第03章第七节显示仪表ppt课件

1、第七节第七节 显示仪表显示仪表7.0 显示仪表概述显示仪表概述本节内容：本节内容：7.1 模拟式显示仪表模拟式显示仪表7.2 数字式显示仪表数字式显示仪表7.3 新型显示仪表新型显示仪表类型：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：凡能将消费过程各种检测变量进展显示、记录功能：凡能将消费过程各种检测变量进展显示、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。显示仪表普通装在控制室的仪表盘上。它和各种丈量元显示仪表普通装在控制室的仪表盘上。它和各种丈量元件或变送单元配套运用，延续显示

2、或记录过程参数的变件或变送单元配套运用，延续显示或记录过程参数的变化情况；它又能与控制单元配套运用，对消费过程中各化情况；它又能与控制单元配套运用，对消费过程中各参数进展自动控制和显示。参数进展自动控制和显示。(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化作相应变化，这种变化是对被测变量的模拟。变化作相应变化，这种变化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

3、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：任务可靠、价钱低廉，可以反映和记录丈量特点：任务可靠、价钱低廉，可以反映和记录丈量值的变化趋势值的变化趋势缺陷：构造较复杂，缺陷：构造较复杂， 读数不够直观，丈量速度不够读数不够直观，丈量速度不够迅速，丈量重现性不好迅速，丈量重现性不好(2) 数字式显示仪表数字式显示仪表功能：直接用数字量显示或以数字方式记录打印被功能：直接用数字量显示或以数字方式记录打印被测变量值的仪表。可以和多种传感器配合丈量、显测变量值的仪表。可以和多种传感器配合丈量、显示各种工艺参数，并且可以进展巡回检测、越限报示各种工艺参数，并且可以进展巡回

4、检测、越限报警及实现消费过程自动控制。警及实现消费过程自动控制。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：显示明晰直观，无读数视差。丈量和显示速特点：显示明晰直观，无读数视差。丈量和显示速度、丈量准确性高，重现性好。度、丈量准确性高，重现性好。(3) 屏幕显示仪表屏幕显示仪表功能：直接以图形、曲线、字符和数字量等在屏幕上功能：直接以图形、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才显示被测变量值的仪表。它利用计算机快速的

5、存取才干和宏大的存储容量，可在瞬间于屏幕上显示许多数干和宏大的存储容量，可在瞬间于屏幕上显示许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、字符和数字式方式：图形、曲线、字符和数字式特点：显示集中、明晰、直观，无读数视差。目前该特点：显示集中、明晰、直观，无读数视差。目前该显示在计算机集散控制系统显示在计算机集散控制系统DCS中广泛运用。中广泛运用。(4) 新型显示仪表新型显示仪表特点：涉及微处置技术、新型显示技术、记录技特点：涉及微处置技术、新型显示技术、记录技术、数据存储技术和控制技术，把信号检测处置、术、数据存储技术和控制技术，把信号检测处置、显示、记录、

6、数据存储、通讯、控制、复杂数学显示、记录、数据存储、通讯、控制、复杂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丈量值或偏向值，明晰直观，读数方便，不会产生视差。数显仪表普遍采用中、大规模集成电路，线路简单，可靠性好，耐振性强。由于仪表采用模块化设计方法，即不同种类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、调试和维修，降低消费本钱。数显仪表种类繁多，配接灵敏，可输入多种类型丈量信号，输出一致规范的电流信号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

7、偿功能，配接热电阻时思索了外线电阻的补偿，配接差压变送器测流量时可直接显示流量值。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7.1.0 概述概述7.1.1 分类分类(1)按功能：显示型、显示报警型、显示调理型、巡按功能：显示型、显示报警型、显示调理型、巡回检测型回检测型(2)按输入信号方式：电压型、频率型按输入信号方式：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)按丈量速率：低速型每秒钟丈量几次到几十按丈量速率：低速型每

8、秒钟丈量几次到几十次、中速型每秒钟丈量几十次到几百次、高次、中速型每秒钟丈量几十次到几百次、高速型每秒钟丈量千次以上。速型每秒钟丈量千次以上。数字式显示仪表数字式显示仪表电压型电压型频率型频率型单点单点多点多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 仪仪单点单点多点多点图图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 主要技术目的主要技术目的(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)分辨率：仪表末位数改动一个字时所代表的输入分辨率：仪表末位数改动一个字时所代表的输入信号值，阐

9、明仪表所能显示被测参数的最小变化量。信号值，阐明仪表所能显示被测参数的最小变化量。(3)精度等级：精度等级： 0.2级或级或0.5级级(4)输入阻抗：仪表在任务形状下呈如今仪表两输入输入阻抗：仪表在任务形状下呈如今仪表两输入端之间的等效阻抗，普通在端之间的等效阻抗，普通在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 根本组成根本组成 信号变换 前置放大 非线性校正或开方运算 A/D转换 V/I转换 控制电路 光柱电平驱动 标度变换 工艺变量 （热电势） 光柱显示 电流信号 （热电阻） （电压） （电流） 数字显示 继电器触点动作或电流信号 数

10、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消费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消费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，能够是热电势信号，也能够是热电阻信号，等流值。但因输入信号不同，能够是热电势信号，也能够是热电阻信号，等等，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

11、大电路前置放大电路输入信号普通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普通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，才干供线性化电路或至伏级电压幅度，才干供线性化电路或A/D转换电路任务。有时输入信号转换电路任务。有时输入信号夹带有丈量噪声干扰信号，因此也可以在前置放大电路中加上一些滤夹带有丈量噪声干扰信号，因此也可以在前置放大电路中加上一些滤波电路，遏止干扰影响。波电路，遏止干扰影响。非线性校正或开方运算电路非线性校正或开方运算电路许多检测元件如热电偶、热电阻具有非线性特性，需将信号经过非线许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

12、正电路的处置后转为线性特征，以提高仪表丈量精度。性校正电路的处置后转为线性特征，以提高仪表丈量精度。例如在与热电偶配套测温时热电势与温度为非线性关系，经过非线性校正，例如在与热电偶配套测温时热电势与温度为非线性关系，经过非线性校正，使得温度与显示值变化成线性关系。使得温度与显示值变化成线性关系。开方运算电路的作用是未来至差压变送器信号转换成流量值。开方运算电路的作用是未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延续变化的模拟量，需经数显仪表的输入信号多数为延续变化的模拟量，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化的数字量，再加以

13、驱动，点燃数码管进展数字显示。因量转换成断续变化的数字量，再加以驱动，点燃数码管进展数字显示。因此此A/D转换是数显仪表的中心。转换是数显仪表的中心。A/D转换是把在时间上和数值上均延续变化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延续变化的模拟量变换成为一种断续变化的脉冲数字量。化的脉冲数字量。 A/D转换电路种类较多，常见的有双积分型、脉冲宽度转换电路种类较多，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，即将模拟量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，抗干扰才干强；而逐转

14、换为某一中间量，再将这个中间量转换为数字量，抗干扰才干强；而逐次比较型直接将模拟量转换为数字量。数显仪表大多为间接型。次比较型直接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一致呢？即经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一致呢？即经过标度转换器将数显仪表的显示值与被测原始参数值一致同来，使仪表能以工程量值方式显示被测参数的大与被测原始参数值一致同来，使仪表能以工程量值方式显示被测参数的大小。小。数字显示电路及光柱

15、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丈量信号与一组基准值比较，驱动一等。光柱电平驱动电路是将丈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方式进展显示。列半导体发光管，使得被测值以光柱高度或长度方式进展显示。V/I转换电路和控制电路转换电路和控制电路数字仪表除了可以进展数字显示外，还可直接将被测电压信号经过数字仪表除了可以进展数字显示外，还可直接将被测电压信号经过V/I转换转换电路转换成电路转换成010mA或或420m

16、A直流电流规范信号，以便使数显仪表与电动直流电流规范信号，以便使数显仪表与电动单元组合仪表、可编程序控制器或与计算机连用。数显仪表还可以具有控单元组合仪表、可编程序控制器或与计算机连用。数显仪表还可以具有控制功能，它的控制电路可以根据偏向信号按制功能，它的控制电路可以根据偏向信号按PID控制规律或其它控制规律进控制规律或其它控制规律进展运算，输出控制信号，直接对消费过程进展控制。展运算，输出控制信号，直接对消费过程进展控制。7.1.3 数字模拟混合记录仪数字模拟混合记录仪将数字式、模拟式显示记录仪表的优点相结合，取将数字式、模拟式显示记录仪表的优点相结合，取长补短。框图见以下图：长补短。框图见

17、以下图：数字模拟混合记录仪构造框图数字模拟混合记录仪构造框图 当前的显示仪表是涉及微处置技术、新型显示技术、记录技术、数据存储技术和控制技术，把信号检测处置、显示、记录、数据储存、通讯、控制、复杂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。它运用方便，察看直观，功能丰富，可靠性高。7.2 新型显示仪表新型显示仪表7.2.1 概述概述特点：运用方便、察看直观、功能丰富、可靠性高、维护特点：运用方便、察看直观、功能丰富、可靠性高、维护简单。简单。 7.2.2 无纸记录仪无纸记录仪 特点：以特点：以CPU为中心，控制数据的采集、显示、打为中心，控制数据的采集、显示、打印、存储、报警

18、等，采用液晶显示安装，完全摈弃印、存储、报警等，采用液晶显示安装，完全摈弃了传统记录仪的机械传动、纸张和笔。精度高，价了传统记录仪的机械传动、纸张和笔。精度高，价钱并不高。钱并不高。 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、直流电流的变送辐射感温器或其它产生直流电压、直流电流的变送器配合运用。对温度、压力、流量、液位等工艺参器配合运用。对温度、压力、流量、液位等工艺参数进展数字显示、数字记录；对输入信号可以进展数进展数字显示、数字记录；对输入信号可以进展组态或编程，直观地显示当前丈量值，并有报警功组态或编程，直观地显示当

19、前丈量值，并有报警功能。能。显示控制器显示控制器液晶显示屏液晶显示屏 工业公用工业公用微型处置器微型处置器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记录信号记录信号键输入键输入报警报警输出输出个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采用工业公用微处置器，可实现全数字采样、存储和显示等。其记录仪采用工业公用微处置器，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：工业公用微型处置器工业公用微

20、型处置器CPU该安装用来进展对各种数据采集处置，并对其进展放大与减少，还可送至该安装用来进展对各种数据采集处置，并对其进展放大与减少，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，如越限即可发出报警信号。总之，CPU为该记录仪的中心，为该记录仪的中心，一切有关数据与逻辑处置的功能均由其承当。一切有关数据与逻辑处置的功能均由其承当。A/D转换器转换器未来自被记录信号的模拟量转换为数字量以便未来自被记录信号的模拟量转换为数字量以便CPU进展运算处置。该记录进展运

21、算处置。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，只需该完成各种功能操作的软件，只需该记录仪供有电源，记录仪供有电源，ROM的程序就可使的程序就可使CPU开场任务。开场任务。随机存储器随机存储器RAM用来存储用来存储CPU处置后的历史数据。根据采样时间的不同，可保管处置后的历史数据。根据采样时间的不同，可保管3170天时天时间的数据。记录仪掉电时由备用电池供电，保证一切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，保证一切记录数据和组态信号不会因掉电而丧失。不会因掉电而丧失。液晶显示屏液晶显示屏可显示可显示160128点阵。点阵。键盘控制器键盘控制器操作人员操作按键的信号，经过键盘控制器输入至操作人员操作按键的信号，经过键盘控制器输入至CPU，使，使CPU按照按按照按键的要求任务。键的要求任务。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，当记录仪的数据越限越过上限或低于下限时，CPU就及时发出信号就及时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