第六章顯示儀表及基礎(chǔ)知識演示

（優(yōu)選）第六章顯示儀表及基礎(chǔ)知識第一頁，共三十二頁。用數(shù)字顯示被測值的儀表。把測量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量并以數(shù)字形式顯示出來的儀表。工業(yè)測量中被測量變化的位移、電流、電壓、空氣壓等模擬量，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，把模擬量換成數(shù)字量(簡稱模數(shù)轉(zhuǎn)換）。數(shù)字儀表以數(shù)字的形式顯示被測量，讀數(shù)直觀。第二頁，共三十二頁。第一節(jié)數(shù)字顯示儀表第三頁，共三十二頁。一、數(shù)字式顯示儀表的構(gòu)成（一）數(shù)字式顯示儀表種類數(shù)字顯示儀表常見的有機(jī)械式和電子式兩類。1.機(jī)械式數(shù)字顯示儀表采用齒輪等機(jī)械傳動裝置，將檢測儀表和字輪式數(shù)字顯示器聯(lián)接起來，由機(jī)械聯(lián)動來反映被測變量的變化，實(shí)現(xiàn)位移、轉(zhuǎn)速和流量等變量的數(shù)字顯示。第四頁，共三十二頁。2.電子式數(shù)字顯示儀表由晶體管和集成電路等元件構(gòu)成的電子式儀表。按輸入信號形式分為電壓型和頻率型兩類。第五頁，共三十二頁。（二）數(shù)字式顯示儀表的工作原理第六頁，共三十二頁。（二）數(shù)字式顯示儀表的工作原理圖2-6-3數(shù)字式顯示儀表的工作原理第七頁，共三十二頁。1.電壓型儀表工作原理接受電壓或電流信號，將輸入的電壓信號，通過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，變換成相應(yīng)的連續(xù)信號，一般為二-十進(jìn)制編碼信號，然后經(jīng)數(shù)字譯碼和光電顯示器件將數(shù)字顯示出來。第八頁，共三十二頁。2.頻率型儀表工作原理接受脈沖或頻率信號，通過對輸入信號進(jìn)行計數(shù)和邏輯控制，累計一定時間間隔內(nèi)的脈沖數(shù)，并將計得的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二-十進(jìn)制編碼信號，再經(jīng)譯碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。也可直接接受來自檢測儀表的數(shù)字信號，經(jīng)變換、數(shù)據(jù)處理后，實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。第九頁，共三十二頁。（三）數(shù)字式顯示儀表的用途在生產(chǎn)過程中，它與各種檢測儀表配合，可用來顯示溫度、壓力和流量等過程變量，以便進(jìn)行目視觀察、數(shù)字記錄或數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳處理，也可用于實(shí)驗(yàn)室精密測試等方面。讀數(shù)準(zhǔn)確方便，測量速度快，能提供數(shù)字信號輸出，若配以附加功能還可實(shí)現(xiàn)測量報警、定值控制。第十頁，共三十二頁。二、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換）模/數(shù)(A/D）轉(zhuǎn)換部分是將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成與其成比例的數(shù)字量，以便進(jìn)行數(shù)字顯示。在實(shí)際測量中經(jīng)常是先把非電量轉(zhuǎn)換成電壓；然后再由電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，即A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換有多種，常用的有兩種：雙積分型和逐次比較反饋編碼型。第十一頁，共三十二頁。數(shù)字采樣圖圖(a）表示模擬式儀表的指針讀數(shù)與輸入電壓Vi關(guān)系；圖(b）表示了將這種關(guān)系進(jìn)行整量化，即用折線代替圖(a）中的直線。圖2-6-4數(shù)字式顯示儀表的工作原理第十二頁，共三十二頁。三、非線性補(bǔ)償(線性化）常規(guī)數(shù)字儀表進(jìn)行非線性補(bǔ)償，主要有兩方面的工作：（1）根據(jù)已知的傳感器非線特性求得所需要的線性化器的非線性特性。非線性特性的求取可用數(shù)字解析表達(dá)式，也可用圖解法求得。（2）根據(jù)所求得線性化器的非線性特性，采用非線性補(bǔ)償電路來實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償，而對非線性曲線的處理一般都采用折線逼近法。第十三頁，共三十二頁。四、信號的標(biāo)準(zhǔn)化及標(biāo)度變換由于被測量和顯示的過程參數(shù)多種多樣，因而儀表輸入信號的類型、性質(zhì)千差萬別。即使是同一種參數(shù)或物理量，由于檢測元件和裝置的不同，輸入信號的性質(zhì)、電平的高低等也不相同。將不同性質(zhì)的信號，或者不同電平的信號統(tǒng)一起來，這就叫輸入信號的規(guī)格化，或則稱為參數(shù)信號的標(biāo)準(zhǔn)化。第十四頁，共三十二頁。數(shù)字儀表的標(biāo)度變換對于過程參數(shù)測量用的數(shù)字顯示儀表的輸出，往往要求用被測變量的形式顯示，圖2-6-5為一般數(shù)字儀表組成的原理框圖。其刻度方程可以表示為：式中s數(shù)字顯示儀表的總靈敏度或稱標(biāo)度變換系數(shù)；s1、s2、s3分別為模擬部分、模-數(shù)轉(zhuǎn)換部分、數(shù)字部分的靈敏度或標(biāo)度變換系數(shù)。圖2-6-5數(shù)字儀表的標(biāo)度變換第十五頁，共三十二頁。第二節(jié)智能儀表第十六頁，共三十二頁。一、智能顯示儀表的概念采用專用的集成儀表芯片，測量輸入及變送輸出采用數(shù)字校正及自校準(zhǔn)技術(shù)，測量精確穩(wěn)定，消除了溫漂和時漂引起的測量誤差。具有多類型輸入可編程功能，一臺儀表可以配接不同的輸入信號(熱電偶、熱電阻、線性電壓、線性電流、線性電阻、頻率等），同時顯示量程、報警控制等可由用戶現(xiàn)場設(shè)置，可與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)現(xiàn)對溫度、壓力、液位、容量、力等物理量的測量顯示、調(diào)節(jié)、報警控制、數(shù)據(jù)采集和記錄，其適用范圍非常廣泛。第十七頁，共三十二頁。二、智能顯示儀表的特點(diǎn)（1）全功能輸入信號，可同時測量標(biāo)準(zhǔn)直流毫伏、伏、毫安及熱電阻、熱電偶等多種信號。（2）采用高可靠性無觸點(diǎn)開關(guān)和動態(tài)校零技術(shù)，具有自動溫度補(bǔ)償及自動校零環(huán)節(jié)。穩(wěn)定性好，測量精度高。（3）具有光柱顯示、數(shù)字顯示、字符說明、曲線顯示、棒圖顯示等多種顯示方式，顯示直觀、準(zhǔn)確；并有趨勢記錄、表格記錄、分區(qū)記錄、放大/縮小記錄及量程自動切換等多種記錄方式。（4）其有代數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，并能進(jìn)行流量積算和PID控制，帶有報警功能。（5）可對信號類型、測量范圍、報警內(nèi)容、記錄方式、走紙速度、打印報表內(nèi)容及PID調(diào)節(jié)參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置。第十八頁，共三十二頁。二、智能顯示儀表的特點(diǎn)（6）具有掉電保護(hù)功能，內(nèi)置掉電保護(hù)存儲器(掉電后數(shù)據(jù)可保存十年），實(shí)現(xiàn)超大容量信息存儲，并可隨時在儀表上重現(xiàn)各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)。（7）具有超量程、斷線、斷偶指示等故障自診斷功能。（8）可以通過通訊接口和計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成計算機(jī)管理系統(tǒng)。第十九頁，共三十二頁。三、智能顯示的組成及應(yīng)用智能數(shù)字顯示儀表主要由工業(yè)專用微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、EEPROM、顯示控制器、液晶顯示器、鍵盤控制器等部分組成。整個智能數(shù)字顯示儀表的工作由微處理器負(fù)責(zé)，它根據(jù)鍵盤的按鍵命令，通過總線對各部件進(jìn)行控制。由標(biāo)準(zhǔn)信號、熱電偶、熱電阻等送來的信號經(jīng)前端處理送至模擬開關(guān)，在微處理器的控制下分別送至調(diào)理電路變換成適當(dāng)?shù)碾妷盒盘?，?jīng)A/D轉(zhuǎn)換后成為數(shù)字量，微處理器對該值經(jīng)校零、線性化運(yùn)算、冷端補(bǔ)償?shù)忍幚砗?，送至顯示器顯示。必要時可將記錄曲線或數(shù)據(jù)送往打印機(jī)打印，也可將相關(guān)數(shù)據(jù)送往計算機(jī)加以保存或進(jìn)一步處理。第二十頁，共三十二頁。第三節(jié)浙江中控supcon無紙記錄儀

第二十一頁，共三十二頁。一、無紙記錄儀的基本結(jié)構(gòu)（一）無紙記錄儀的組成無紙記錄儀它由主機(jī)板、LCD圖形顯示屏、鍵盤、供電單元、輸入處理單元等部分組成。（二）各組成單元的作用1.主機(jī)板主機(jī)板是無紙記錄儀的核心部件，包括中央處理單元CPU和只讀存儲器ROM及隨機(jī)存取存儲器RAM等。（1）CPUCPU包括運(yùn)算器和控制器，實(shí)現(xiàn)對輸入變量的運(yùn)算處理，并負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)無紙記錄儀的各種工作，是記錄儀的指揮中心。第二十二頁，共三十二頁。（2）ROM和RAMROM和RAM是無紙記錄儀必備的數(shù)據(jù)信息存儲裝置。ROM中存放支持儀表工作的系統(tǒng)程序和基本運(yùn)算處理程序，如濾波處理程序、開方運(yùn)算程序、線性化程序、標(biāo)度變換程序等，在儀表出廠前由生產(chǎn)廠家將程序固化在存儲器內(nèi)，其中用戶不能更改內(nèi)容；RAM中存放過程變量的數(shù)值，包括輸入處理單元送來的原始數(shù)據(jù)、CPU中間運(yùn)算值和變量工程單位數(shù)值，其中主要是過程變量的歷史數(shù)據(jù)。對于各個過程變量的組態(tài)數(shù)據(jù)如記錄間隔、輸入信號類型、量程范圍、報警限等均存放在RAM中，允許用戶根據(jù)需要隨時進(jìn)行修改。目前無紙記錄儀的內(nèi)置RAM達(dá)516K(1K=1024字節(jié)）以上，常設(shè)2-8個變量通道，當(dāng)使用8個變量通道時，每個通道可存儲61440個((60K）數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是該變量在不同時刻變量值的歷史記錄存儲，隨時間推移自動刷新，能支持儀表隨時進(jìn)行變量趨勢顯示和進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。所存儲數(shù)據(jù)的時間階段長短與該通道所設(shè)置的記錄間隔有關(guān)，記錄間隔可根據(jù)該變量的重要程度在組態(tài)時進(jìn)行選定，通常可選記錄間隔為1，2，4，8，20，40秒和1，2，4分鐘。選定1秒的記錄間隔可以存儲17個小時內(nèi)的數(shù)據(jù)，選定4分鐘記錄間隔，可以存儲170天的變量數(shù)據(jù)。第二十三頁，共三十二頁。2.鍵盤無紙記錄儀一般不采用101標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，而使用在面板方便設(shè)置的簡易鍵盤。例如JL系列無紙記錄儀只設(shè)置五個基本按鍵，在不同畫面顯示時定義為不同的功能，從而使儀表結(jié)構(gòu)緊湊、面板美觀。3.LCD顯示無紙記錄儀采用新型TFT液晶顯示器LCD(LiquidCrystalDisplay），不僅能夠方便地顯示字符、數(shù)字，還可以顯示圖形、文字，是一種高性能的平面顯示終端，通常為單色顯示。液晶顯示器體積小、重量輕、耗電少，分辨率達(dá)640×380，可靠性高，壽命長。這種顯示器在光線弱的條件下性能較差，因此無紙記錄儀常設(shè)置EL背光功能，使得在黑暗中也能清晰看到顯示畫面和內(nèi)容。第二十四頁，共三十二頁。4.供電單元供電單元采用交流220V，50Hz供電或24V直流供電。內(nèi)設(shè)高性能備用電池，使記錄儀掉電時，保證所有記錄數(shù)據(jù)及組態(tài)信息不會丟失。5.通信接口由于無紙記錄儀沒有記錄紙記錄功能，通常設(shè)有通信接口，通過通信網(wǎng)絡(luò)與上位計算機(jī)通信，將數(shù)據(jù)傳給計算機(jī)。利用打印機(jī)打印出需要的報表和信息，或進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合處理。有的記錄儀帶有與PC完全兼容的磁盤驅(qū)動器，能方便地把表內(nèi)的數(shù)據(jù)通過磁盤轉(zhuǎn)存或保存。例如兒系列記錄儀，具有RS-232C和RS-485兩種串行通信接口。第二十五頁，共三十二頁。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)通信方式支持點(diǎn)對點(diǎn)通信，一臺計算機(jī)掛接一臺記錄儀，傳輸速率為19.2Kbps，最適合于使用便攜機(jī)隨機(jī)收取記錄儀數(shù)據(jù)；RS-485標(biāo)準(zhǔn)通信方式支持點(diǎn)對多點(diǎn)通信，允許一臺計算機(jī)同時掛接多臺記錄儀，對于使用終端機(jī)的用戶是十分方便的。近年來，生產(chǎn)過程自動化程度不斷提高.使用智能儀表越來越普遍，大多配用終端計算機(jī)進(jìn)行過程總體監(jiān)視和過程優(yōu)化處理，RS-485通信方式使用較多。使用RS-485通信方式需在記錄儀機(jī)箱內(nèi)的擴(kuò)展槽中插入RS-485通信卡。第二十六頁，共三十二頁。二、無紙記錄儀的輸入處理單元輸入處理單元有模擬量輸入處理單元、熱電偶輸入處理單元、熱電阻輸入處理單元、脈沖量輸入處理單元。可以接收多種類型的信號輸入，如0～10mA、4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，0～5V、1～5V等大信號電壓輸入，各種熱電偶(S、B、E、J、T、K）和熱電阻(Pt100、Cu50）輸入及脈沖信號輸入等，有的記錄儀還有開關(guān)量報警輸入等。經(jīng)過相應(yīng)的輸入處理單元處理轉(zhuǎn)換成為CPU可接收的統(tǒng)一信號。所有處理單元全部采用隔離輸入，提高了儀表的抗干擾能力。第二十七頁，共三十二頁。三、畫面顯示和按鍵操作（一）各按鍵的作用及使用方法（二）操作主菜單（三）系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置無紙記錄儀的系統(tǒng)組態(tài)中還有如下一些參數(shù)(如圖2-6-8）：圖2-6-6無紙記錄儀的界面及按鍵1.記錄間隔記錄間隔指通道采集并記錄數(shù)據(jù)的時間間隔，范圍為：1秒－240秒。2.本機(jī)地址（1）如以01作為本機(jī)地址，在u盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存時，保存在U盤的文件名則為RECORD01(本機(jī)地址是02，則文件名是RECORD02）；（2）通訊聯(lián)網(wǎng)時，以便區(qū)別不同儀表。3.通訊方式提供如下通訊：串口實(shí)時傳輸(RS232、RS485）、串口實(shí)時打印(PRINT）。第二十八頁，共三十二頁。4.波特率串口實(shí)時傳輸和打印的串口波特率。圖2-6-7無紙記錄儀的界面及按鍵警告：當(dāng)通道數(shù)目和記錄間隔修改后，系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)將全部丟失，修改系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)時敬請慎重！由于在組態(tài)設(shè)置過程中可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、出錯，建議用戶在投入使用后不要隨意修改參數(shù)！圖2-6-7無紙記錄儀的界面及按鍵圖2-6-8系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置參數(shù)第二十九頁，共三十二頁。圖2-6-6無紙記錄儀的界面及按鍵第三十頁，共三十二頁。5.通道組態(tài)設(shè)置光標(biāo)反顯在通道組態(tài)選項(xiàng)上，按鍵，即可進(jìn)入通道組態(tài)設(shè)置，該界面顯示每個通道的參數(shù)：濾波常量、輸入信號、記錄間隔、單位、線性補(bǔ)償、量程、限程、打印以及累積。用戶可以根據(jù)需要來設(shè)定通道參數(shù)。圖2-6-9單色系列通道組態(tài)設(shè)置界面圖2-6-10彩色系列通道組態(tài)設(shè)置界面第三十一頁，共三十二頁。四、參數(shù)說明1.通道選擇要設(shè)置的通道序號，通道數(shù)根據(jù)用戶的配置而