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1、第 一 部 分产品使用说明TKGK-1过程控制实验装置组成和各部分使用说明 TKGK-1型过程控制实验装置是根据自动化专业及相关专业教学的特点，吸收了国外同类实验装置的特点和长处，经过精心设计，多次实验和反复论证，向广大师生推出一套全新的实验设备。该设备可以满足过程控制、自动化仪表、工程检测、计算机控制系统等课程的教学实验。整个系统结构紧凑、功能多样、使用方便，既能进行验证性、研究性实验，又能提供综合性实验。本实验装置可满足本科、大专及中专等不同层次的教学实验要求，还可为科学研究开发提供实验手段。 本实验装置的控制信号及被控信号均采用IEC标准，即电压05V或15V，电流010mA或420mA
2、。实验系统供电要求为单相交流220V10%，10A；外型尺寸为：167*164*73，重量：580Kg。 装置特点 本实验装置具有以下特点： 1、多种被控参数： 温度、压力、流量、液位。 2、控制方式多样： 位式控制、模拟PID控制、智能仪表控制、单片机控制 、PLC控制、计算机控制等。 3、多种计算机控制软件：PROTOOL-CS组态软件、MCGS组态软件、本公司开发的上位机监控软件。 4、丰富的计算机控制算法：P、PI、PID、死区PID、积分分离、不完全积分、模糊控制、神元控制、 基于SIMULINK的动态参数自适应补偿控制等。 5、开放的软件平台：在我们提供的软件平台上，学生既可以利用
3、我们所提供的算法程序进行实验，又可以用自己编写的PLC程序、MATLAB算法程序等进行实验。6、灵活多样的实验组合：可以很方便地对控制方式与被控参数进行不同组合，得到自己需要的单回路、多回路等多种控制系统。系统组成TKGK-1型过程控制实验装置集多参数闭环控制为一体，它是由被控对象、调节器模块、执行器模块、变送器模块和单片机控制模块等组成，各模块间组合灵活，基本包含了目前所有的工业控制方式，涉及温度、压力、流量和液位等重要的过程控制参数。被控对象包括上水箱、下水箱、复合加热水箱、管道。调节器主要有模拟调节器（含比例P调节、比例积分PI调节、比例微分PD调节、比例积分微分PID调节）、位式调节器
4、、智能调节器、PLC控制、单片机控制、计算机控制等。执行器模块主要有固态继电器、交流电机及水泵、直流电机及水泵、电热丝。变送器模块主要有流量变送器（FT）、液位变送器（LT1，LT2）、温度变送器（TT）、压力变送器（PT）等。变送器的零位、增益可调，并均以标准信号DC0-5V输出。另外，根据用户需要，配置微机通讯接口单元（RS232），以满足计算机实时控制实验的需要。系统的结构组成如图0-1所示，被控对象的供水有两路：一路是由交流电机从储水箱中抽水，通过阀5或阀6供给复合加热水箱，或经过流量计后，再经阀1或阀3分别供水给上、下两个水箱；另一路是由直流电机从储水箱中抽水，通过阀7或阀8也分别供
5、水给上、下两个水箱。两个水箱内均装有液位传感器（LT1，LT2）和溢流口，每个水箱的出水口均经过线性化处理。上水箱的水通过阀2 流到下水箱，在上水箱中还安装了压力传感器（PT），用于检测压力的大小，而下水箱的水经阀4流到复合加热水箱的外套，最后经溢流口3流回储水箱。在复合加热水箱的内套安装了加热器和PT100温度传感器（TT），用于检测温度。图0-1、GK-02装置结构展示屏面板图图0-2、TKGK-1实验装置电气连接图挂箱介绍一、GK-01电源控制屏 GK-01电源控制屏如图1-1所示，它由一个交流电源控制区与三个执行部件接线区所组成：1、交流电源控制区：由总电源钥匙开关、空气开关、带灯启动
6、、停止按钮、漏电保护器、电加热器电源开关、照明开关、电压表、告警指示灯与复位按钮等组成。具体操作方法如下：1）、将电源插座接220V市电电源。2）、打开总电源空气开关。3）、打开总电源钥匙开关，此时“停止”按钮红灯亮，表示系统总电源接通。4）、按下“启动”按钮，此时“启动”按钮绿灯亮，表示系统电源接通。5）、拨动照明钮子开关打开日光灯。 注意：本实验装置配电压型和电流型漏电保护系统。当屏上漏电时保护系统动作，告警灯亮并自动切断系统电源。2、三相异步电动机电源接线区：它与GK-07-2交流变频控制挂件配合使用。在此接线区一共有 图1-1、GK-01控制屏面板图 A、B、C、Z、X、Y六个空芯接线
7、柱，它们与三相异步电动机引线一一对应。基于本装置中电源为单相交流220V，因而实验时必须按三角形接线方式（即 将A与Z、B与X、C与Y相接）。3、直流他励电动机电源接线区：它与GK-06直流调速控制挂箱配合使用。此区从直流他励电动机引出了的“励磁”、“电枢”两组空芯接线拄。4、加热器控制接线区：共有两个空芯接线柱，按固态继电器的接线原则“左正右负”，即控制电压信号正端接左边接线柱，地端接右边接线柱。二、GK-02装置结构展示屏一、控制对象 如图0-1所示，装置结构展示屏有四个被控对象：上下两个水箱、复合加热水箱和管道。二、供水系统1、直流电机供水部分：由直流电机驱动齿轮泵，将储水箱中的水经阀7
8、、8分别注入上、下水箱。2、交流电机供水部分：由三相交流鼠笼电动机驱动齿轮泵，将储水箱中的水经流量计和阀1、3、6将水分别注入上、下水箱和复合加热水箱的外套水箱。复合水箱的内套水箱通过阀5一次性加满水后即将它关闭。3、调节阀2、阀4，可调节上、下水箱的排水量。各水箱的过量水都通过溢流口1、2、3回流到储水箱中。三、控制参数有四种：温度、压力、流量、液位。四、传感器输出与显示仪表： 在GK-02屏的左侧，设有控制参数的数显仪表，它们分别指示液位、压力、流量和温度等参数值。各表头左侧的接线柱分别接LT1、PT、LT2、FT、TT等相应传感器检测信号的输出，其标准DC 05V。其中LT1、PT、LT
9、2均有调零和调增益的电位器，可根据需要进行调整。传感器的输出显示表头为三位半的数显表。AI-708F温度变送器是一台含变送、调节双重功能的人工智能仪表。其变送信号通过TT输出，其控制信号可通过TR输出。TR输出用于控制固态继电器开关。五、AI-708F人工智能仪表，使用方法如下： 图2-1、AI708智能仪表面板图三、GK-03单片机控制屏（一）、单片机控制屏如图3-1所示，它可以同时采集五路信号，三路输出用来控制执行器，以实现自动控制。单片机控制屏的主要组成部分有：1、五路模拟量输入，分别为LT1、PT、LT2、FT、TT，其接线端正好与右侧GK-02屏上传感器输出端相对应，模拟量输入为05
10、V标准信号。2、三路模拟量输出（即单片机控制输出信号），分别以1、2、3字样标出，输出为05V标准信号。3、通讯接口方式：通过RS232串行通讯口与计算机通讯，以实现计算机监控。4、键盘操作：共有六功能键。5、两个显示框：功能显示框（显示所选参数）、数值显示（显示对应参数值）。（二）、单片机操作步骤：1、键功能含义 “回路”键：可循环选择15路输入；“向上”、“向下”：按此键可循环选择所显示的参数或在整定状态下将数字增减； “整定”键：按此键数值显示框中有一位数据闪烁，配合向上和向下键，即可进行某参数值整定。 “移位”键：在参数整定中，按此键盘可选择需要修改数据的位。 “确认”键：开机时，单片
11、机出现“” 图3-1、GK-03控制屏面板图提示，按此键后方可进入程序运行。另外在参数整定结束时，按此键即可退出参数整定，返回显示状态。2、表1参数功能定义AI输入量0150（液位）不可修改AO输出量0255手动时可修改AN手动/自动0或10手动 1自动ST采样时间0.119.9秒PB比例度09999增量式KCTI积分时间09999增量式KiTD微分时间09999增量式KdCL标尺下限0150（液位）01470P(压力)045ml/s(流量)0100(温度)CH标尺上限0150（液位）01470P(压力)045ml/s(流量)0100(温度)UA正/反作用0或10反作用1正作用SP给定值015
12、0（液位）OP输出通道030不输出1从第一通道输出2从第二通道输出3从第三通道输出（三）、开机操作步骤1、 打开电源开关。2、功能显示框与数值显示框分别提示“TH-”与“PCS1”字样，分别表示天煌教仪和过程控制系统之含义。3、按“确认”键，功能显示框显示“AI-1”字样，“AI”表示功能参数（参照表1定义），“1”表示为第一回路。4、连续按“回路”键，功能显示框的末位,将依次循环显示“1、2、3、4、5”表示所选中的输入回路号。5、按动“向上”或“向下”键，可改变所在回路相应的功能与参数值。 6、按“整定”键，数值显示框的末位闪烁，表示此位可进行修改，这时只要按“向上”“向下”键和“移位”键
13、，就能对数值显示器的参数值进行整定修改。数值设定完毕后，最后按“确认”键，即可完成对参数的设定。7、本单片机系统在运行时，允许实时地对PID参数进行修改。注意：1、 在实验前将各输入信号的信息（AN、ST、CL、CH、UA、OP等）通过两组显示器，预先设置好。2、 输出通道设定，应与输入通道相对应，不能复用。OP为“0”表示无输出。四、GK-04 模拟PID调节器挂箱如图4-1所示，本挂箱有两路完全相同的PID调节器和一路给定信号源。调节器的结构、使用方法如下：1、 接线端：给定信号输入端、反馈信号输入端、 PID信号输出端。注意地线是公共的，只有两个地线接线端子。给定信号大小由本模块中给定信号源提供，反馈信号输入由传感器输出提供，调节器输出信号用于控制执行器（如交流电机、直流电机）。2、 积分时间波段开关：共有三档：X、X1、X10。当选择X档时才可进入纯P，或PD控制方式。 P、I、D参数设置 “P比例调节”比例系数KC（即放大系数）的调节。它是比例度的倒数，即KC=1/。 图4-1、 GK-04挂箱面板图 “I积分调节”指积分时间常数Ti的调节，调节范围“0.01至2.5分”和“0.1至25分”。
