化工自動化及儀表之顯示儀表培訓課件

1、第四章第四章 顯示儀表顯示儀表華東理工大學信息學院自動化系華東理工大學信息學院自動化系控制裝置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機構-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設定值簡單控制系統(tǒng)構成回顧：簡單控制系統(tǒng)構成回顧：簡單控制系統(tǒng)的方塊圖簡單控制系統(tǒng)的方塊圖顯示儀表顯示儀表顯示儀表顯示儀表顯示儀表顯示儀表4 顯示儀表顯示儀表4.0 顯示儀表概述顯示儀表概述本章內容：本章內容：4.1 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表4.2 數字式顯示儀表數字式顯示儀表4.3 新型顯示儀表新型顯示儀表功能：功能：對各種工業(yè)生產變量進行顯示、記錄對各種工業(yè)生產變量進行顯

2、示、記錄4.0 顯示儀表概述顯示儀表概述類型：類型：模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表數字式顯示儀表數字式顯示儀表新型顯示儀表新型顯示儀表(1) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表原理：原理：檢測元件和變送器將被測變量（物理量或化檢測元件和變送器將被測變量（物理量或化學量）變換成另一物理量，此物理量隨被測變量的學量）變換成另一物理量，此物理量隨被測變量的變化作相應變化，這種變化是對被測變量的模擬。變化作相應變化，這種變化是對被測變量的模擬。方式：方式：利用標尺、指針、曲線利用標尺、指針、曲線等方法等方法組成組成：信號變換、放大環(huán)節(jié)、：信號變換、放大環(huán)節(jié)、磁電偏轉機構及指示記錄機構磁電偏轉機構及指示記錄機構

3、(1) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表優(yōu)點：優(yōu)點：工作可靠、工作可靠、價格低廉，能夠反價格低廉，能夠反映和記錄測量值的映和記錄測量值的變化趨勢變化趨勢(1) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表缺點：缺點：結構較復雜，結構較復雜， 讀數不夠直觀，測讀數不夠直觀，測量速度不夠迅速，量速度不夠迅速，測量重現性不好測量重現性不好(2) 數字式顯示儀表數字式顯示儀表功能功能：直接用數字量顯示或以數字形式記錄打印被：直接用數字量顯示或以數字形式記錄打印被測變量值的儀表?？梢院投喾N傳感器配合測量、顯測變量值的儀表?？梢院投喾N傳感器配合測量、顯示各種工藝參數，并且可以進行巡回檢測、越限報示各種工藝參數，并且可以進行巡

4、回檢測、越限報警及實現生產過程的自動控制。警及實現生產過程的自動控制。方式：方式：數字式數字式(2) 數字式顯示儀表數字式顯示儀表組成組成：由一些必要電路組成，沒有模擬式顯示儀表：由一些必要電路組成，沒有模擬式顯示儀表中所必需的機械傳動機構。中所必需的機械傳動機構。模模/數轉換器數轉換器特點：特點：顯示清晰直觀，無讀數視差。測量和顯示速顯示清晰直觀，無讀數視差。測量和顯示速度、測量準確性高，重現性好。度、測量準確性高，重現性好。(3) 新型顯示儀表新型顯示儀表特點特點：涉及微處理技術、新型顯示技術、記錄技涉及微處理技術、新型顯示技術、記錄技術、數據存儲技術和控制技術，把信號檢測處理、術、數據存

5、儲技術和控制技術，把信號檢測處理、顯示、記錄、數據存儲、通訊、控制、復雜數學顯示、記錄、數據存儲、通訊、控制、復雜數學運算等多個或全部功能集合于一體運算等多個或全部功能集合于一體4.1.1 電子電位差計電子電位差計配熱電偶配熱電偶功能功能：與溫度、流量、壓力、差壓、成分等變送器：與溫度、流量、壓力、差壓、成分等變送器配接，可以測量和顯示能轉換直流電壓信號的工藝配接，可以測量和顯示能轉換直流電壓信號的工藝變量。變量。4.1 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表原理：電壓補償原理原理：電壓補償原理型號：用型號：用XW系列來命名，系列來命名，X表示顯示儀表，表示顯示儀表，W表示表示直流電位差計。直流電位差計

6、。XW- 例：例：XWF-100，0.5級級類型類型：小型長圖顯示、大型長圖顯示、圓圖顯示等。：小型長圖顯示、大型長圖顯示、圓圖顯示等。電壓補償原理電壓補償原理 - + I UX B W G A C E 電壓測量系統(tǒng)電壓測量系統(tǒng) 用已知電壓來補償未知電壓，使測量線路的電流用已知電壓來補償未知電壓，使測量線路的電流等于零。用這種方法測量電壓比較精確，因為沒有電等于零。用這種方法測量電壓比較精確，因為沒有電流通過測量線路，也就不存在線路電阻影響問題。流通過測量線路，也就不存在線路電阻影響問題。 用電子放大器代替檢流計，驅動可逆電機，用電子放大器代替檢流計，驅動可逆電機，通過一套機械傳動機構帶動滑動

7、觸點通過一套機械傳動機構帶動滑動觸點C C，測量，測量結果就可自動完成了。結果就可自動完成了。 - + R4 R3 R2 RG RP G D A C B - + UX I1 I2 測量橋路原理圖測量橋路原理圖UJ33A型直流電位差計UJ33D-3數字電位差計4.1.2 電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋配熱電阻配熱電阻功能：功能：對能轉換成電阻值的各種變量進行測量、顯對能轉換成電阻值的各種變量進行測量、顯示、記錄。示、記錄。原理原理：電橋平衡原理：電橋平衡原理型號：根據輸出電壓型號：根據輸出電壓 XD系列系列交流平衡電橋交流平衡電橋 XQ系列系列直流平衡電橋直流平衡電橋 例：例：XQF-100，

8、0.5級級 QJ57/QJ57P-1直流雙臂電橋內附晶體管放大檢流計和工作電源。適合于工礦企業(yè)、實驗室或車間現場以及野外工作場所作直流電阻測量之用；用來測量其范圍內的直流電阻、金屬導體的電阻率、導線電阻、直流分流器電阻、開關、電器的接觸電阻及各類電機、變壓器的繞線電阻和穩(wěn)升試QJ57P-1型具有交直流兩用電橋平衡原理電橋平衡原理 RP r2 終 始 r1 - Rt R2 R3 R4 G A B E + 平衡橋路原理圖平衡橋路原理圖在量程起點：在量程起點：3024()tPR RRR R溫度升高后：溫度升高后：301241()()ttPR RRRrR Rr兩式相減整理得：兩式相減整理得：3123t

9、RrRRRr r1 1與與RRt t成正比關系，即滑動觸點成正比關系，即滑動觸點B B的位置反映了電阻的位置反映了電阻的變化，也即反映了溫度的變化。的變化，也即反映了溫度的變化。 如果將檢流計換成電子放大器，利用放大如果將檢流計換成電子放大器，利用放大后的不平衡電壓去驅動可逆電機，使可逆電后的不平衡電壓去驅動可逆電機，使可逆電機帶動滑動觸點機帶動滑動觸點B以達到電橋平衡，這就是以達到電橋平衡，這就是電子自動平衡電橋的工作原理，見下圖。電子自動平衡電橋的工作原理，見下圖。 熱電阻熱電阻RtRt采用三線制接法，規(guī)定每根導線電阻采用三線制接法，規(guī)定每根導線電阻是是2.52.5。R RP P為滑線電阻

10、，為滑線電阻，R RP P與與R RB B并聯(lián)后的電阻值并聯(lián)后的電阻值為為9090，R R5 5為量程電阻，為量程電阻，R R6 6為調整儀表起始刻度為調整儀表起始刻度的電阻。的電阻。當測量溫度在量程起點時調整當測量溫度在量程起點時調整R R6 6，使滑使滑動觸點移到滑線電阻最左端；當測量溫度在量動觸點移到滑線電阻最左端；當測量溫度在量程終點時調整程終點時調整R R5 5，使滑動觸點移到滑線電阻最右使滑動觸點移到滑線電阻最右端。端。R R4 4為限流電阻，它決定了上支路電流的為限流電阻，它決定了上支路電流的I I1 1大大小。小。4.2 數字式顯示儀表數字式顯示儀表4.2.0 概述概述 用數碼

11、管等顯示測量值或偏差值，清晰直觀，用數碼管等顯示測量值或偏差值，清晰直觀，讀數方便，不會產生視差。讀數方便，不會產生視差。 采用中、大規(guī)模集成電路，線路簡單，可靠性采用中、大規(guī)模集成電路，線路簡單，可靠性好，耐振性強。好，耐振性強。 采用模塊化設計方法，有利于制造、調試和維采用模塊化設計方法，有利于制造、調試和維修，降低生產成本。修，降低生產成本。4.2 數字式顯示儀表數字式顯示儀表4.2.0 概述概述 儀表具有非線性校正及開方運算電路，配接熱儀表具有非線性校正及開方運算電路，配接熱電偶測溫時具有冷端溫度補償功能，配接熱電電偶測溫時具有冷端溫度補償功能，配接熱電阻時考慮了外線電阻的補償，配接差

12、壓變送器阻時考慮了外線電阻的補償，配接差壓變送器測流量時可直接顯示流量值。測流量時可直接顯示流量值。 品種繁多，配接靈活，可輸入多種類型測量信品種繁多，配接靈活，可輸入多種類型測量信號，輸出統(tǒng)一標準的電流信號（號，輸出統(tǒng)一標準的電流信號（0 0-10mA-10mA直流直流電流或電流或4 4-20mA-20mA直流電流）和報警信號。直流電流）和報警信號。4.2.1 分類分類(1)按功能：按功能：顯示型、顯示報警型、顯示調節(jié)型、巡顯示型、顯示報警型、顯示調節(jié)型、巡回檢測型回檢測型(2)按輸入信號形式：按輸入信號形式：電壓型、頻率型電壓型、頻率型(3)按輸入信號的點數：按輸入信號的點數：單點和多點單

13、點和多點(4)按顯示位數：按顯示位數：3位半、位半、4位半等多種。半位顯示是位半等多種。半位顯示是指最高位是指最高位是0或或1。(5)按測量速率：按測量速率：低速型（每秒鐘測量幾次到幾十低速型（每秒鐘測量幾次到幾十次）、中速型（每秒鐘測量幾十次到幾百次）、高次）、中速型（每秒鐘測量幾十次到幾百次）、高速型（每秒鐘測量千次以上）。速型（每秒鐘測量千次以上）。單通道數顯表單通道數顯表 多通道數顯表多通道數顯表 流量積算儀流量積算儀無紙記錄儀無紙記錄儀閃光報警儀閃光報警儀智能報警儀智能報警儀 PID調節(jié)儀調節(jié)儀4.2.2 主要技術指標主要技術指標(1)顯示方式：顯示方式： 3位半或位半或4位半數碼管

14、顯示位半數碼管顯示(2)分辨率：分辨率：儀表末位數改變一個字時所代表的輸入儀表末位數改變一個字時所代表的輸入信號值，表明儀表所能顯示被測參數的最小變化量。信號值，表明儀表所能顯示被測參數的最小變化量。(3)精度等級：精度等級： 0.2級或級或0.5級級(4)輸入阻抗：輸入阻抗：儀表在工作狀態(tài)下呈現在儀表兩輸入儀表在工作狀態(tài)下呈現在儀表兩輸入端之間的等效阻抗，一般在端之間的等效阻抗，一般在10M以上。以上。另外，還有采樣速率、干擾擬制系數等另外，還有采樣速率、干擾擬制系數等4.2.3 基本組成基本組成 信號變換 前置放大 非線性校正或開方運算 A/D 轉換 V/I 轉換 控制電路 光柱電平驅動

15、標度變換 工藝變量 （熱電勢） 光柱顯示 電流信號 （熱電阻） （電壓） （電流） 數字顯示 繼電器觸點動作或電流信號 數顯儀表的組成框圖數顯儀表的組成框圖XMT5000XMT5000系列系列智能數字顯示儀表智能數字顯示儀表 適用于溫度、壓力、液位、流量、重量等工業(yè)過程參適用于溫度、壓力、液位、流量、重量等工業(yè)過程參數的測量、顯示與控制。數的測量、顯示與控制。適用范圍適用范圍儀表外形及尺寸儀表外形及尺寸 功能特點功能特點 萬能輸入信號萬能輸入信號通過簡單的按鍵設定，即可適用于以下任意一種輸通過簡單的按鍵設定，即可適用于以下任意一種輸入信號入信號熱電阻：熱電阻：Pt100Pt100、Pt50Pt

16、50、Cu50Cu50、Cu100Cu100。熱電偶：熱電偶：K K、E E、S S、B B、J J、R R、T T、N N，并帶自，并帶自動冷端溫度補償。動冷端溫度補償。標準信號：標準信號：0-10mA0-10mA、4-20mA4-20mA、0-5V0-5V、1-5V1-5V，線性或開方信號。線性或開方信號。遠傳壓力表：遠傳壓力表：30-350W30-350W，信號偏差可現場，信號偏差可現場按鍵修正，即設即用。按鍵修正，即設即用。一般線性非標信號：一般線性非標信號：0-60mV0-60mV以內或以內或0-60mV0-60mV以上以上0-5V0-5V以內任意信號可按鍵即設即用。以內任意信號可按

17、鍵即設即用。其它特殊訂做的非標信號。其它特殊訂做的非標信號。單片機智能化單片機智能化零點和放大倍數自動跟蹤，長期運行無漂移。零點和放大倍數自動跟蹤，長期運行無漂移。全部參數可按鍵設定。全部參數可按鍵設定。 雙屏顯示，附屏顯示內容可設定。雙屏顯示，附屏顯示內容可設定。報警、控制參數可設定報警、控制參數可設定最多可帶最多可帶4 4個報警控制繼電器輸出。個報警控制繼電器輸出。每個繼電器的報警值和報警回差可設定。每個繼電器的報警值和報警回差可設定。 每個報警點的報警方式每個報警點的報警方式( (上限報警或下限報警上限報警或下限報警) )可分別設定。可分別設定。對于現場干擾或線路接觸不良造成的異常報警的

18、對于現場干擾或線路接觸不良造成的異常報警的不響應（屏蔽濾波）時間（不響應（屏蔽濾波）時間（0-100-10秒內）報警秒內）報警1 1和報和報警警2 2繼電器可分別設定。繼電器可分別設定。對于現場干擾或線路接觸不良造成的異常報警的對于現場干擾或線路接觸不良造成的異常報警的不響應（屏蔽濾波）時間（不響應（屏蔽濾波）時間（0-100-10秒內）報警秒內）報警1 1和報和報警警2 2繼電器可分別設定。繼電器可分別設定?？蓭Э蓭S485/ RS232/ModemRS485/ RS232/Modem等隔離通訊接口等隔離通訊接口FBBUS-ASCIIFBBUS-ASCII碼協(xié)議與碼協(xié)議與MODBUS-RT

19、UMODBUS-RTU協(xié)議可選協(xié)議可選(MODBUS-RTU(MODBUS-RTU協(xié)議僅用于協(xié)議僅用于ModbusModbus選項，接線方式與選項，接線方式與RS485RS485相同相同) )技術指標技術指標使用條件使用條件環(huán)境溫度：環(huán)境溫度：0 050; 50; 相對濕度：相對濕度：90%90%電源電壓電源電壓AC90VAC90V265V265V（505060HZ60HZ）或）或DC24DC2410%V 10%V 基本誤差基本誤差顯示分辨率顯示分辨率0.5%F.S0.5%F.S1 1字字0.001,0.01,0.1,10.001,0.01,0.1,1技術指標技術指標變送器電源輸出變送器電源輸

20、出電壓電壓242410%VDC10%VDC，最大電流，最大電流30mA30mA，可直接配接二，可直接配接二線制無源變送器線制無源變送器內部冷端補償溫度范圍內部冷端補償溫度范圍0 05050功耗功耗3W3W重量重量0.5kg0.5kg4.2.3 數字模擬混合記錄儀數字模擬混合記錄儀將將數字式、模擬式顯示記錄儀表的優(yōu)點相結合，取數字式、模擬式顯示記錄儀表的優(yōu)點相結合，取長補短?？驁D見下圖：長補短?？驁D見下圖： 當前的顯示儀表是涉及微處理技術、新型顯當前的顯示儀表是涉及微處理技術、新型顯示技術、記錄技術、數據存儲技術和控制技術，示技術、記錄技術、數據存儲技術和控制技術，把信號檢測處理、顯示、記錄、數

21、據存儲、通訊、把信號檢測處理、顯示、記錄、數據存儲、通訊、控制、復雜數學運算等多個或全部功能集合于一控制、復雜數學運算等多個或全部功能集合于一體的新型儀表。它使用方便，觀察直觀，功能豐體的新型儀表。它使用方便，觀察直觀，功能豐富，可靠性高富，可靠性高4.3 新型顯示儀表新型顯示儀表4.3.0 概述概述4.3.1 顯示儀表的發(fā)展動態(tài)顯示儀表的發(fā)展動態(tài)4.3.2 無紙記錄儀無紙記錄儀 特點：特點：以以CPU為核心，控制數據的采集、顯示、打為核心，控制數據的采集、顯示、打印、存儲、報警等，采用液晶顯示裝置，完全擯棄印、存儲、報警等，采用液晶顯示裝置，完全擯棄了傳統(tǒng)記錄儀的機械傳動、紙張和筆。精度高，價了傳統(tǒng)記錄儀的機械傳動、紙張和筆。精度高，價格并不高。格并不高。浙大中控浙大中控 R1000R1000系列無