期：205年6月27日
《智能仪器》复习参考题及答案 一、填空题 1.在电子设备的抗干扰设计中,接地技术是一个重要环节，高频电路应选择 ( 多 )点接地，低频电路应选择（单）点接地。 2.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构,有独立式键盘和( 矩阵 )式 键盘，若系统需要4个按键,应采用（独立式 )键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘 3.智能仪器的显示器件常用( LED )数码管或液晶显示器,其中 ( LEＤ数码管）更适合用于电池供电的便携式智能仪器. 4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、( 放大器）、 滤波器、( 采样保持器)和Ａ/Ｄ转换器等几个主要部分所组成. 5.对电子设备形成干扰,必须具备三个条件,即( 干扰源）、（传输 或耦合的通道 )和对干扰敏感的接收电路. 6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为:( 传导 )耦合、公共阻 抗耦合、静电耦合和( 电磁）耦合. 7.RS－2３2C标准串行接口总线的电气特性规定,驱动器的输出电平逻辑“0” 为（＋5 ～ +１５)V, 逻辑“1”为（—５～ -15 ）V。 8.智能仪器的随机误差越小,表明测量的(精确 )度越高;系统误差越小, 表明测量的( 准确)度越高。 9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、( 周期性） 自检和键控自检三种方式。 10.双积分型A／D转换器的技术特点是:转换速度（较慢）,抗干扰能 力( 强）． 11.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种:即利用(误差模 型 )、（校正数据表 )或通过曲线拟合来修正系统误差。 12.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、 （隔离变压器 )、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。 13.为减小随机误差对测量结果的影响,软件上常采用(算数平均 )滤波法， 当系统要求测量速度较高时,可采用(递推平均 )滤波法。 14.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成 的（个人）仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。 15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘）、( 模 拟量I／O通道）、总线和接插件等的检查.
一、实验目的 1、通过实验对自控仪表和控制元器件有一具体认识。 2、了解自控原理，锻炼动手能力。学习并安装不同的温度自控电路。 3、通过对不同电路的调试和数据测量，初步掌握仪表自控技术。 4、要求按流程组装实验电路，并测量加热反应釜温度随加热时间的变化。 5、要求待反应釜加热腔温度稳定后测量加热釜轴向温度分布规律。 二、实验原理 仪表自动控制在现代化工业生产中是极其重要的，它减少大量手工操作，使操作人员避免恶劣、危险环境，自动快速完成重复工作，提高测量精度，完成远程传输数据。本实验就是仪表自动控制在化工生产和实验中非常重要的一个分支——温度的仪表自动控制。 图-1所示是本实验整套装置图。按图由导线连接好装置，首先设置“人工智能控制仪”的最终温度，输出端输出直流电压用于控制“SSR”（固态继电器），则当加热釜温度未达到最终温度时“SSR”是通的状态，电路导通，给加热釜持续加热；当加热釜温度达到最终温度后“SSR”是不通的状态，电路断开，加热釜加热停止。本实验研究的数据对象有两个：其一，测量仪表在加热釜开始加热后测量的升温过程，即温度随时间变化；其二，当温度达到最终温度并且稳定后，测量温度沿加热釜轴向的分布，即稳定温度随空间分布。 图-1 实验装置图
1、控温仪表，2测温仪表，3和4、测温元件（热电偶），5电加热釜式反应器， 6、保险 7、电流表，8固态调压器，9、滑动电阻，10、固态继电器（SSR），11、中间继电器，12、开关 实验装置中部分仪器的工作原理： 1，控温仪表：输出端输出直流电压控制SSR，当加热釜温度未达到预设温度时SSR使电路导通，持续加热；当达到最终温度后SSR使电路断开，加热停止。 2，测温仪表：与测温的热电偶相连，实时反馈加热釜内温度的测量值。 3、4，热电偶：分别测量加热腔和反应芯内的温度。工作原理：热电阻是利用金属的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量。它是由两种不同材料的导体焊接而成。焊接的一端插入被测介质中，感受被测温度，称为热电偶的工作端或热端。另一端与导线连接，称为自由端或冷端。若将其两端焊接在一起，且两段存在温度差，则在这个闭路回路中有热电势产生。如在回路中加一直流毫伏计，可见到毫伏计中有电势指示，电势的大小与两种不同金属的材料和温度有关，与导线的长短无关。 图2 热电偶工作原理 8，RSA固态调压器原理：通过电位器手动调节以改变阻性负载上的电压，来达到调节输出功率的目的（相当于一个滑动变阻器）。输出端接加热回路，输入端接控温仪表。 10，SSR 固态继电器工作原理：固态继电器是一种无触点通断电子开关，为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端。在输入端加上直流或脉冲信号，输出端就能从关断状态转变成导通状态（无信号时呈阻断状态），从而控制较大负载。可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能
一、判断题（每题 2 分，共 20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（） 4. RS232 通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485 短。（） 5. USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电。在自供电模式下，USB设备不需要任何外接电源设备。（） 6. LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式，这两种驱动方式可在使用时随时改变。（） 7. 智能仪器中的噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果。 ( ) 8. 软件开发过程的三个典型阶段是定义、开发和测试。（） 9. RAM 测试方法中，谷值检测法无法检测“ 粘连” 及“ 连桥” 故障。（） 10.曲线拟合要求 y=f（ x ）的曲线通过所有离散点（ x i ， y i ）。（） 二、选择题（每题 2 分，共 20 分） 1. 多通道数据采集系统的框图如下图所示。其中（ 1 ）~（ 4 ）各部分的组成为:( ) A. 放大器、A/D 转换器、D/A 转换器、计算机 B. 多路开关、放大器、A/D 转换器、计算机 C. 多路开关、放大器、D/A 转换器、计算机 D. 放大器、多路开关、A/D 转换器、D/A 转换器 2. 仪器采集数据中存在随机误差和系统误差，基本数据处理顺序是:( ) A. 系统误差消除→数字滤波→标度变换 B. 数字滤波→系统误差消除→标度变换 C. 标度变换→系统误差消除→数字滤波 D. 数字滤波→标度变换→系统误差消除 3. 设采集数据由信号加噪声构成，应根据( )确定滤波算法？ A. 噪声统计规律 B. 信号特征和噪声统计规律 C. 信号特征 D. 只能用多种滤波算法试验，由处理效果确定。
智能控制仪表课程设计 ----基于51单片机地智能控制仪表简单设计 学校：红河学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：和红昌 学号：201005050354 班级：10级电气叁班 指导老师：牛林
第1章引言 仪器仪表是人类认识世界地工具,人们借助于各种仪器仪表对各种物理量进行度量,反映其大小与变化规律. 随着人类认识能力地提高与科学技术不断进步,仪器仪表技术得到了飞速发展.50 年代以前,仪器仪表多为指针式,其理论基础是机电学. 从50 年代起,电子技术特别是数字技术地发展,给仪表行业带来了生机,各种数字式仪表相继问世,许多传统地指针式仪表相继被淘汰,数字仪表使仪表外观耳目一新,数据表达能力与总体性能都大幅提高. 70 年代中期,随着微处理器地出现以及单片机地兴起与应用,设计者将计算机特有地许多优点引入仪表设计,随之产生了一代崭新地智能仪表,使仪表逐渐由数字型向智能化发展,其功能也由单一显示功能转变为具有信息处理、传输、存贮、显示、控制等功能,使仪表性能产生了质地飞跃.,品种繁多. 目前,我国仪器仪表有13 大类,1 300 多个产品. 其中自动化仪表及控制系统是和国民经济各产业部门关系最为密切地一类产品,其传感变送单元与主控装置及I/O接口均正朝智能化方向发展.在本设计中采用以单片机作为仪表核心控制器件,可以利用A/D转换芯片对标准信号进行采集、转换,将输入地模拟量转换成单片机能够检测地数字量进行分析和监测控制,同时可以利用键盘显示电路将相关数据进行显示.与此同时通过所查阅地资料我还了解到随着测量技术地发展和微处理器地广泛应用,单片机系统地电路越来越复杂,而系统地可靠性问题也越来越突出,一般地单片机系统在工业现场等恶劣地环境下容易死机,因此系统在这些场合要保证能够稳定地工作就必须外加监视电路,在设计中采用了美国集把关定时器、电压监控和串行EEPROM三项功能于一体地专用集成芯片 X5045.该芯片地应用将有利于简化单片机系统地结构,增强功能、降低系统地成本,尤其是大大地增加了系统地可靠性.X5045中地看门狗对系统提供了保护功能.当系统发生故障而超过设置时间时,电路中地看门狗将通过RESET信号向CPU作出反应.X5045提供了三个时间值供用户选择使用.它所具有地电压临控功能还可以保护系统免受低电压地影响,当电源电压降到允许范围以下时,系统将复位,直到电源电压返回到稳定值为止.本次毕业设计旨在掌握智能控制仪表地设计方法,同时掌握在开发系统下实现部分软件地仿真方法. 第2章控制系统地硬件设计 硬件组成智能仪表地硬件方框图如图2.1 图2.1 智能控制仪表地原理框图
过程控制仪表实验报告 姓名：大葱哥 学号： 班级：测控1202 2015.6.25
实验二S7-200 PLC 基本操作练习 一、实验目的 1、熟悉S7-200PLC 实验系统及外部接线方法。 2、熟悉编程软件STEP7-Micro/WIN 的程序开发环境。 3、掌握基本指令的编程方法。 二、实验设备 1、智能仪表开发综合实验系统一套 （包含PLC主机、各实验挂箱、各功能单元、PC机及连接导线若干）三、实验系统 三、使用注意事项 1、实验接线前必须先断开电源开关，严禁带电接线。接线完毕，检查无误后，方可上电。 2、实验过程中，实验台上要保持整洁，不可随意放置杂物，特别是导电的工具和多余的导线等，以免发生短路等故障。系统上电状态下，电源总开关下方L、N端子间有220VAC输出，实验中应特别注意！ 3、本实验系统上的各档直流电源设计时仅供实验使用，不得外接其它负载。 4、实验完毕，应及时关闭各电源开关（置关端），并及时清理实验板面，整理好连接导线并放置规定的位置。 四、实验内容 （一）熟悉S7-200PLC的接线方法 （二）STEP7-Micro/WIN软件简介 STEP7-Micro/WIN编程软件为用户开发PLC应用程序提供了良好的操作环境。在实验中应用梯形图语言进行编程。编程的基本规则如下： 1、外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的程序结构来减少接点的使用次数。 2、梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右边。接点不能放在线圈的右边，在继电器控制的原理图中，热继电器的接点可以加在线圈的右边，而PLC的梯形图是不允许的。 3、线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内部继电器的常开接点来连接。 4、同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出。双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线圈重复使用。 5、梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路就不能直接编程。 6、在梯形图中串联接点使用的次数是没有限制，可无限次地使用。 7、两个或两个以上的线圈可以并联输出。
《智能仪器设计基础》试题 一、判断题（每题2 分，共20 分） 1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（） 2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（） 4. RS232 通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485 短。（） 5. USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电。在自供电模式下，USB设备不需要任何外接电源设备。（） 6. LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式，这两种驱动方式可在使用时随时改变。（） 7. 智能仪器中的噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果。( ) 8. 软件开发过程的三个典型阶段是定义、开发和测试。（） 9. RAM 测试方法中，谷值检测法无法检测“粘连”及“连桥”故障。（）
10.曲线拟合要求y=f（x ）的曲线通过所有离散点（x i ，y i ）。（） 二、选择题（每题2 分，共20 分） 1. 多通道数据采集系统的框图如下图所示。其中（1 ）~（4 ）各部分的组成为:( ) A. 放大器、A/D 转换器、D/A 转换器、计算机 B. 多路开关、放大器、A/D 转换器、计算机 C. 多路开关、放大器、D/A 转换器、计算机 D. 放大器、多路开关、A/D 转换器、D/A 转换器 2. 仪器采集数据中存在随机误差和系统误差，基本数据处理顺序是:( ) A. 系统误差消除→数字滤波→标度变换 B. 数字滤波→系统误差消除→标度变换 C. 标度变换→系统误差消除→数字滤波 D. 数字滤波→标度变换→系统误差消除
引言 我国目前中小型企业在整个工业产业中占相当大的比例，这些企业的监控模式主要为模拟控制系统加以常规仪表为主的数据采集系统。这种监控模式存在着检修维护工作量大、没有可靠的历史记录等缺点。而且常规模拟仪表也进入老化淘汰期，设备可靠性明显降低，某些仪表的备品备件也得不到保障，因此中小型企业监控系统的技术改造工作已势在必行。 数据采集系统是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。 数据采集系统可以采集的工业运行数据包括电气参数和非电气参数两类。其中电气参数主要有电流、电压、功率、频率等模拟量，断路器状态、隔离开关位置、继电保护动作信号等开关量以及表示电度的脉冲量等。而非电气参数种类较多，既可以是采集某些工业中的各种温度、压力、流量等热工信号，也可有水电厂中的水位、流速、流量等水工信号，还可以采集诸如绝缘介质状态、气象环境等其它信号。 本次设计中数据采集系统是基于单片机的测量软硬件来实现灵活的测量显示系统，它主要完成数据信息的采集、A/D转换、标度变换、数据显示及实现报警系统。随着计算机技术的飞快发展和普及，以数据采集系统为核心的设备也迅速在国内外得到了广泛的应用，现代工业生产和科学研究对数据采集的要求也越来越高。
第1章数据采集系统概述 1.1 数据采集系统发展概况 数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非熟练人员进行操作,并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性,可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集设备和系统多属于专用的系统。20世纪70年代中后期随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统，由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因此获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。就使用的总线而言，实验室数据采集系统多采用并行总线，工业现场数据采集系统多采用串行数据总线。20世纪80年代，随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了极大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成，第二类以数据采集卡标准总线和计算机构成。20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事、航空电子设备及宇航技术工业等领域被广泛应用。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统。 1.2 数据采集系统的应用 数据采集系统的硬件设备又叫数据采集器，根据数据采集器的使用用途不同，数据采集器大体上可分为两类：在线式数据采集器和便携式数据采集器。在线式数据采集器又可分为台式和模块式，台式、便携式数据采集器大部分由交流电源供电，模块式数据采集器大部分由直流电源供电，一般是非独立使用的。在采集器与计算机之间由电缆联接构成数据采集传输系统，一般不脱机单独使用。数据采集器的应用涉及到众多的领域，下以介绍数据采集器及系统的几种典型应用。
仪表技术智能变送器试题 、判断题 1、智能变送器的零点既可以在手持通讯器上调，也可以用表体上的外调螺丝钉调（）。 2、如果模拟变送器采用了微处理器，即成为智能变频器（）。 3、变送器的量程比越大，则它的性能越好，所以在选用智能变送器时，主要应根据它的量程比大小（）。 4、智能变送器的零点（含零点正负迁移）和量程都可以在手持通信器上进行设定和修改，所以智能变送器不需要通过压力信号进行校验（）。 5、手持通讯器连到变送器回路时，一定要先把变送器电源关掉（）。 6、手持通讯器的两根通讯线是没有极性的，正负可以随便接（）。 7、横河EJA 智能变送器的传感器电容式，通过测电容来得到被测差压或压力值 8、当变送器进行数字通讯时，如果串在输出回路的电流表还能有稳定的指示， 则该变送器采用的是DE协议（） 9、如果电流表的指针上下跳动，无法读出示值时，则该表采用的是HART协议（）。 10、ST3000智能变送器使用的是BRAIN?信协议（）
二、选择题 1.将数字信号叠加在模拟信号上，两者可同时传输的是（）协议。 A. HART通信 B. RS232 通信 C. DE 通信 D. BRAIN 通信 2.数字信号的模拟信号和模拟分开传输，当传送数字信号时，模拟信号需中断的是（）协议。 A. HART通信 B. RS232 通信 C. DE 通信 D. BRAIN 通信 3.在数字通讯时，以频率的高低来代表逻辑“ 1”和0”的是HART*议。 A. HART通信 B. RS232 通信 C. DE 通信 D. BRAIN 通信 4.以脉冲电流的多少来代表逻辑“ T和的是DE协议。 A. HART通信 B. RS232 通信 C. DE 通信 D. BRAIN 通信 5.第三代的变送器的工作原理是属于微位移开环式 A.微位移开环式 B .开环式C .闭环式D .闭环负反馈式 6 HART协议使用（）三层协议，通讯距离为3000m传输速率（）bps A.1.2.5 9600 B. 1.2.7 9600 C. 1 . 3 . 5 9600 D . 1 . 2 . 7 115 0 0 7、ST3000智能变送器采样速度为在20s内差压（）次，静压（）次，温度（）次。 A、120 . 12 . 1 B. 12 1 . 10 . 5 C、120 . 10 . 1 D、120 . 10 . 1
智能仪表AI708在自动控制 系统的应用 摘要：智能仪表技术日趋成熟，作为自动化控制的重要组成部分，其在现代工业发展中已经得到了广泛的应用，特别是带有PID闭环控制功能的智能仪表实现了良好的控制功能。本文主要介绍宇电 AI708智能仪表在温度、液位控制系统中的应用。 关键词：智能仪表自动化控制 PID闭环控制 引言 随着微电子技术的不断发展，以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪表。 在湿法炼锌过程中，很多工艺控制点可以采用自动控制方式进行。智能仪表凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，在驰宏公司曲靖分公司锌厂得到了广泛的应用。 1智能仪表概况 智能仪表经过多年的发展，其技术日趋成熟。80年代，微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，测量系统常通过IEEE—488总线连接。不同于传统独立仪器模式的个人仪器得到了发展等。 90年代，仪器仪表的智能化突出表现在以下几个方面：微电子技术的进步更深刻地影响仪器仪表的设计；DSP芯片的问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力；图像处理功能的增加十分普遍；VXI总线得到广泛的应用。 近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字PID和各种复杂控制规律的智能式调节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。 国际上智能测量仪表更是品种繁多，例如，美国HONEYWELL公司生产的DSTJ-3000系列智能变送器，能进行差压值状态的复合测量，可对变送器本体的温度、静压等实现自动补偿，其精度可达到±0.1%FS；美国RACA-DANA公司的9303型超高电平表，利用微处理器消除电流流经电阻所产生的热噪声，测量电平可低达-77dB；美国FLUKE公司生产的超级多功能校准器5520A，内部采用了3个微处理器，其短期稳定性达到1ppm，线性度可达到0.5ppm；美国FOXBORO公司生产的数字化自整定
化工自动化及仪表 实验报告 学院： 姓名： 学号： 班级： 教师： 提交日期： XXX大学XXX学院
实验一压力表与压力变送器校验 一、实验目的 1．了解压力表与压力变送器的结构与功能 2．掌握压力变送器的使用 3．掌握压力校验仪的使用 4．掌握压力表与压力变送器精度校验方法 二、实验仪器及设备 1．弹簧管压力表8台 2．压力变送器8台 3．XFY-2000型智能数字压力校验仪8台 三、复习教材 压力测量及仪表相关章节 四、实验内容及步骤 1、熟悉仪表 了解压力表、压力变送器测压原理、结构及功能，熟悉并掌握压力校验仪的正确使用。 2、压力校验仪准备 1）上电：按下压力校验仪后面板的电源开关，显示器倒计时3、2、1、0后自动校零，进入测量状态； 2）选择压力单位：按右向键，选择压力单位为MPa； 3）预压：为减少迟滞，先进行预压测试（将压力加到0.6MPa左右，泄压至常压，如此循环几次）； 4）调零：循环上述操作后，若压力读数偏离零点，按ZERO键即可压力调零； 5）管线接线：将导压管两头分别与内螺纹转换接头及压力校验仪压力输出接口连接。 3、压力表基本误差校验 1）将压力表压力输入口与内螺纹转换接头相连接并检查密封性； 2）正行程测量：将校验仪的手操泵产生的压力加到压力表上，改变压力表输入压力大
小，依次使压力表指针指示各满刻度，同时将压力表的各输入压力记录于表1； 3）反行程测量：将校验仪的输出压力加大至超过压力表满量程，并逐渐改变压力表输入压力的大小，依次使压力表指针指示各满刻度，同时将压力表的各输入压力记录于表1； 4）误差计算： 100%P P δ-=?指示输入最大值 （）相对百分误差压力表量程 100%P P α-= ?入正入反最大值 ||变差压力表量程 4、压力变送器基本误差校验 1）将压力变送器（差压变送器）正压室接口（负压室通大气）与内螺纹转换接头相连接并检查密封性； 2）按▲键，将显示器测量选择到I ：00.000mA ，若清零按ZERO 键。将压力变送器电流信号端子正确接入压力校验仪的电流信号测量端子（红线一端接变送器信号输出的正端，另一端接校验仪24V 电源正极输出端；黑线一端接变送器信号输出的负端，另一端接校验仪直流电流测量正极输入端）； 3）正行程测量：将校验仪的手操泵产生的压力加到压力变送器上，从小到大改变压力变送器输入压力（0.0MPa 、0.1MPa 、0.2MPa 、0.3MPa 、0.4MPa 、0.5MPa 、0.6MPa ），依次测量压力变送器在各标准压力点时输出电流的大小，并将其记录于表2； 4）反行程测量：将校验仪的输出压力加大至超过压力变送器满量程，从大到小改变压力变送器输入压力（0.6MPa 、0.5MPa 、0.4MPa 、0.3MPa 、0.2MPa 、0.1MPa 、0.0MPa ），依次测量压力变送器在各标准压力点时输出电流的大小，并将其记录于表2； 5）误差计算： 100%16I I δ-=?标准最大值 实测（）相对百分误差 100%16 I I α-= ?最大值 实测正实测反||变差 5、实验完毕，切断电源，仪器设备复原 五、实验报告
实验室智能仪器仪表及控制系统维修的新理念与方法 李中石梅齐智涛 （西北大学化工学院陕西７１００６９） 摘要介绍了实验室智能仪器仪表及控制系统维修的一些新理念以及常用故障检查方法，并以实际工作中的一些仪表为例介绍了几种方法的灵活应用和注意事项。 关键词智能；仪器仪表；控制系统；维修 中图分类号ＴＰ３９３ ＴｈｅＮｅｗＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＭｅｔｈｏｄｔｈａｔｔｈｅＬａｂｏｒａｔｏｒｙＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＧａｕｇｅａｎｄｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＭａｉｎｔａｉｎ ＬｉＺｈｏｎｇ，ＳｈｉＭｅｉ，ＱｉＺｈｉｔａｏ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｘｉ，７１００６９，Ｃｈｉｎａ） ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｇａｕｇｅａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｔｏｍａｉｎｔａｉｎｏｆ８０ｍｅｎｅｗｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｔｈｅｉｎｃｏｍｍｏｎｕｓｅｂｒｅａｋｄｏｗｎｃｈｅｃｋｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔａｋｅｓｏｍｅｇａｕｇｅｓｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｗｏｒｋａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｈｅｖｉｖｉｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｔｈａｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｆｅｗｍｅｔｈｏｄｓ． ＫｅｙｗｏｒｄｓＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ；Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｐｐｅａｒａｎｃｅ；Ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；Ｍａｉｎｔａｉｎ 随着信息技术、自动化技术在仪器仪表和控制系统中广泛和深度的应用，实验控制系统和各种仪器仪表在科研和教学实验中的重要性也愈显重要，特别是以大规模集成电路和微处理技术为核心的智能化仪器仪表。由于其具有结构紧凑、故障率低，使用方便，灵活等特点，在科研和教学中得到了广泛的应用，但是这些仪器生产厂家很少提供原理图或故障检查的详细说明资料，有的厂家只提供一个简单的使用说明，这样一旦仪器仪表发生故障，很难立即查出故障并予以排除，若与厂家联系修理，则存在着时间紧，维修费用高等问题。针对这些情况，对从事科研和教学实验的技术人员和仪表维修人员的素质要求也愈来愈高。引导他们深入学习新系统和仪器仪表的使用和维修知识，了解和掌握一些仪器仪表常用故障检查方法，在没有原理图或故障检查资料情况下。不管是智能仪表还是常规仪表，都能较快地判断出故障的大概部位和原因，以便恢复仪器的使用，一则节省时间，不耽误工作；二则节约经费，减少开支；三则减少仪器设备故障率，延长使用寿命，同时对自己的业务水平和技能也是一种锻炼和提高。既是创造了一种教学和科研效益，同时也是在创造一定的经济效益。 针对这些问题，观念和方法都需要更新，本文根据笔者多年来的工作经验做一些探讨。１仪器仪表和系统维修的新理念和新认识 １．１日常维修是一种面向对象的服务 在以前实验室中，二次仪表维修的工作量很大，那时由于控制系统在实验仪器系统中应用较少，主要是检测和显示仪器仪表，因此仪器仪表的维护和维修最大的特点是可以不必考虑仪表是用在什么对象上，只要进行一些简单的日常维护，或有故障时修理部件和零件即可。但是时过境迁，现代的仪器仪表维修已经不是传统意义上的仪器仪表修理了。由于控制工程的成果广泛应用于许多实验设备和系统中，加上仪器仪表技术自身的发展，同时由于不同的实验过程对仪器仪表选型要求也大不相同，因此传统意义上的修理工作基本上是没有了。现代仪器仪表维修的最重要的一点就是你必须深入了解仪器仪表和实验控制系统所服务的对象，因此，我们也可以称之为一种面向对象的维修。对象的属性决定了仪器仪表的选型和系统的应用开发，也决定了维修的特点。由于要面向对象，所以你就要了解对象的属性和特性。这样的工作大部分是在线的，对实验过程起保证作用。在连续不断的实验过程中，通过仪器仪表和控制系统会随机反应出一些不正常的现象，这些现象有可能是仪器仪表自身的恒定失效或是偶然失效，也有可能是实验工艺过程的偶然变化甚至环境的影响。在这种情况下，你对仪器仪表和系统所服务的对象了解愈多你就掌 收稿Ｅｌ期：２００７—０７—０５ 作者简介：李中（１９６１一）男，陕西省西安人，工程师，从事化工仪表及自动化教学和实验工作。 现代科学仪器２００８４１４３ 万方数据
仪表 一、 1、仪的精度级别是指仪表的( 基本误差 )、（最大允许值）。 2、我们无法控制的误差是(随机误差)。 3、差压测量管路冲洗时，应先打开(平衡阀门)。 4、在蒸汽流量阶跃增大扰动下，汽包水位会出现(虚假水位 )。 5、铜热电阻测温范围是( -50~150℃ )。 6、KX延伸型热电偶补偿线正极为红色，负极为( 黑 色 )。 7、双金属温度计的型号是( WSS )。 8、接线时，每个接线端子上最多允许接（ 2 ）导 9、补偿导线的正确敷设，应该从热电偶起敷设到（与冷端温度补偿装置同温的地方 10、转子流量计中流体流动方向是（自下而上） 11、热电偶测温原理基于(热电效应)。 12、热电偶信号，在采集过程中，实质上是（电压信号）。 13、在测量蒸汽流量时，在取压口处应加装（冷凝器）。 14、当差压式流量计三阀组正压阀堵死.负压阀畅通时，仪表示值（跑零下）。 15、工业上常用的流量仪表可分为：速度式，体积式和（质量式）。
16、电磁流量计的传感器要有良好的接地，接地电阻应小于(10)Ω。 17、用于测量流通量的导压管线，阀门组回路中，当正压侧阀门或导压管泄露时，仪表示值将（降低）。 18、热电偶通常用来测量（高于等于）500℃的温度。 19、在热电偶测温时，采用补偿导线的作用是（冷端的延 20、一台安装在设备内最低液位下方的压力式液位变送器，为了测量准确，压力变送器必须采用（正迁移） 21、某液位变送器量程为0—4m，在输出信号为14mA时，对应液位为（2.5m 22、有一台智能型温度显示仪，测量范围为设定为0～600℃，其允许误差为±0.5%FS±1个字，则最大误差不超过（±4℃）。 23、测量氨气的压力表，其弹簧管应用（不锈钢）材料。 24、根据化工自控设计技术规定，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的（2/3），测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的（1/2 25、压力表的使用范围一般在它量程的1／3一2／3处，如果低于1／3，则（相对误差增加）。 26、有一台差压变送器,其量程为10KPa,可实现负迁移,迁移量为10KPa,请问该表测量范围 (-10KPa～0KPa )。 27、Y—100压力表的弹簧管是（扁圆形）。 28、耐震压力表表壳有个橡胶堵死的小孔，使用时（剪开橡胶），它的作用（安全泄压孔）。 二、名词解释
第1章绪论 1.1 课题背景 温度是生产过程和科学实验中基本的而且重要的物理参数之一，温度控制效果直接影响到生产效率和产品质量，因而对温度的监测和控制要求很高。近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决的问题。在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接影响了安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。本系统便可以实现对控制系统的控制精度和准确度的要求。温度控制仪表广泛地使用在工业生产领域以及人们的日常生产、生活中，但是温度控制仪表普遍存在一些问题。首先，被控温度点的滞后性；其次，加热系统与PID调控系统设计不匹配[1]。因此本设计主要采用PID智能调节仪表来解决温度控制系统中存在的问题。 1.2 目的和意义 基于PID智能调节仪表的温度控制系统是用来对卤钨灯的温度进行采集、监控并调节。在工业生产中有很广泛的应用，这种温度控制系统包括对温度的检测、控制信息的输出以及温度的实时控制等，实现生产过程长期可靠地、无人干预地自动运行。这种温控系统的另一个特点是可以远程控制，避免生产环境的不安全，即把温度控制系统的温度值上传给PC机管理，以实现对温度控制系统的实时监控；同时可以通过上位机对下位机进行温度设定值、温度上限、温度下限、温度上上限、温度下下限、量程上下限、比例值、积分值、微分值的设置，方便控制系统的管理。整个系统可分为五部分：温度传感器单元、温度调节控制单元、数据通信单元、调压模块单元、上位机监控管理单元。 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。过程控制系统的设计是根据工业过程的特性和工艺要求，通过选用过程检测控制仪表构成系统，再通过PID参数的整定，实现对生产过程的最佳控制。过程控制系统广 1
实验报告 院系：控制与计算机工程学院 实验名称：基于单片机控制的半导体温控实验系统指导教师：陆会明 学生姓名：洪怡婷 学号：1111190207 班级：创新自1101班 日期：2015年1月19日
实验一 一、实验目的及要求 实验一：变频器基本操作的实验目的： 1.认识变频器操作面板及各功能键的功能、操作方法； 2.认识调速系统信号流向。 二、实验仪器 ABB三相交流电动机一台，ABB_ACS150变频器一台，PID控制器，记录仪，万用表，电工工具，导线若干。 三、实验原理 1)控制器工作原理及使用及配置方法； 1）输入可自由选择热电偶、热电阻、电压及电流。内含非线性校正表格，无需外部校正，测量精确稳定。采用先进的AI人工智能PID 调节算法，无超调，具有自整定（AT）工能。具有手自动无扰切换功能 及电软启动功能。采用X3高精度电流输出模块，精度可达0.2%，提高 调节器的输出精度。仪表使用前应该根据其输入、输出规格及功能要求 来设置正确的参数。配置好参数才可以投入使用。 控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），A/D转换器每秒采样8次，控制周期0.5-120s可调。 2)变频器工作原理及使用及配置方法； ABB ACS150是一种控制交流电机的变频器，可以安装在墙上或者柜体中。它具有固定式控制盘和固定式电位器，面板操作简单，速度可 直观设定。同时，其内部集成EMC滤波器，无需外接滤波器。 3）无纸记录仪工作原理及使用及配置方法； 多通道输入，支持多种输入类型，图形化界面，画面直观，可同时记录4个通道数据，具有上限下限报警功能。控制器输 入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分 流），线性输入量程最大为-20000到20000。 四、试验方法和步骤 1.手动变频调速系统接线
一、通过你对本门课程的学习，说明一下什么是智能仪器，并列举平时学生生活中的智能仪器的例子。（10分） 含有微计算机或微处理器的测量仪器，拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定的智能作用。（7分）例子：超市里面的电子称。（3分） 二、七段共阴极数码管结构如图，按照a b c d e f g Dp的顺序，a是高位，Dp是低位，写出0~9的段码。（10分） 三、在日常的设计中，键盘要求时实扫描，需要占用系统，显示也动态扫描，也占用系统，所以，有了键盘和显示后，系统将无法进行其他的工作，所以，我们为了解放系统，让它能够去运行其他的程序，我们就想用一个其他的芯片来代替CPU来实现键盘和显示的功能，这时候就有了8279可编程键盘/显示器。结构如下图，其管脚很多，但是若加以区分就比较简单了，问：其外部管脚功能大致可以分为哪四个部分？（5分）扫描输出有哪几种形式？（5分）若OUTA与OUTB分别使用，应该外加什么芯片？（5分） 分为cpu接口、键盘返回、显示输出、扫描输出4部分。（5分）扫描输出有编码输出和译码输出两种形式。（5分）译码输出要外接CD4511（BCD-段码译码器）（5分） 四、我们的A/D转换在测量中是非常重要的，我们A/D转换的方法也有很多，双积分的转换是比较常用的，请简要的说明双积分A/D转换器的工作原理。（15分） 第一次是被测量积分，得到电容上的一个电压，第二次是一个和被测电压相反的标准电压积分，等到电容上的电压为零的时候，看第二次积分的时间，用记数来表示时间，从而表示出被测电压的大小。（15）分 五、在众多的仪器中，测量量程的区分是最常见的，一般的都是我们用手动去转换量程，但是在智能仪器中，就不需要手动了，它可以自己完成，我们称之为自动量程转换，请说明自动量程转换的原理，最好用流程图来说明。（10分）
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：智能仪器设计基础 设计题目：智能数字电压表的设计 院系：电气学院自动化测试与控制系 班级：0901103班 设计者：赵闯黄乐天谭智林杨鹏 学号：1090110304 指导教师：赵永平 设计时间： 2012.12.01至2011.12.31 哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学课程设计任务书
目录 一．引言 (5) 二．设计要求 (5) 三．总体方案设计 (6) 1.采用译码芯片处理A/D转换电路输出信号控制显示 (6) 2.采用AT89S51单片机作为主控芯片处理A/D转换电路输出信号控制显示 (6) 3. 采用STM32单片机作为主控芯片处理A/D转换电路输出信号控制显示 (7) 四．硬件电路设计 (7) 1.系统框图 (7) 2.电源电路 (7) 本电路主要功能是为芯片提供标准电压。 (7) 3.缓冲电路 (9) 4.交直流转换电路 (10) 5.A/D转换电路 (10) 6.量程转换及保护电路 (13) 7.主控模块 (14) 8.显示和远程接口模块 (15) （1）显示模块 (15) （2）远程接口模块 (15) 9.自检 (16) 五．软件设计 (16) 1．SYSTEM文件夹内的函数 (17) （1）delay 函数 (17) (2)sys文件夹 (20) （3）usart文件夹 (20) 2.自检和滤波 (24) 3. A/D转换子程序 (25) 4.量程转换子程序 (26) 六．仿真结果 (26) 七．误差分析 (27) 八. 评价及心得 (28)