【正文】 出模塊；⑤報警（ALM）安裝L0雙路繼電器觸點(diǎn)輸出模塊；⑥輔助輸出（AUX）沒有安裝模塊；⑦通訊（COMM）裝有自帶隔離電源的光電隔離型RS485通訊接口S4；⑧儀表供電電源為24VDC電源[1]。 圖22 控制儀表布置圖3 系統(tǒng)工作原理 傳感器測試系統(tǒng)的控制儀表 AI人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器 （1） AI調(diào)節(jié)器的型號定義AI系列儀表硬件采用了先進(jìn)的模塊化設(shè)計，具備5個功能模塊插座：輔助輸入、主輸出、報警、輔助輸出及通訊[參考文獻(xiàn)[] 廈門宇電自動化說明書]。手操器/飼服放大器：可接系統(tǒng)智能儀表的給定信號和閥位的反饋信號，根據(jù)二者的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的控制量。多路顯示報警儀：配合各種輸入模塊，能分別測量1~2路熱電偶、熱電阻、電壓、電流、流量、濕度等多種信號。 系統(tǒng)控制儀表人工智能溫度控制器：采用先進(jìn)的AI人工智能PID調(diào)節(jié)算法，無超調(diào)，具備自整定（AT）功能，能夠智能的對系統(tǒng)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。變頻器：控制三相交流電動機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩。功率因素變送器：對系統(tǒng)中的功率因數(shù)進(jìn)行檢測并輸出電流信號420mA。單相電壓變送器：對系統(tǒng)中交流電壓進(jìn)行檢測并輸出電流信號420mA。差壓變送器：對上下兩個水箱的液位進(jìn)行檢測并輸出信號參數(shù)。 溫度傳感器：主要用來檢測加熱水箱里液體溫度。管道及閥門：整個系統(tǒng)管道由不銹鋼管連接而成，所有的手動閥門可采用優(yōu)質(zhì)球閥，以避免管道系統(tǒng)生銹的可能性。儲水箱由不銹鋼板制成，能滿足上、下水箱的實(shí)驗(yàn)供水需要。水箱底部均接有壓力、液位傳感器，可對水箱的壓力和液位進(jìn)行檢測和變送。 系統(tǒng)主要方案系統(tǒng)組成本系統(tǒng)裝置對象主要由一個不銹鋼儲水箱、雙容水箱、加熱水箱和敷塑不銹鋼管道等組成。而PLC控制雖然過程比較簡單，但是需要編程軟件，而且不能直接反應(yīng)控制對象的情況。智能儀表控制可以通過模塊化結(jié)構(gòu)自由組合構(gòu)成多個子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的參數(shù)整定、系統(tǒng)的性能指標(biāo)檢定。可實(shí)現(xiàn)上下水箱單容特性測試、電動調(diào)節(jié)閥流量特性測試實(shí)驗(yàn)、電動閥支路單容液位控制、上下水箱雙容液位控制和上下水箱液位串級控制等多個實(shí)驗(yàn)?？梢詫?shí)現(xiàn)對象特性測試實(shí)驗(yàn)、單回路控制實(shí)驗(yàn)、串級控制實(shí)驗(yàn)、比值控制實(shí)驗(yàn)、解耦控制實(shí)驗(yàn)和預(yù)估控制實(shí)驗(yàn)等多個實(shí)驗(yàn)?？蓪?shí)現(xiàn)位式控制、電動閥支路電容液位控制、變頻器支路單容液位控制、變頻器支路單容液位控制、上下水箱雙容液位控制、電動閥支路流量控制、變頻器支路流量控制、加熱水箱溫度控制、上下水箱雙容液位串級控制等多個實(shí)驗(yàn)。該控制系統(tǒng)單元主要作為控制子系統(tǒng)的核心單元。可為本科生、研究生、專業(yè)教師及科研人員從事控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及科學(xué)研究的提供一個重要的平臺。2 總體方案設(shè)計本次設(shè)計的傳感器測試系統(tǒng)是專門為電氣類專業(yè)（電氣工程、自動化、檢測儀器及儀表等）所設(shè)計的綜合實(shí)驗(yàn)裝置。檢測裝置（溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、流量傳感器、電量傳感器）完成對典型傳感器（溫度、濕度、壓力、流量、液位、電參數(shù)）測試并將所測得得物理值轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號輸出。完成典型傳感器（溫度、濕度、壓力、流量、液位、電參數(shù)）測試及校驗(yàn)，并可實(shí)現(xiàn)對被控對象的建模、系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的參數(shù)整定、系統(tǒng)的性能指標(biāo)檢定?？刂葡到y(tǒng)單元在接收到控制對象單元輸出的信號時經(jīng)過處理實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)溫度、壓力、液位、流量等的控制。傳感器測試系統(tǒng)一般由控制對象（檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等）、控制系統(tǒng)（智能儀表控制、計算機(jī)組態(tài)軟件控制、PLC控制等）組成。還可以為本科生、研究生、專業(yè)教師及科研人員從事控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及科學(xué)研究的提供一個重要的平臺。完成典型傳感器（溫度、濕度、壓力、流量、液位、電參數(shù)）測試及校驗(yàn)，并可實(shí)現(xiàn)對被控對象的建模、系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的參數(shù)整定、系統(tǒng)的性能指標(biāo)檢定。以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有變頻器和調(diào)節(jié)閥。摘 要本文主要介紹一種傳感器測試系統(tǒng)的設(shè)計 ，該設(shè)計中所涉及的傳感器主要包括：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、流量傳感器等。所涉及的儀表主要有手操、巡檢儀、變頻器、AI工業(yè)智能調(diào)節(jié)器、AIJ智能調(diào)節(jié)器等。本次設(shè)計的傳感器測試系統(tǒng)是專門為電氣類專業(yè)（電氣工程、自動化、檢測儀器及儀表等）所設(shè)計的綜合實(shí)驗(yàn)裝置?？蔀闄z測技術(shù)、控制原理、計算機(jī)控制技術(shù)、集散控制系統(tǒng)、過程控制及儀表等課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及科研項(xiàng)目研究，為以后從事自動控制系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計、集成安裝、調(diào)試、運(yùn)行操作、維護(hù)、維修等工作奠定一定的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 傳感器 測試系統(tǒng) 變頻器 智能調(diào)節(jié)器Abstract This paper describes the design of a sensor test system involved in the design of sensors including: temperature sensors, humidity sensors, pressure sensors, pressure sensors, flow sensors. Involved in the instrument hand operation, data logging devices, inverter, AI industrial smart regulator, the AIJ smart regulator and so on implementing agencies inverter and control valve. The design of the sensor test system is designed for electrical specialty (electrical engineering, automation, testing equipment and instruments, etc.) the design of the integrated test device. Complete a typical sensor (temperature, humidity, pressure, flow, level, electrical parameters) testing and validation, and implementation of the controlled object modeling, system design and system stability analysis, system parameter tuning, system performance Index and research projects for future development in the automatic control system design, integration, installation, missioning, operation, Maintenance, repair and so lay a foundation. Can also undergraduate, graduate, professional teachers and researchers engaged in the control experiment, training and scientific research provides an important platform.Keywords Sensor Test System frequency transformer Smart Regulato目錄摘 要 IAbstract II1 緒 論 1 概述 1 課題設(shè)計任務(wù) 12 總體方案設(shè)計 2 2 系統(tǒng)主要功能及技術(shù)指標(biāo) 2 系統(tǒng)控制方式 3 系統(tǒng)主要方案 43 系統(tǒng)工作原理 7 7 15 184 傳感器測試系統(tǒng)可開設(shè)的實(shí)驗(yàn) 22 傳感器測試及校驗(yàn) 22 執(zhí)行器測試 33 儀表設(shè)置及測試 38 簡單控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 47 復(fù)雜系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn) 525 總結(jié) 54附錄 55致謝 58參考文獻(xiàn) 58571 緒 論 概述傳感器處于研究對象與測控系統(tǒng)的接口位置，一切科學(xué)研究和生產(chǎn)過程所要獲取的信息都要通過它轉(zhuǎn)換為容易傳輸和處理的電信號。檢測裝置（溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、流量傳感器等）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（變頻器、調(diào)節(jié)閥等）等組成系統(tǒng)的控制對象單元，完成對溫度、壓力、液位、流量等信息的檢測，并能將所測信息通過檢測裝置轉(zhuǎn)換成電流信號輸出。 課題設(shè)計任務(wù)傳感器測試系統(tǒng)是由檢測裝置、系統(tǒng)控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和供水系統(tǒng)等組成。并根據(jù)采用的模塊化結(jié)構(gòu)自由組合可構(gòu)成簡單系統(tǒng)或復(fù)雜系統(tǒng)，另一方面通過選用不同模塊可構(gòu)成集散系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的智能數(shù)字儀表（無紙記錄儀、手操器、人工智能調(diào)節(jié)器、多路顯示報警儀、人工智能溫度控制器、流量積算儀等）在接收到檢測裝置輸出的信號時經(jīng)過整定、運(yùn)算輸出信號反饋給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變參數(shù)，達(dá)到對整個系統(tǒng)參數(shù)的控制調(diào)節(jié)。完成典型傳感器（溫度、濕度、壓力、流量、液位、電參數(shù)）測試及校驗(yàn)，各類智能儀表的的參數(shù)設(shè)置及測試，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的測試并可實(shí)現(xiàn)對被控對象的建模、系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)的參數(shù)整定、系統(tǒng)的性能指標(biāo)檢定。 系統(tǒng)主要功能及技術(shù)指標(biāo) 系統(tǒng)主要功能 傳感器測試（1）溫度傳感器測試及校驗(yàn)（2）壓力傳感器測試測試及校驗(yàn)（3）差壓（液位）測試及校驗(yàn)（4）流量傳感器測試（5）濕度傳感器測試（6）單相電壓傳感器測試（7）單相電流傳感器測試（8）功率因數(shù)傳感器測試 儀表的設(shè)置及測試（1）人工智能溫度控制器測試（2）無紙記錄儀測試（3）手持式高精度測溫儀測試（4）人工智能調(diào)節(jié)器測試（5）多路顯示報警儀測試（6）流量積算儀測試（7）手操器/飼服放大器測試 執(zhí)行器測試（1）變頻器測試（2）調(diào)節(jié)閥測試 可構(gòu)建的簡單控制系統(tǒng)（1）溫度控制系統(tǒng)（2）壓力控制系統(tǒng)（3）差壓（液位）控制系統(tǒng)（4）流量控制系統(tǒng)可構(gòu)建的復(fù)雜控制系統(tǒng)（1）液位串級控制系統(tǒng)（2）流量串級控制系統(tǒng) 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)（1）溫度傳感器，測溫范圍0200℃（2）壓力傳感器，測量范圍0～（3）差壓（液位）傳感器，測量范圍0～10KPa（4）流量傳感器，測量范圍0～6M3/h（5）濕度傳感器, 測量范圍0～100%（6）人工智能溫度控制器，測量精度 ，輸入/輸出 420mA（7）人工智能調(diào)節(jié)器，測量精度 ，輸入/輸出 420mA（8）多路顯示報警儀，測量精度 ，輸入/輸出 420mA（9）流量積算儀，測量精度 ，輸入/輸出 420mA（10）手操器/飼服放大器，測量精度 ，輸出420mA、 系統(tǒng)控制方式傳感器測試系統(tǒng)的系統(tǒng)控制單元可以采用智能儀表控制、計算機(jī)控制和PLC控制這三種控制方式。 智能儀表控制智能儀表控制可以選用宇電自動化（UDIAN）生產(chǎn)的人工智能調(diào)節(jié)器、人工智能溫度控制器、多路顯示報警儀、流量積算儀、無紙記錄儀、手操器/伺服放大器等幾種儀表。計算機(jī)控制計算機(jī)控制由DDC控制單元、計算機(jī)和MCGS組態(tài)軟件共同實(shí)現(xiàn)。 PLC控制PLC控制通過可編程控制器來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。綜上所述：通過對這三種系統(tǒng)控制方式的比較發(fā)現(xiàn)，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)。計算機(jī)控制運(yùn)用到組態(tài)軟件，這樣可以直觀的看到系統(tǒng)的具體情況，但較儀表控制略復(fù)雜。因此本設(shè)計采用智能儀表控制的控制方式。雙容水箱是透明的，便于直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。上、下水箱可以組合成一階、二階單回路液位控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)液位串級控制系統(tǒng)等。加熱水箱：使用加熱器進(jìn)行加熱，安裝溫度傳感器可進(jìn)行溫度檢測控制實(shí)驗(yàn)。檢測裝置壓力變送器：兩個壓力變送器分別用來對由兩路供水系統(tǒng)的液體壓力進(jìn)行檢測，將液體壓力轉(zhuǎn)換成電流信號（4～20mADC）輸出。 流量變送器：對兩路供水系統(tǒng)各出口處的流量進(jìn)行檢測并輸出電流信號4～20mADC。濕度傳感器：對控制系統(tǒng)中的濕度進(jìn)行檢測并輸出420mA電流信號。單相電流變送器：對系統(tǒng)中交流電流進(jìn)行檢測并輸出電流信號420mA。 圖21 系統(tǒng)控制對象工藝電動調(diào)節(jié)閥：采用智能直行程電動調(diào)節(jié)閥，用來控制水的流量從而達(dá)到對回路中的液位、壓力、流量、溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。水泵：系統(tǒng)輸出驅(qū)動。人工智能調(diào)節(jié)器：采用先進(jìn)的AI人工智能調(diào)節(jié)算法，無超調(diào)，具備自整定（AT）功能，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。流量積算儀：可對物質(zhì)的質(zhì)量、體積、長度進(jìn)行累積計算，并可進(jìn)行批量控制。 無紙記錄儀：用于對多個智能儀表的調(diào)節(jié)結(jié)果進(jìn)行顯示。本設(shè)計中只選用四個功能模塊沒有選用輔助輸出模塊。(3)儀表的端子圖及其說明 圖31 AI儀表端子圖① 線性電壓量程在1V以下的由118端輸入，0~5V及1~5V的信號由118端輸入；② 4~20mA 線性電流輸入可用250 歐電阻變?yōu)?~5V電壓信號，然后從118端輸入；也可在MIO位置安裝I4模塊后， 從14+、15 端輸入或直接從16+、14接二線制變送器；(1) 多路巡檢儀的型號定義AI706M儀表硬件采用了先進(jìn)的模塊化設(shè)計，共有6個可安裝模塊的位置，其中MMM3可安裝各種輸入模塊，每個模塊可支持12路模擬量輸入；ALM、AUX、M3（OUTP）可安裝繼電器模塊做報警輸出，每個模塊可安