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1、第四章 顯示儀表,華東理工大學(xué)信息學(xué)院自動化系,簡單控制系統(tǒng)構(gòu)成回顧：,簡單控制系統(tǒng)的方塊圖,4 顯示儀表,4.0 顯示儀表概述,本章內(nèi)容：,4.1 模擬式顯示儀表,4.2 數(shù)字式顯示儀表,4.3 新型顯示儀表,功能：對各種工業(yè)生產(chǎn)變量進(jìn)行顯示、記錄,4.0 顯示儀表概述,類型：,模擬式顯示儀表,數(shù)字式顯示儀表,新型顯示儀表,(1) 模擬式顯示儀表,原理：檢測元件和變送器將被測變量（物理量或化學(xué)量）變換成另一物理量，此物理量隨被測變量的變化作相應(yīng)變化，這種變化是對被測變量的模擬。,方式：利用標(biāo)尺、指針、曲線等方法,組成：信號變換、放大環(huán)節(jié)、磁電偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及指示記錄機(jī)構(gòu),(1) 模擬式顯示儀表,優(yōu)

2、點(diǎn)：工作可靠、價(jià)格低廉，能夠反映和記錄測量值的變化趨勢,(1) 模擬式顯示儀表,缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜， 讀數(shù)不夠直觀，測量速度不夠迅速，測量重現(xiàn)性不好,(2) 數(shù)字式顯示儀表,功能：直接用數(shù)字量顯示或以數(shù)字形式記錄打印被測變量值的儀表。可以和多種傳感器配合測量、顯示各種工藝參數(shù)，并且可以進(jìn)行巡回檢測、越限報(bào)警及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。,方式：數(shù)字式,(2) 數(shù)字式顯示儀表,組成：由一些必要電路組成，沒有模擬式顯示儀表中所必需的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,特點(diǎn)：顯示清晰直觀，無讀數(shù)視差。測量和顯示速度、測量準(zhǔn)確性高，重現(xiàn)性好。,(3) 新型顯示儀表,特點(diǎn)：涉及微處理技術(shù)、新型顯示技術(shù)、記錄技術(shù)、數(shù)據(jù)

3、存儲技術(shù)和控制技術(shù)，把信號檢測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通訊、控制、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算等多個(gè)或全部功能集合于一體,4.1.1 電子電位差計(jì)配熱電偶,功能：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(zhuǎn)換直流電壓信號的工藝變量。,4.1 模擬式顯示儀表,原理：電壓補(bǔ)償原理,型號：用XW系列來命名，X表示顯示儀表，W表示直流電位差計(jì)。XW- 例：XWF-100，0.5級,類型：小型長圖顯示、大型長圖顯示、圓圖顯示等。,電壓補(bǔ)償原理,電壓測量系統(tǒng),用已知電壓來補(bǔ)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?yàn)闆]有電流通過測量線路，也就不存在線路電阻影響問題。,用電子放

4、大器代替檢流計(jì)，驅(qū)動可逆電機(jī)，通過一套機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)帶動滑動觸點(diǎn)C，測量結(jié)果就可自動完成了。,測量橋路原理圖,UJ33A型直流電位差計(jì)UJ33D-3數(shù)字電位差計(jì),4.1.2 電子自動平衡電橋配熱電阻,功能：對能轉(zhuǎn)換成電阻值的各種變量進(jìn)行測量、顯示、記錄。,原理：電橋平衡原理,型號：根據(jù)輸出電壓 XD系列交流平衡電橋 XQ系列直流平衡電橋 例：XQF-100，0.5級,QJ57/QJ57P-1直流雙臂電橋內(nèi)附晶體管放大檢流計(jì)和工作電源。適合于工礦企業(yè)、實(shí)驗(yàn)室或車間現(xiàn)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(nèi)的直流電阻、金屬導(dǎo)體的電阻率、導(dǎo)線電阻、直流分流器電阻、開關(guān)、電器的接觸電阻及各

5、類電機(jī)、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,平衡橋路原理圖,在量程起點(diǎn)：,溫度升高后：,兩式相減整理得：,r1與Rt成正比關(guān)系，即滑動觸點(diǎn)B的位置反映了電阻的變化，也即反映了溫度的變化。,如果將檢流計(jì)換成電子放大器，利用放大后的不平衡電壓去驅(qū)動可逆電機(jī)，使可逆電機(jī)帶動滑動觸點(diǎn)B以達(dá)到電橋平衡，這就是電子自動平衡電橋的工作原理，見下圖。,熱電阻Rt采用三線制接法，規(guī)定每根導(dǎo)線電阻是2.5。RP為滑線電阻，RP與RB并聯(lián)后的電阻值為90，R5為量程電阻，R6為調(diào)整儀表起始刻度的電阻。當(dāng)測量溫度在量程起點(diǎn)時(shí)調(diào)整R6，使滑動觸點(diǎn)移到滑線電阻最左端；當(dāng)測量溫度在量程終點(diǎn)

6、時(shí)調(diào)整R5，使滑動觸點(diǎn)移到滑線電阻最右端。R4為限流電阻，它決定了上支路電流的I1大小。,4.2 數(shù)字式顯示儀表,4.2.0 概述,用數(shù)碼管等顯示測量值或偏差值，清晰直觀，讀數(shù)方便，不會產(chǎn)生視差。,采用中、大規(guī)模集成電路，線路簡單，可靠性好，耐振性強(qiáng)。,采用模塊化設(shè)計(jì)方法，有利于制造、調(diào)試和維修，降低生產(chǎn)成本。,4.2 數(shù)字式顯示儀表,4.2.0 概述,儀表具有非線性校正及開方運(yùn)算電路，配接熱電偶測溫時(shí)具有冷端溫度補(bǔ)償功能，配接熱電阻時(shí)考慮了外線電阻的補(bǔ)償，配接差壓變送器測流量時(shí)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號，輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電流信號（0-10mA直流電流或4-2

7、0mA直流電流）和報(bào)警信號。,4.2.1 分類,(1)按功能：顯示型、顯示報(bào)警型、顯示調(diào)節(jié)型、巡回檢測型,(2)按輸入信號形式：電壓型、頻率型,(3)按輸入信號的點(diǎn)數(shù)：單點(diǎn)和多點(diǎn),(4)按顯示位數(shù)：3位半、4位半等多種。半位顯示是指最高位是0或1。,(5)按測量速率：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）、高速型（每秒鐘測量千次以上）。,單通道數(shù)顯表,多通道數(shù)顯表,流量積算儀,無紙記錄儀,閃光報(bào)警儀,智能報(bào)警儀,PID調(diào)節(jié)儀,4.2.2 主要技術(shù)指標(biāo),(1)顯示方式： 3位半或4位半數(shù)碼管顯示,(2)分辨率：儀表末位數(shù)改變一個(gè)字時(shí)所代表的輸入信號值，表明儀表所能顯

8、示被測參數(shù)的最小變化量。,(3)精度等級： 0.2級或0.5級,(4)輸入阻抗：儀表在工作狀態(tài)下呈現(xiàn)在儀表兩輸入端之間的等效阻抗，一般在10M以上。,另外，還有采樣速率、干擾擬制系數(shù)等,4.2.3 基本組成,數(shù)顯儀表的組成框圖,XMT5000系列智能數(shù)字顯示儀表,適用于溫度、壓力、液位、流量、重量等工業(yè)過程參數(shù)的測量、顯示與控制。,適用范圍,儀表外形及尺寸,功能特點(diǎn),萬能輸入信號,通過簡單的按鍵設(shè)定，即可適用于以下任意一種輸入信號,熱電阻：Pt100、Pt50、Cu50、Cu100。,熱電偶：K、E、S、B、J、R、T、N，并帶自動冷端溫度補(bǔ)償。,標(biāo)準(zhǔn)信號：0-10mA、4-20mA、0-5V

9、、1-5V，線性或開方信號。,遠(yuǎn)傳壓力表：30-350W，信號偏差可現(xiàn)場按鍵修正，即設(shè)即用。,一般線性非標(biāo)信號：0-60mV以內(nèi)或0-60mV以上0-5V以內(nèi)任意信號可按鍵即設(shè)即用。,其它特殊訂做的非標(biāo)信號。,單片機(jī)智能化,零點(diǎn)和放大倍數(shù)自動跟蹤，長期運(yùn)行無漂移。,全部參數(shù)可按鍵設(shè)定。,雙屏顯示，附屏顯示內(nèi)容可設(shè)定。,報(bào)警、控制參數(shù)可設(shè)定,最多可帶4個(gè)報(bào)警控制繼電器輸出。,每個(gè)繼電器的報(bào)警值和報(bào)警回差可設(shè)定。,每個(gè)報(bào)警點(diǎn)的報(bào)警方式(上限報(bào)警或下限報(bào)警)可分別設(shè)定。,對于現(xiàn)場干擾或線路接觸不良造成的異常報(bào)警的不響應(yīng)（屏蔽濾波）時(shí)間（0-10秒內(nèi)）報(bào)警1和報(bào)警2繼電器可分別設(shè)定。,對于現(xiàn)場干擾或線

10、路接觸不良造成的異常報(bào)警的不響應(yīng)（屏蔽濾波）時(shí)間（0-10秒內(nèi)）報(bào)警1和報(bào)警2繼電器可分別設(shè)定。,可帶RS485/ RS232/Modem等隔離通訊接口,FBBUS-ASCII碼協(xié)議與MODBUS-RTU協(xié)議可選(MODBUS-RTU協(xié)議僅用于Modbus選項(xiàng)，接線方式與RS485相同),技術(shù)指標(biāo),使用條件,環(huán)境溫度：050; 相對濕度：90%,電源電壓,AC90V265V（5060HZ）或DC2410%V,基本誤差,顯示分辨率,0.5%F.S1字,0.001,0.01,0.1,1,技術(shù)指標(biāo),變送器電源輸出,電壓2410%VDC，最大電流30mA，可直接配接二線制無源變送器,內(nèi)部冷端補(bǔ)償溫度范

11、圍,050,功耗,3W,重量,0.5kg,4.2.3 數(shù)字模擬混合記錄儀,將數(shù)字式、模擬式顯示記錄儀表的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，取長補(bǔ)短。框圖見下圖：,當(dāng)前的顯示儀表是涉及微處理技術(shù)、新型顯示技術(shù)、記錄技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和控制技術(shù)，把信號檢測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通訊、控制、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算等多個(gè)或全部功能集合于一體的新型儀表。它使用方便，觀察直觀，功能豐富，可靠性高,4.3 新型顯示儀表,4.3.0 概述,4.3.1 顯示儀表的發(fā)展動態(tài),4.3.2 無紙記錄儀 特點(diǎn)：以CPU為核心，控制數(shù)據(jù)的采集、顯示、打印、存儲、報(bào)警等，采用液晶顯示裝置，完全擯棄了傳統(tǒng)記錄儀的機(jī)械傳動、紙張和筆。精度高，價(jià)格并不高

12、。,浙大中控 R1000系列無紙記錄儀,4.3.3 虛擬顯示儀表 特點(diǎn)：利用計(jì)算機(jī)來完成顯示儀表所有的工作。在計(jì)算機(jī)屏幕上完全模仿實(shí)際使用中的各種儀表，如儀表面盤、操作盤、接線端子等。用戶通過計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏進(jìn)行操作。,虛擬儀器簡介,虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI）是上世紀(jì)90年代初期出現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的全新概念的儀器，是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破，是儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革命。,將許多以前由硬件完成的信號處理工作，交由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理，硬件功能軟件化。,虛擬儀器是在計(jì)算機(jī)的顯示屏上虛擬了傳統(tǒng)儀器面板的計(jì)算機(jī)化儀器，這種硬件功能軟件化，是虛擬儀器的一大特征。,操作人員在計(jì)算機(jī)的屏幕上利用手指點(diǎn)設(shè)備操作虛擬的儀器，就象操作真實(shí)的儀器一樣，完成對被測量的采集、顯示、分析、處理、存儲及數(shù)據(jù)生成。,演講完畢，謝謝觀看！,