显示仪表培训讲义

1、 显示仪表显示仪表( (项目六项目六) )仪表及过程控制仪表及过程控制仪表及过程仪表及过程控制控制项目项目6 6-2 -2 数字式显示仪表数字式显示仪表项目项目6 6-1-1 模拟式显示仪表模拟式显示仪表主要内容主要内容项目项目6 6-4-4 显示仪表的选型显示仪表的选型项目项目6 6-3 -3 无纸记录仪无纸记录仪仪表及过程仪表及过程控制控制导入 显示仪表是接收检测元件显示仪表是接收检测元件( (包括敏感元件、传感器、变送器等包括敏感元件、传感器、变送器等) )输出信号，通过适当的处理和转换，以易于识别的形式将被测参数输出信号，通过适当的处理和转换，以易于识别的形式将被测参数表现出来的装置。

2、表现出来的装置。 显示仪表分为模拟式、数字式和屏幕式三大类。还有一类称为显示仪表分为模拟式、数字式和屏幕式三大类。还有一类称为记录仪的特殊显示装置。记录仪的特殊显示装置。 近年来，随着计算机多媒体技术的快速发展，利用计算机来取近年来，随着计算机多媒体技术的快速发展，利用计算机来取代实际的显示仪表，形成了所谓的虚拟显示仪表的概念。代实际的显示仪表，形成了所谓的虚拟显示仪表的概念。 仪表及过程仪表及过程控制控制项目6-1 模拟式显示仪表定义： 模拟式显示仪表是以指针与标尺间的相对位移量或偏转角来指示被测参数连续变化的显示仪表。 优缺点： 结构简单、工作可靠、价格低廉、易于反映被测参数的变化趋势，然

3、而，也具有准确度较低、线性刻度较差、信息能量传递效率低、灵敏度不高等缺点。 仪表及过程仪表及过程控制控制一、 自动平衡式电子电位差计 电位差计是一种典型的平衡式测量仪表，能与输出信号为电势(电压)的各种检测元件配合，用于测量和显示被测参数。仪表及过程仪表及过程控制控制(1) 工作原理 调整滑动触点A的位置，改变UAB的数值达到UAB = Et时，I0=0，检流计指针停在零位上，这时滑动触点A在标尺上所指示的UAB的数值就是被测电势Et的值。电位差计的测量原理电位差计的测量原理 仪表及过程仪表及过程控制控制热电偶热电偶放大器放大器可逆电机可逆电机指示机构指示机构调节机构调节机构记录机构记录机构测

4、量桥路测量桥路同步电机同步电机电子电位差计原理方框图电子电位差计原理方框图 热电偶输入的直流电势与测量电路端口的直流电压进行比较，电压差值（即不平衡电压）经过放大器放大后，输出足以驱动可逆电机的功率，推动可逆电机带动指示、记录机构，同时还带动测量电路的滑线电阻的滑触点，改变滑触点在滑线电阻中的位置, 直到测量电路新的端口电压与输入电势平衡为止。 仪表及过程仪表及过程控制控制(2) 测量桥路分析 具有两个支路的测量原理线路具有两个支路的测量原理线路 在此电路中ab两点的电位差：Uab = Uac Ubc。当Uac Ubc时，Uab为正值；当Uac 0，经放大器A放大后，驱动可逆电机M，使滑线电阻

5、上的滑触头a向左面移动，使Rt所在桥臂电阻减小，直到上面等式成立，Uab=0，则可逆电机停止转动，桥路达到了新的平衡。反之Uab Rt0，故被测温度处于任一值时，都有：IIRRERREIt201所以ttRIRRIU)(0仪表及过程仪表及过程控制控制例:用Cu50铜电阻测温时，若所测温度为050，则电阻变化值R t = 10.70，为了显示“50”的数字值，可这按以下方法进行：设数字仪表的分辨力为100V，即末位跳一个字需要100V的输入信号，那么满度显示“50”时，就需要50 100 = 5 mV的信号，即电阻值变化10.70 时，应该产生5 mV的信号，于是根据式(8-1)可得：mA47.

6、070.105tRUI 该I值可通过适当选取E或R来得到，当仪表的分辨率或显示位数改变时，桥路参数也要适当予以调整。仪表及过程仪表及过程控制控制2、电势信号的标度变换 当数字式显示仪表配热电偶时，以热电势作为输入信号，若热电势在仪表规定的输入信号范围以内，则可将信号送入仪表中，通过适当选取前置放大器的放大倍数来实现标度变换。仪表及过程仪表及过程控制控制例如，有一配K分度号热电偶的数字测温仪表，满度显示为“1023”。此时放大器的输出为4V，而该热电偶1000时的电势值为41.27mV，通过选取前置放大器的放大倍数来实现其标度变换：数字仪表显示“1023”时，前置放大器须提供4V电压，若显示“1

7、000”时，则前置放大器提供4000 / 1023 1000 = 3910 mV的电压。而此时热电偶的热电势是41.27 mV，故前置放大器的放大倍数K应该是3910 / 41.27 = 94.7，才能保证放大器的输出为3910 mV，这样就能保证数字仪表的显示正好表示温度值。但这里没有考虑热电势和温度之间的非线性关系，因而精确度不高。仪表及过程仪表及过程控制控制3、电流信号的标度变换 当数字显示仪表与具有标准输出的变送器配套使用时，可用简单的电阻网络实现标度转换。即将变送器输出的标准直流毫安信号转换为规格化电压信号。电流信号的标度变换电流信号的标度变换仪表及过程仪表及过程控制控制4、频率信号

8、的标度变换 数字仪表的输入为频率信号（如涡轮流量计的输出）时，可以采用频率一电压转换器，将频率转换为电压；也可采用计数器累积的办法来实现标度变换。由于频率计数的办法较容易实现，所以对频率信号的标度变换通常是在数字部分用乘系数的办法来解决。仪表及过程仪表及过程控制控制(2) 数字量标度变换 数字量标度转换是在A/D转换之后，进入计数器前，通过系数运算实现的。进行系数运算，即乘以(或除以)某系数，扣除多余的脉冲数，可使被测物理量和显示数字值的单位得到统一。随着集成电路技术的发展，目前已研制出了集成数字运算器，其转换精度与速度均大为提高。仪表及过程仪表及过程控制控制项目6-3 无纸记录仪 无纸记录仪

9、采用常规仪表的标准尺寸，是简易的图像显示仪表，属于智能仪表范畴。 以CPU为核心，内有大容量存储器RAM，可以存储多个过程变量的大量历史数据。可以直接在屏幕上显示出过程变量的百分值、工程单位当前值、变量历史变化趋势曲线、过程变量报警状态、流量累积值等。提供多个变量值显示的同时，还能够进行不同变量在同一时间段内变化趋势的比较，便于进行生产过程运行状况的观察和故障原因分析。仪表及过程仪表及过程控制控制一、无纸记录仪的基本结构 无纸记录仪的结构原理框图如图所示。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。无纸记录仪结构原理图无纸记录仪结构原理图 仪表及过程仪表及过程控制控制

10、二、画面显示和按键操作 无纸记录仪的操作画面可以充分发挥其图像显示的优势，实现多种信息的综合显示。无纸记录仪的显示内容如下：（1）实现过程变量的数字形式双重显示，即同一变量，既能以工程单位数值显示，又能以百分量显示，便于变量的监视；（2）能够显示变量的实时趋势和历史趋势图，通过时间选择，可查看变量在一定时间内变化状况；（3）以棒图形式显示变量的当前值和报警限设定值，便 于远距离观察； （4）对各通道变量的报警情况进行突出显示。 仪表及过程仪表及过程控制控制三、组态操作 借助于记录仪本身携带的组态软件，根据组态界面提出的组态项目的内容，进行具体的项目选择和相应参数的填写，完成界面显示的设定和修改

11、。 无纸记录仪的组态界面简单明了，操作方便。在记录仪内部备有组态显示切换插针，将插针插到组态针座位置即可进入组态界面，拔下插针即进入显示画面。 仪表及过程仪表及过程控制控制项目6-4 显示仪表选型一、一般原则 (1) 显示仪表的选型，应符合总的仪表选型原则，并注意到仪表装盘后能监控方便、实用、美观。(2) 显示仪表功能的选用应符合下列原则：(b) 对需要了解其变化趋势的变量，宜设自动记录。(c) 对可能影响生产或安全的变量，宜设报警。 (d) 要求计量或经济核算的变量，宜设积算。 (a) 对工艺过程影响不大，但需经常监视的变量，宜设指示；仪表及过程仪表及过程控制控制(3) 仪表精确度应按工艺过

12、程的要求和变量的重要程度选定。一 般指示的精确度不应低于1级，记录的精确度不应低于1.5级。(4) 仪表刻度或量程示值的使用范围如下： 对于0100线性刻度的模拟显示仪表，变量的正常值宜使用在刻度为5070的范围，最大值可用到90，刻度10以下不宜使用。液位正常值一般用在刻度50左右。对于010方根刻度的模拟显示仪表，变量的正常值宜使用在刻度为78.5的范围内，最大值可用到9.5，刻度3以下不宜使用。对于数字显示仪表，变量的最大示值、最小示值必须在量程示值范围之内。仪表及过程仪表及过程控制控制二、指示、记录仪表选型要求 (1) 在控制室仪表盘安装的仪表，宜选用矩形表面的仪表。需要密集安装时，宜

13、选用小型仪表；需要显示醒目时，宜选用大、中型仪表。在现场仪表盘安装的仪表，亦可选用圆形表面仪表。(2) 指示仪、记录仪的量程，一般按正常生产条件选取，需要时还应包括开停车、生产故障及事故等状态下预计的变量变动范围。(3) 要求显示速度快、示值精确度高、读数直接而方便，要求在测量范围内量程可任意压缩、迁移，或要求对输入信号作线性处理等变换，或要求对变量作显示的同时兼作变送输出等，均可选用数字显示仪表。要求作复杂数字运算的，应选用带微处理器的智能型仪表。仪表及过程仪表及过程控制控制(4) 工艺过程中的重要变量需要记录时，宜选用单笔或双笔记录仪。相关的多个变量需要记录时，可采用多通道（笔式或无笔式）

14、记录仪。在多个变量中，根据生产过程要求需要随时选择其中几个进行记录时，可采用选点切换器与记录仪配合，作选点记录。多个变量，在记录纸上能明显区分的可采用打点式记录，不易明显区分的宜采用数字式记录。(5) 两个或多个变量的记录仪，可根据被测变量的类别和量程分别选取单一刻度、双重或多重刻度记录纸及标尺。(6) 为了醒目、形象化，指示仪、记录仪可选用或附设色带、光柱显示。特别是对于物位显示，采用色带或光柱显示更为方便。仪表及过程仪表及过程控制控制(7) 为了提高分辨率，可选用带量程切换装置的显示仪表。(8) 为了减小读数的误差，可选用带量程扩展的显示仪表。(9) 记录间歇性生产过程的变量，可选用带自动变速和自动开停装置的记录仪表，以节省记录纸。(10) 要求对一个或多个变量作高速、精确记录时，可选用带微处理器记录仪。当需要变速、变量程、调节、报警、制表打印等多种附加功能时，宜选用带微处理器的可编程序（模拟数字）混合型记录仪。 (11) 采用选点方式作多点显示的仪表，其切换装置的切换点数宜留有备用量。仪表及过程仪表及过程控制控制三、报警及巡回检测仪表选型要求 指示仪表及记录仪表可根据需要选用带有报警功能的品种。(2) 多点切换的指示、记录仪表，需要增设报警功能时，对多机组设定值相同的变