第03章-第七节显示仪表优秀PPT.ppt

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1、类型：类型：模拟式显示仪表模拟式显示仪表数字式显示仪表数字式显示仪表屏显仪表屏显仪表新型显示仪表新型显示仪表7.0 显示仪表概述显示仪表概述功能：功能：凡能将生产过程各种检测变量进行显示、记录凡能将生产过程各种检测变量进行显示、记录或累积的仪表（或称为二次仪表）。或累积的仪表（或称为二次仪表）。显示仪表一般装在限制室的仪表盘上。它和各种测量元显示仪表一般装在限制室的仪表盘上。它和各种测量元件或变送单元配套运用，连续显示或记录过程参数的变件或变送单元配套运用，连续显示或记录过程参数的变更状况；它又能与限制单元配套运用，对生产过程中各更状况；它又能与限制单元配套运用，对生产过程中各参数进行自动限制

2、和显示。参数进行自动限制和显示。(1)模拟式显示仪表模拟式显示仪表原理：检测元件和变送器将被测变量（物理量或化原理：检测元件和变送器将被测变量（物理量或化学量）变换成另一物理量，此物理量随被测变量的学量）变换成另一物理量，此物理量随被测变量的变更作相应变更，这种变更是对被测变量的模拟。变更作相应变更，这种变更是对被测变量的模拟。方式：利用标尺、指针、曲线等方法方式：利用标尺、指针、曲线等方法组成：信号变换、放大环节、磁电偏转机构及指示组成：信号变换、放大环节、磁电偏转机构及指示记录机构记录机构特点：工作牢靠、价格低廉，能够反映和记录测量特点：工作牢靠、价格低廉，能够反映和记录测量值的变更趋势值

3、的变更趋势缺点：结构较困难，缺点：结构较困难，读数不够直观，测量速度不够读数不够直观，测量速度不够快速，测量重现性不好快速，测量重现性不好(2)数字式显示仪表数字式显示仪表功能：干脆用数字量显示或以数字形式记录打印被功能：干脆用数字量显示或以数字形式记录打印被测变量值的仪表。可以和多种传感器协作测量、显测变量值的仪表。可以和多种传感器协作测量、显示各种工艺参数，并且可以进行巡回检测、越限报示各种工艺参数，并且可以进行巡回检测、越限报警及实现生产过程自动限制。警及实现生产过程自动限制。方式：数字式方式：数字式组成：由一些必要电路组成，没有模拟式显示仪表组成：由一些必要电路组成，没有模拟式显示仪表

4、中所必需的机械运动机构。模中所必需的机械运动机构。模/数转换器数转换器特点：显示清晰直观，无读数视差。测量和显示速特点：显示清晰直观，无读数视差。测量和显示速度、测量精确性高，重现性好。度、测量精确性高，重现性好。(3)屏幕显示仪表屏幕显示仪表功能：干脆以图形、曲线、字符和数字量等在屏幕上功能：干脆以图形、曲线、字符和数字量等在屏幕上显示被测变量值的仪表。它利用计算机快速的存取实显示被测变量值的仪表。它利用计算机快速的存取实力和巨大的存储容量，可在瞬间于屏幕上显示很多数力和巨大的存储容量，可在瞬间于屏幕上显示很多数字信息及其构成的曲线或图像。字信息及其构成的曲线或图像。方式：图形、曲线、字符和

5、数字式方式：图形、曲线、字符和数字式特点：显示集中、清晰、直观，无读数视差。目前该特点：显示集中、清晰、直观，无读数视差。目前该显示在计算机集散限制系统（显示在计算机集散限制系统（DCS）中广泛应用。）中广泛应用。(4)新型显示仪表新型显示仪表特点：涉及微处理技术、新型显示技术、记录技特点：涉及微处理技术、新型显示技术、记录技术、数据存储技术和限制技术，把信号检测处理、术、数据存储技术和限制技术，把信号检测处理、显示、记录、数据存储、通讯、限制、困难数学显示、记录、数据存储、通讯、限制、困难数学运算等多个或全部功能集合于一体。运算等多个或全部功能集合于一体。数显仪表用数码管显示测量值或偏差值，

6、清晰直观，读数便利，不会产生视差。数显仪表普遍接受中、大规模集成电路，线路简洁，牢靠性好，耐振性强。由于仪表接受模块化设计方法，即不同品种的数显仪表都是由为数不多的、功能分别的模块化电路组合而成，因此有利于制造、调试和修理，降低生产成本。数显仪表品种繁多，配接敏捷，可输入多种类型测量信号，输出统一标准的电流信号（010mA直流电流或420mA直流电流）和报警信号。仪表具有非线性校正及开方运算电路，配接热电偶测温时具有冷端温度补偿功能，配接热电阻时考虑了外线电阻的补偿，配接差压变送器测流量时可干脆显示流量值。其分类如图3-81所示。7.1 数字式显示仪表数字式显示仪表 概述概述7.1.1 分类分

7、类(1)按功能：显示型、显示报警型、显示调整型、巡按功能：显示型、显示报警型、显示调整型、巡回检测型回检测型(2)按输入信号形式：电压型、频率型按输入信号形式：电压型、频率型(3)按输入信号的点数：单点和多点按输入信号的点数：单点和多点(4)按显示位数：按显示位数：3位半、位半、4位半等多种。半位显示是位半等多种。半位显示是指最高位是指最高位是0或或1。(5)按测量速率：低速型（每秒钟测量几次到几十次）按测量速率：低速型（每秒钟测量几次到几十次）、中速型（每秒钟测量几十次到几百次）、高速型、中速型（每秒钟测量几十次到几百次）、高速型（每秒钟测量千次以上）。（每秒钟测量千次以上）。数数字字式式显

8、显示示仪仪表表电电压压型型频频率率型型单单点点多多点点显示输出仪显示输出仪显示记录仪显示记录仪显示报警输出记录仪显示报警输出记录仪显示报警仪显示报警仪显显 示示 仪仪单单点点多多点点图图3-81 数字是显示仪表分类图数字是显示仪表分类图7.1.2 主要技术指标主要技术指标(1)显示方式：显示方式：3位半或位半或4位半数码管显示位半数码管显示(2)辨别率：仪表末位数变更一个字时所代表的输入辨别率：仪表末位数变更一个字时所代表的输入信号值，表明仪表所能显示被测参数的最小变更量。信号值，表明仪表所能显示被测参数的最小变更量。(3)精度等级：精度等级：0.2级或级或0.5级级(4)输入阻抗：仪表在工作

9、状态下呈现在仪表两输入输入阻抗：仪表在工作状态下呈现在仪表两输入端之间的等效阻抗，一般在端之间的等效阻抗，一般在10M以上。以上。另外，还有采样速率、干扰拟制系数等另外，还有采样速率、干扰拟制系数等7.1.3 基本组成基本组成数显仪表的组成框图数显仪表的组成框图各部分作用见下页图片。各部分作用见下页图片。信号变换电路信号变换电路将生产过程中的工艺变量经过检测变送后的信号，转换成相应的电压或电将生产过程中的工艺变量经过检测变送后的信号，转换成相应的电压或电流值。但因输入信号不同，可能是热电势信号，也可能是热电阻信号，等流值。但因输入信号不同，可能是热电势信号，也可能是热电阻信号，等等，因此数显仪

10、表有多种信号变换电路模块供选择，以便与不同类型的输等，因此数显仪表有多种信号变换电路模块供选择，以便与不同类型的输入信号配接。在配接热电偶时还有参比端温度自动补偿功能。入信号配接。在配接热电偶时还有参比端温度自动补偿功能。前置放大电路前置放大电路输入信号一般很小（如热电势信号为毫伏级），必需经前置放大电路放大输入信号一般很小（如热电势信号为毫伏级），必需经前置放大电路放大至伏级电压幅度，才能供线性化电路或至伏级电压幅度，才能供线性化电路或A/D转换电路工作。有时输入信号转换电路工作。有时输入信号夹带有测量噪声（干扰信号），因此也可以在前置放大电路中加上一些滤夹带有测量噪声（干扰信号），因此也可

11、以在前置放大电路中加上一些滤波电路，抑止干扰影响。波电路，抑止干扰影响。非线性校正或开方运算电路非线性校正或开方运算电路很多检测元件（如热电偶、热电阻）具有非线性特性，需将信号经过非线很多检测元件（如热电偶、热电阻）具有非线性特性，需将信号经过非线性校正电路的处理后转为线性特征，以提高仪表测量精度。性校正电路的处理后转为线性特征，以提高仪表测量精度。例如在与热电偶配套测温时热电势与温度为非线性关系，通过非线性校正，例如在与热电偶配套测温时热电势与温度为非线性关系，通过非线性校正，使得温度与显示值变更成线性关系。使得温度与显示值变更成线性关系。开方运算电路的作用是将来至差压变送器信号转换成流量值

12、。开方运算电路的作用是将来至差压变送器信号转换成流量值。模数转换电路（模数转换电路（A/D转换）转换）数显仪表的输入信号多数为连续变更的模拟量，需经数显仪表的输入信号多数为连续变更的模拟量，需经A/D转换电路将模拟转换电路将模拟量转换成断续变更的数字量，再加以驱动，点燃数码管进行数字显示。因量转换成断续变更的数字量，再加以驱动，点燃数码管进行数字显示。因此此A/D转换是数显仪表的核心。转换是数显仪表的核心。A/D转换是把在时间上和数值上均连续变更的模拟量变换成为一种断续变转换是把在时间上和数值上均连续变更的模拟量变换成为一种断续变更的脉冲数字量。更的脉冲数字量。A/D转换电路品种较多，常见的有

13、双积分型、脉冲宽度转换电路品种较多，常见的有双积分型、脉冲宽度调制型、电压调制型、电压/频率转换型和逐次比较型。前三种属于间接型，即将模拟频率转换型和逐次比较型。前三种属于间接型，即将模拟量转换为某一中间量，再将这个中间量转换为数字量，抗干扰实力强；而量转换为某一中间量，再将这个中间量转换为数字量，抗干扰实力强；而逐次比较型干脆将模拟量转换为数字量。数显仪表大多为间接型。逐次比较型干脆将模拟量转换为数字量。数显仪表大多为间接型。标度变换电路标度变换电路模拟信号经过模模拟信号经过模数转换器，转换成与之对应的数字量输出，但是数字数转换器，转换成与之对应的数字量输出，但是数字显示如何与被测原始参数统

14、一呢？即通过标度转换器将数显仪表的显示值显示如何与被测原始参数统一呢？即通过标度转换器将数显仪表的显示值与被测原始参数值统一起来，使仪表能以工程量值形式显示被测参数的大与被测原始参数值统一起来，使仪表能以工程量值形式显示被测参数的大小。小。数字显示电路及光柱电平驱动电路数字显示电路及光柱电平驱动电路数字显示方法很多，常用的有发光二极管显示器（数字显示方法很多，常用的有发光二极管显示器（LED）和液晶显示器）和液晶显示器（LCD）等。光柱电平驱动电路是将测量信号与一组基准值比较，驱动一列）等。光柱电平驱动电路是将测量信号与一组基准值比较，驱动一列半导体发光管，使得被测值以光柱高度或长度形式进行显

15、示。半导体发光管，使得被测值以光柱高度或长度形式进行显示。V/I转换电路和限制电路转换电路和限制电路数字仪表除了可以进行数字显示外，还可干脆将被测电压信号通过数字仪表除了可以进行数字显示外，还可干脆将被测电压信号通过V/I转换转换电路转换成电路转换成010mA或或420mA直流电流标准信号，以便使数显仪表与电动直流电流标准信号，以便使数显仪表与电动单元组合仪表、可编程序限制器或与计算机连用。数显仪表还可以具有限制单元组合仪表、可编程序限制器或与计算机连用。数显仪表还可以具有限制功能，它的限制电路可以依据偏差信号按功能，它的限制电路可以依据偏差信号按PID限制规律或其它限制规律进行限制规律或其它

16、限制规律进行运算，输出限制信号，干脆对生产过程进行限制。运算，输出限制信号，干脆对生产过程进行限制。7.1.3 数字模拟混合记录仪数字模拟混合记录仪将将数字式、模拟式显示记录仪表的优点相结合，取长数字式、模拟式显示记录仪表的优点相结合，取长补短。框图见下图：补短。框图见下图：数字模拟混合记录仪结构框图数字模拟混合记录仪结构框图 当前的显示仪表是涉及微处理技术、新型显示技术、记录技术、数据存储技术和限制技术，把信号检测处理、显示、记录、数据储存、通讯、限制、困难数学运算等多个或全部功能集合于一体的新型仪表就是新型显示仪表。它运用便利，视察直观，功能丰富，牢靠性高。7.2 新型显示仪表新型显示仪表

17、 概述概述特点：运用便利、视察直观、功能丰富、牢靠性高、维护简特点：运用便利、视察直观、功能丰富、牢靠性高、维护简洁。洁。7.2.2 无纸记录仪无纸记录仪 特点：以特点：以CPU为核心，限制数据的采集、显示、打为核心，限制数据的采集、显示、打印、存储、报警等，接受液晶显示装置，完全摈弃了印、存储、报警等，接受液晶显示装置，完全摈弃了传统记录仪的机械传动、纸张和笔。精度高，价格并传统记录仪的机械传动、纸张和笔。精度高，价格并不高。不高。该仪表输入信号多样化，可与热电偶、热电阻、该仪表输入信号多样化，可与热电偶、热电阻、辐射感温器或其它产生直流电压、直流电流的变送器辐射感温器或其它产生直流电压、直

18、流电流的变送器协作运用。对温度、压力、流量、液位等工艺参数进协作运用。对温度、压力、流量、液位等工艺参数进行数字显示、数字记录；对输入信号可以进行组态或行数字显示、数字记录；对输入信号可以进行组态或编程，直观地显示当前测量值，并有报警功能。编程，直观地显示当前测量值，并有报警功能。显示控制器显示控制器液晶显示屏液晶显示屏 工业专用工业专用微型处理器微型处理器CPU时钟电路时钟电路打印打印控制器控制器通讯通讯控制器控制器微型打印机微型打印机键盘控制器键盘控制器 随机存储器随机存储器（RAM）报警输出电路报警输出电路A/D只读存储器只读存储器（ROM）记记录录信信号号键输入键输入报警报警输出输出个

19、人打印机个人打印机（PC）无笔、无纸记录仪的原理和组成无笔、无纸记录仪的原理和组成记录仪接受工业专用微处理器，可实现全数字采样、存储和显示等。其记录仪接受工业专用微处理器，可实现全数字采样、存储和显示等。其原理方框图如下：原理方框图如下：工业专用微型处理器工业专用微型处理器CPU该装置用来进行对各种数据采集处理，并对其进行放大与缩小，还可送至该装置用来进行对各种数据采集处理，并对其进行放大与缩小，还可送至液晶显示屏显示，也可送至随机存储器（液晶显示屏显示，也可送至随机存储器（RAM）存储，并可与设定的上、）存储，并可与设定的上、下限信号比较，如越限即可发出报警信号。总之，下限信号比较，如越限即

20、可发出报警信号。总之，CPU为该记录仪的核心，为该记录仪的核心，一切有关数据与逻辑处理的功能均由其担当。一切有关数据与逻辑处理的功能均由其担当。A/D转换器转换器将来自被记录信号的模拟量转换为数字量以便将来自被记录信号的模拟量转换为数字量以便CPU进行运算处理。该记录进行运算处理。该记录仪可接仪可接18个模拟量。个模拟量。只读存储器（只读存储器（ROM）用来固化程序。该程序是用来指挥用来固化程序。该程序是用来指挥CPU完成各种功能操作的软件，只要该完成各种功能操作的软件，只要该记录仪供有电源，记录仪供有电源，ROM的程序就可使的程序就可使CPU起先工作。起先工作。随机存储器（随机存储器（RAM

21、）用来存储用来存储CPU处理后的历史数据。依据采样时间的不同，可保存处理后的历史数据。依据采样时间的不同，可保存3170天时天时间的数据。记录仪掉电时由备用电池供电，保证全部记录数据和组态信号间的数据。记录仪掉电时由备用电池供电，保证全部记录数据和组态信号不会因掉电而丢失。不会因掉电而丢失。液晶显示屏液晶显示屏可显示可显示160128点阵。点阵。键盘限制器键盘限制器操作人员操作按键的信号，通过键盘限制器输入至操作人员操作按键的信号，通过键盘限制器输入至CPU，使，使CPU依据按依据按键的要求工作。键的要求工作。报警输出电路报警输出电路当记录仪的数据越限（越过上限或低于下限）时，当记录仪的数据越

22、限（越过上限或低于下限）时，CPU就刚好发出信号就刚好发出信号给报警电路，产生报警输出。给报警电路，产生报警输出。时钟电路时钟电路该记录仪的记录时间间隔、时标或日期均由时钟电路产生，送给该记录仪的记录时间间隔、时标或日期均由时钟电路产生，送给CPU。7.2.3 虚拟显示仪表虚拟显示仪表利用计算机强大的功能来完成显示仪表的全部工作。利用计算机强大的功能来完成显示仪表的全部工作。虚拟显示仪表硬件结构简洁，仅由原有意义上的采样、虚拟显示仪表硬件结构简洁，仅由原有意义上的采样、数模转换电路通过输入通道插卡插入计算机即可。数模转换电路通过输入通道插卡插入计算机即可。特点：利用计算机来完成显示仪表全部的工

23、作。在计特点：利用计算机来完成显示仪表全部的工作。在计算机屏幕上完全仿照实际运用中的各种仪表，如仪表算机屏幕上完全仿照实际运用中的各种仪表，如仪表面盘、操作盘、接线端子等。用户通过计算机键盘、面盘、操作盘、接线端子等。用户通过计算机键盘、鼠标或触摸屏进行操作。鼠标或触摸屏进行操作。该记录仪内另配有打印限制器和通讯限制器，该记录仪内另配有打印限制器和通讯限制器，CPU的数据通过它们，与外的数据通过它们，与外接的微型打印机、个人计算机（接的微型打印机、个人计算机（PC）连接，实现数据的打印和通讯。）连接，实现数据的打印和通讯。记录仪有组态界面，通过记录仪有组态界面，通过6种组态形式，组态各个功能，包括日期、时钟、种组态形式，组态各个功能，包括日期、时钟、采样周期、记录点数；页面设置、记录间隔；各个输入通道量程上下限、报采样周期、记录点数；页面设置、记录间隔；各个输入通道量程上下限、报警上下限、开方运算设置，流量、温度、压力补偿，假如想带警上下限、开方运算设置，流量、温度、压力补偿，假如想带PID限制模块，限制模块，可以实现可以实现4个个PID限制回路；通信方式设置；显示画面设置；报警信息设置。限制回路；通信方式设置；显示画面设置；报警信息设置。