第六章显示仪表及基础知识演示

（优选）第六章显示仪表及基础知识第一页，共三十二页。用数字显示被测值的仪表。把测量转化为数字量并以数字形式显示出来的仪表。工业测量中被测量变化的位移、电流、电压、空气压等模拟量，经模数转换器，把模拟量换成数字量(简称模数转换）。数字仪表以数字的形式显示被测量，读数直观。第二页，共三十二页。第一节数字显示仪表第三页，共三十二页。一、数字式显示仪表的构成（一）数字式显示仪表种类数字显示仪表常见的有机械式和电子式两类。1.机械式数字显示仪表采用齿轮等机械传动装置，将检测仪表和字轮式数字显示器联接起来，由机械联动来反映被测变量的变化，实现位移、转速和流量等变量的数字显示。第四页，共三十二页。2.电子式数字显示仪表由晶体管和集成电路等元件构成的电子式仪表。按输入信号形式分为电压型和频率型两类。第五页，共三十二页。（二）数字式显示仪表的工作原理第六页，共三十二页。（二）数字式显示仪表的工作原理图2-6-3数字式显示仪表的工作原理第七页，共三十二页。1.电压型仪表工作原理接受电压或电流信号，将输入的电压信号，通过模拟-数字转换，变换成相应的连续信号，一般为二-十进制编码信号，然后经数字译码和光电显示器件将数字显示出来。第八页，共三十二页。2.频率型仪表工作原理接受脉冲或频率信号，通过对输入信号进行计数和逻辑控制，累计一定时间间隔内的脉冲数，并将计得的脉冲数转换成相应的二-十进制编码信号，再经译码实现数字显示。也可直接接受来自检测仪表的数字信号，经变换、数据处理后，实现数字显示。第九页，共三十二页。（三）数字式显示仪表的用途在生产过程中，它与各种检测仪表配合，可用来显示温度、压力和流量等过程变量，以便进行目视观察、数字记录或数据远传处理，也可用于实验室精密测试等方面。读数准确方便，测量速度快，能提供数字信号输出，若配以附加功能还可实现测量报警、定值控制。第十页，共三十二页。二、模拟/数字转换(A/D转换）模/数(A/D）转换部分是将连续变化的模拟量转换成与其成比例的数字量，以便进行数字显示。在实际测量中经常是先把非电量转换成电压；然后再由电压转换成数字信号，即A/D转换。A/D转换有多种，常用的有两种：双积分型和逐次比较反馈编码型。第十一页，共三十二页。数字采样图图(a）表示模拟式仪表的指针读数与输入电压Vi关系；图(b）表示了将这种关系进行整量化，即用折线代替图(a）中的直线。图2-6-4数字式显示仪表的工作原理第十二页，共三十二页。三、非线性补偿(线性化）常规数字仪表进行非线性补偿，主要有两方面的工作：（1）根据已知的传感器非线特性求得所需要的线性化器的非线性特性。非线性特性的求取可用数字解析表达式，也可用图解法求得。（2）根据所求得线性化器的非线性特性，采用非线性补偿电路来实现非线性补偿，而对非线性曲线的处理一般都采用折线逼近法。第十三页，共三十二页。四、信号的标准化及标度变换由于被测量和显示的过程参数多种多样，因而仪表输入信号的类型、性质千差万别。即使是同一种参数或物理量，由于检测元件和装置的不同，输入信号的性质、电平的高低等也不相同。将不同性质的信号，或者不同电平的信号统一起来，这就叫输入信号的规格化，或则称为参数信号的标准化。第十四页，共三十二页。数字仪表的标度变换对于过程参数测量用的数字显示仪表的输出，往往要求用被测变量的形式显示，图2-6-5为一般数字仪表组成的原理框图。其刻度方程可以表示为：式中s数字显示仪表的总灵敏度或称标度变换系数；s1、s2、s3分别为模拟部分、模-数转换部分、数字部分的灵敏度或标度变换系数。图2-6-5数字仪表的标度变换第十五页，共三十二页。第二节智能仪表第十六页，共三十二页。一、智能显示仪表的概念采用专用的集成仪表芯片，测量输入及变送输出采用数字校正及自校准技术，测量精确稳定，消除了温漂和时漂引起的测量误差。具有多类型输入可编程功能，一台仪表可以配接不同的输入信号(热电偶、热电阻、线性电压、线性电流、线性电阻、频率等），同时显示量程、报警控制等可由用户现场设置，可与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量、力等物理量的测量显示、调节、报警控制、数据采集和记录，其适用范围非常广泛。第十七页，共三十二页。二、智能显示仪表的特点（1）全功能输入信号，可同时测量标准直流毫伏、伏、毫安及热电阻、热电偶等多种信号。（2）采用高可靠性无触点开关和动态校零技术，具有自动温度补偿及自动校零环节。稳定性好，测量精度高。（3）具有光柱显示、数字显示、字符说明、曲线显示、棒图显示等多种显示方式，显示直观、准确；并有趋势记录、表格记录、分区记录、放大/缩小记录及量程自动切换等多种记录方式。（4）其有代数运算和逻辑运算功能，并能进行流量积算和PID控制，带有报警功能。（5）可对信号类型、测量范围、报警内容、记录方式、走纸速度、打印报表内容及PID调节参数等进行设置。第十八页，共三十二页。二、智能显示仪表的特点（6）具有掉电保护功能，内置掉电保护存储器(掉电后数据可保存十年），实现超大容量信息存储，并可随时在仪表上重现各种现场数据。（7）具有超量程、断线、断偶指示等故障自诊断功能。（8）可以通过通讯接口和计算机联网，构成计算机管理系统。第十九页，共三十二页。三、智能显示的组成及应用智能数字显示仪表主要由工业专用微处理器、A/D转换器、EEPROM、显示控制器、液晶显示器、键盘控制器等部分组成。整个智能数字显示仪表的工作由微处理器负责，它根据键盘的按键命令，通过总线对各部件进行控制。由标准信号、热电偶、热电阻等送来的信号经前端处理送至模拟开关，在微处理器的控制下分别送至调理电路变换成适当的电压信号，经A/D转换后成为数字量，微处理器对该值经校零、线性化运算、冷端补偿等处理后，送至显示器显示。必要时可将记录曲线或数据送往打印机打印，也可将相关数据送往计算机加以保存或进一步处理。第二十页，共三十二页。第三节浙江中控supcon无纸记录仪

第二十一页，共三十二页。一、无纸记录仪的基本结构（一）无纸记录仪的组成无纸记录仪它由主机板、LCD图形显示屏、键盘、供电单元、输入处理单元等部分组成。（二）各组成单元的作用1.主机板主机板是无纸记录仪的核心部件，包括中央处理单元CPU和只读存储器ROM及随机存取存储器RAM等。（1）CPUCPU包括运算器和控制器，实现对输入变量的运算处理，并负责指挥协调无纸记录仪的各种工作，是记录仪的指挥中心。第二十二页，共三十二页。（2）ROM和RAMROM和RAM是无纸记录仪必备的数据信息存储装置。ROM中存放支持仪表工作的系统程序和基本运算处理程序，如滤波处理程序、开方运算程序、线性化程序、标度变换程序等，在仪表出厂前由生产厂家将程序固化在存储器内，其中用户不能更改内容；RAM中存放过程变量的数值，包括输入处理单元送来的原始数据、CPU中间运算值和变量工程单位数值，其中主要是过程变量的历史数据。对于各个过程变量的组态数据如记录间隔、输入信号类型、量程范围、报警限等均存放在RAM中，允许用户根据需要随时进行修改。目前无纸记录仪的内置RAM达516K(1K=1024字节）以上，常设2-8个变量通道，当使用8个变量通道时，每个通道可存储61440个((60K）数据。这些数据是该变量在不同时刻变量值的历史记录存储，随时间推移自动刷新，能支持仪表随时进行变量趋势显示和进行数据分析。所存储数据的时间阶段长短与该通道所设置的记录间隔有关，记录间隔可根据该变量的重要程度在组态时进行选定，通常可选记录间隔为1，2，4，8，20，40秒和1，2，4分钟。选定1秒的记录间隔可以存储17个小时内的数据，选定4分钟记录间隔，可以存储170天的变量数据。第二十三页，共三十二页。2.键盘无纸记录仪一般不采用101标准键盘，而使用在面板方便设置的简易键盘。例如JL系列无纸记录仪只设置五个基本按键，在不同画面显示时定义为不同的功能，从而使仪表结构紧凑、面板美观。3.LCD显示无纸记录仪采用新型TFT液晶显示器LCD(LiquidCrystalDisplay），不仅能够方便地显示字符、数字，还可以显示图形、文字，是一种高性能的平面显示终端，通常为单色显示。液晶显示器体积小、重量轻、耗电少，分辨率达640×380，可靠性高，寿命长。这种显示器在光线弱的条件下性能较差，因此无纸记录仪常设置EL背光功能，使得在黑暗中也能清晰看到显示画面和内容。第二十四页，共三十二页。4.供电单元供电单元采用交流220V，50Hz供电或24V直流供电。内设高性能备用电池，使记录仪掉电时，保证所有记录数据及组态信息不会丢失。5.通信接口由于无纸记录仪没有记录纸记录功能，通常设有通信接口，通过通信网络与上位计算机通信，将数据传给计算机。利用打印机打印出需要的报表和信息，或进行数据的综合处理。有的记录仪带有与PC完全兼容的磁盘驱动器，能方便地把表内的数据通过磁盘转存或保存。例如儿系列记录仪，具有RS-232C和RS-485两种串行通信接口。第二十五页，共三十二页。RS-232C标准通信方式支持点对点通信，一台计算机挂接一台记录仪，传输速率为19.2Kbps，最适合于使用便携机随机收取记录仪数据；RS-485标准通信方式支持点对多点通信，允许一台计算机同时挂接多台记录仪，对于使用终端机的用户是十分方便的。近年来，生产过程自动化程度不断提高.使用智能仪表越来越普遍，大多配用终端计算机进行过程总体监视和过程优化处理，RS-485通信方式使用较多。使用RS-485通信方式需在记录仪机箱内的扩展槽中插入RS-485通信卡。第二十六页，共三十二页。二、无纸记录仪的输入处理单元输入处理单元有模拟量输入处理单元、热电偶输入处理单元、热电阻输入处理单元、脉冲量输入处理单元。可以接收多种类型的信号输入，如0～10mA、4～20mA标准电流信号，0～5V、1～5V等大信号电压输入，各种热电偶(S、B、E、J、T、K）和热电阻(Pt100、Cu50）输入及脉冲信号输入等，有的记录仪还有开关量报警输入等。经过相应的输入处理单元处理转换成为CPU可接收的统一信号。所有处理单元全部采用隔离输入，提高了仪表的抗干扰能力。第二十七页，共三十二页。三、画面显示和按键操作（一）各按键的作用及使用方法（二）操作主菜单（三）系统组态设置无纸记录仪的系统组态中还有如下一些参数(如图2-6-8）：图2-6-6无纸记录仪的界面及按键1.记录间隔记录间隔指通道采集并记录数据的时间间隔，范围为：1秒－240秒。2.本机地址（1）如以01作为本机地址，在u盘数据转存时，保存在U盘的文件名则为RECORD01(本机地址是02，则文件名是RECORD02）；（2）通讯联网时，以便区别不同仪表。3.通讯方式提供如下通讯：串口实时传输(RS232、RS485）、串口实时打印(PRINT）。第二十八页，共三十二页。4.波特率串口实时传输和打印的串口波特率。图2-6-7无纸记录仪的界面及按键警告：当通道数目和记录间隔修改后，系统记录的数据将全部丢失，修改系统组态参数时敬请慎重！由于在组态设置过程中可能会导致数据丢失、出错，建议用户在投入使用后不要随意修改参数！图2-6-7无纸记录仪的界面及按键图2-6-8系统组态设置参数第二十九页，共三十二页。图2-6-6无纸记录仪的界面及按键第三十页，共三十二页。5.通道组态设置光标反显在通道组态选项上，按键，即可进入通道组态设置，该界面显示每个通道的参数：滤波常量、输入信号、记录间隔、单位、线性补偿、量程、限程、打印以及累积。用户可以根据需要来设定通道参数。图2-6-9单色系列通道组态设置界面图2-6-10彩色系列通道组态设置界面第三十一页，共三十二页。四、参数说明1.通道选择要设置的通道序号，通道数根据用户的配置而