显示记录仪表

自动化仪表主讲人:自动化仪表5显示仪表

模拟式显示仪表自动平衡电子电位差计电子自动平衡电桥新型显示仪表无纸记录仪虚拟显示仪表1目录：概述显示仪表：

凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或累积的仪表。分类模拟式显示仪表数字显示仪表新型显示仪表2模拟式显示仪表

显示仪表直接接收检测元件及变送器或传感器的输出信号，连续地显示、记录生产过程中各个被测参数的变化情况。按显示方式不同，现实仪表分为模拟式、数字式和图像式三种。3显示仪表模拟式显示仪表41.动圈式显示仪表

动圈表可以与热电偶、热电阻、压力变送器、差压变送器及流量变送器相配合，用来指示工业对象的温度、压力和流量参数，也可以对直流毫伏信号进行显示。各种被测参数只要通过传感器或变送器转换成相应的电信号，就可由动圈表直接进行显示。在动圈表中增加一些附加控制电路，还可以实现报警及控制功能。动圈表型号意义：

XCZ：显示、磁电、指示

XCT：显示、磁电、控制使用时的注意事项：注意配套使用；适当调整外接电阻；运输时，短路保护。动圈式显示仪表模拟式显示仪表52.自动平衡式显示仪表自动平衡显示仪表工作原理图自动平衡式显示仪表模拟式显示仪表63.声光式显示仪表

声光式显示仪表是以声音或光柱的变化反映被测参数超越极限或模拟显示被测参数的连续变化的仪表。XXS-10型闪光报警仪模拟式显示仪表75.1自动平衡电子电位差计

电位差计是用来测量电势或电位的,当它与热电偶配合时,可以用来测量和显示温度。1.自动电子电位差计的工作原理8自动平衡式显示仪表9图5-1电子电位差计原理图

电子电位差计既保持了手动电位差计测量精度高的优点，而且无须用手去调节就能自动指示和记录被测温度值。结论热电偶测量桥路放大器可逆电机指示机构记录机构同步电机稳压电源图5-2电子电位差计原理方框图5.1自动平衡电子电位差计102.自动电子电位差计的测量桥路图5-3XW系列电位差计测量桥路原理图5.1自动平衡电子电位差计桥路中各电阻的作用

(1)滑线电阻

RP与工艺电阻RB

改变滑动触点在

RP上的位置,可以产生不同的桥路输出电压以平衡热电偶的热电势。(2)始端(下限)电阻RG

RG的大小取决于测量下限的高低。(3)量程电阻RM

RM是决定仪表量程大小的电阻。它的大小由仪表测量范围与所采用的热电偶分度号来决定。115.1自动平衡电子电位差计(5)冷端温度补偿电阻R2

降低了测量误差。(4)上支路限流电阻R4

把上支路的工作电流限定在4mA。（5-1）(6)下支路限流电阻R3

它与R2配合，保证了下支路回路的工作电流为2mA。

（5-2）125.1自动平衡电子电位差计5.2电子自动平衡电桥12（1）平衡电桥测温原理利用平衡电桥来测量热电阻变化。图5-4平衡电桥

当被测温度为下限时，Rt有最小值Rt0，滑动触点应在RP的左端，此时电桥的平衡条件是（5-3）

滑动触点B的位置就可以反映电阻的变化，亦即反映了温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增量呈线性关系。结论当被测温度升高后的平衡条件是（5-4）用式（5-4）减式（5-3），则得（5-5）185.2电子自动平衡电桥19（2）自动电子平衡电桥图5-7电子平衡电桥原理方框图

为了准确地指示出被测温度的数值，将热电阻的连接采用三线制接法，并加外接调整电阻。图5-6

自动平衡电桥工作原理5.2电子自动平衡电桥20自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较相同处与这两种仪表配套的测温元件（热电偶、热电阻）在外形结构上十分相似。仪表的外形及其组成：如放大器、可逆电机、同步电机及指示记录部分都是完全相同的。5.2电子自动平衡电桥不同处它们测量的电量形式不相同。两者的作用原理不同。测温元件与测量桥路的连接方式不同。当用热电偶配电子电位差计测温时，其测量桥路需要考虑热电偶冷端温度的自动补偿问题；而用热电阻配电子平衡电桥测温时，则不存在这个问题。215.2电子自动平衡电桥5.3无纸记录仪30

以CPU为核心采用液晶显示的记录仪，直接把记录信号转化成数字信号后，送到随机存储器加以保存，并在大屏液晶显示屏上加以显示。图5-8无笔、无纸记录仪的原理方框图无纸记录仪有纸记录仪无纸记录仪显示界面315.3无纸记录仪无笔、无纸记录仪的特点：

①液晶全动态显示,并有背光功能。②输入信号多样化,并以工业专用微处理器CPU为核心,从而实现了高性能、多回路的监测,并随意放大、缩小地显示在显示屏上。③无纸、无笔、无墨水,无一切机械转动结构,无需日常维护。④精度高：实时显示,±0.2%;曲线及棒图显示,±0.5%。⑤具有与上位机通讯的标准,可靠性高,价格与一般记录仪相仿。325.3无纸记录仪5.5虚拟显示仪表利用计算机强大的功能来完成显示仪表所有的工作。

33采样开关模数转换个人计算机实时数据管理数据计算处理多媒体显示显示模式输入通道输入通道插卡图5-9虚拟显示仪表原理框图虚拟显示仪表的特点有:

使用简单方便。结构简单。性能优越。34智能显示仪表5.5虚拟显示仪表6仪表防爆的基本知识气动仪表从本质上来说具有防爆性能（不可能产生火花）。电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能。原因：在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体（炼油、化工等生产现场）。安装在这种危险场所的仪表如果产生火花，就容易引起爆炸，因而必须具有防爆性能。6.1防爆仪表的标准防爆仪表的分类防爆仪表的分级和分组防爆仪表的标志标准：国家标准GB3836.1《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》标志：iaIICT5，iaIICT6，dIIBT3……防爆仪表的分类S特殊型n无火花型q充沙型O充油型P正压型i本质安全型e增安型d隔爆型

按照国标GB3836.1规定，防爆电气设备分为两大类：

I类：煤矿井下用电气设备

II类：工厂用电气设备II类(工厂用)电气设备又分为8种类型。其标志如下：

在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表，引起爆炸主要有两方面原因：2.仪表过高的表面温度II类(工厂用)防爆仪表的分级和分组就是针对上述两个方面进行的。1.仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表外的气体或蒸汽防爆仪表的分级0.45>MICR0.5≥dmaxIIC0.8≥MICR≥0.450.9>dmax>0.5IIBMICR>0.8dmax≥0.9IIAMICRdmax(mm)级别根据：最大试验安全间隙dmax或最小点燃电流的比值MICR

防爆仪表的分组根据：仪表最高表面温度450T1300T2200T3135T485100最高表面温度T6T5温度组别仪表的最高表面温度=实测最高表面温度―实测时环境温度

+规定最高环境温度防爆仪表的标志防爆仪表的防爆标志为“Ex”；仪表的防爆等级标志的顺序为：防爆型式、类别、级别、温度组别。仪表常见的防爆等级有iaIICT5(iaIICT6)和dIIBT3二种。前者表示II类本质安全型ia等级C级T5组；后者表示II类隔爆型B级T3组。防爆仪表的分级与分组，与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应的。

硝酸乙脂二硫化碳乙炔氢、水煤气IIC乙醚、二乙醚二甲醚、丙烯醛、碳化氢环氧丙烷、丁二烯、乙烯丙烯脂、二甲醚、环丙烷、市用煤气IIB亚硝酸乙脂乙醛、三甲胺环乙烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、汽油、煤油、柴油、戊醇、己醇、环乙醇乙醇、丁醇、丁烷、醋酸丁脂、醋酸戊脂、环戊烷、丙烯、乙苯、甲醇、丙醇甲烷、氨、乙烷、丙烷、丙酮、苯、甲苯、一氧化碳、丙烯酸、甲脂、苯乙烯、醋酸乙脂、醋酸、氯苯、醋酸甲脂IIAT685～100℃

T5100～135℃

T4135～200℃

T3200～300℃

T2300～400℃

T1>450℃

组别

过程控制仪表的防爆措施过程控制仪表主要有:

隔爆型防爆仪表本质安全型防爆仪表隔爆型防爆仪表特点：仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内

防爆措施：采用耐压80～100N/cm2以上的表壳表壳外部的温升不得超过由易爆性气体或蒸汽的引燃温度所规定的数值表壳接合面的缝隙宽度及深度，应根据它的容积和易爆性气体的级别采用规定的数值使用注意：*揭开仪表表壳后，将失去了防爆性能

*长期使用会逐渐降低防爆性能本质安全型防爆仪表正常状态指在设计规定条件下的工作状态，故障状态指电路中非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况。本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表。这种仪表，在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。本质安全型ia和ib两个等级分别表示：ia等级

在正常工作、一个故障和两个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。ib等级

在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体的电气设备。6.2安全栅安全栅能与各种现场的一次仪表配合，组成本质安全防爆系统，用于现代化工业的自动化过程控制，广泛地用于石油化工、冶金、医药、船舶等领域。可限制危险能量进入不安全场所。安全栅是保证过程控制系统具有安全火花防爆性能的关健仪表。6.2安全栅安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表，其作用是：一方面保证信号的正常传输另一方面控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或爆炸性混合物的点火能量以下，以确保系统的安全火花性能。常用的安全栅有两种：一种是齐纳式安全栅一种是隔离式安全栅

6.2安全栅6.2安全栅6.2安全栅1.齐纳式安全栅齐纳式安全栅是基于齐纳二极管反向击穿特性来工作的，其原理线路如图所示。图中：VZ1和VZ2为齐纳二极管，FU为快速熔断器，R为限流电阻。

VZ1VZ2RFU危险侧安全侧U1Uo2.隔离式安全栅

变压器隔离式安全栅利用变压器或电流互感器将供电电源、信号输入端和信号输出端进行电气隔离，同时通过电子电路(限能器)限制进入危险场所的能量。变压器隔离式安全栅分为检测端安全栅（输入式安全栅）和操作端安全栅（输出式安全栅）两种。（1）检测端安全栅

检测端安全栅用于为两线制变送器进行隔离式供电，并将变送器送来的4～20mADC信号转换成隔离的且与之成正比的4～20mADC或1～5VDC的信号，而且在故障状态下，可限制其电流和电压值，使进入危险场所的能量限制在安全额定值以下。

(2)结构组成及工作原理IiVo24VDC125678输入端输出端Io4~20mA1~5V4~20mA（3）操作端安全栅

操作端安全栅是将控制仪表送来的4～20mADC信号由调制器利用直流/交流转换器提供的供电方波转换为交流方波信号,该信号由信号隔离变压器隔离后送至解调放大器，由解调放大器将此方波信号重新还原成4-20mADC信号，经限能器送至现场。限能器的作用仍是限流和限压，防止高电压或大电流进入现场。IoIi24VDCA1A2B1B278输出端输入端(4)结构组成及工作原理安全栅的作用（1）信号的传输（2）能量的传输（3）限流、限压变送器执行器检测端安全栅操作端安全栅调节器计算机危险场所:现场非危险场所:控制室4~20mA1~5V4~20mAV出I入24VDC4~20mA稳