1、 主講人主講人:自動化儀表自動化儀表5 顯示儀表顯示儀表 v 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表v 自動平衡電子電位差計自動平衡電子電位差計v 電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋v 新型顯示儀表新型顯示儀表v 無紙記錄儀無紙記錄儀v 虛擬顯示儀表虛擬顯示儀表1目錄：目錄：概述概述 凡能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進行指示、記錄或凡能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進行指示、記錄或累積的儀表。累積的儀表。模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表數(shù)字顯示儀表數(shù)字顯示儀表新型顯示儀表新型顯示儀表2模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 顯示儀表直接接收檢測元件及變送器或傳感器的顯示儀表直接接收檢測元件及變送器或傳感器的輸出信號，連續(xù)地顯示、記錄生產(chǎn)

2、過程中各個被測參數(shù)輸出信號，連續(xù)地顯示、記錄生產(chǎn)過程中各個被測參數(shù)的變化情況。按顯示方式不同，現(xiàn)實儀表分為模擬式、的變化情況。按顯示方式不同，現(xiàn)實儀表分為模擬式、數(shù)字式和圖像式三種。數(shù)字式和圖像式三種。3顯示儀表模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 41.1.動圈式顯示儀表動圈式顯示儀表 動圈表可以與熱電偶動圈表可以與熱電偶、熱電阻、壓力變送器、差壓變送器及、熱電阻、壓力變送器、差壓變送器及 流量變送器相配合，用流量變送器相配合，用 來指示工業(yè)對象的溫度、壓力和流量參數(shù)，也可以對直流毫伏信號進行顯示。各種被測來指示工業(yè)對象的溫度、壓力和流量參數(shù)，也可以對直流毫伏信號進行顯示。各種被測參數(shù)只要通過傳感器

3、或變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，就可由動圈表直接進行顯示。在動參數(shù)只要通過傳感器或變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，就可由動圈表直接進行顯示。在動圈表中增加一些附加控制電路，還可以實現(xiàn)報警及控制功能。圈表中增加一些附加控制電路，還可以實現(xiàn)報警及控制功能。 動圈表型號意義：動圈表型號意義： XCZ：顯示、磁電、指示：顯示、磁電、指示 XCT：顯示、磁電、控制：顯示、磁電、控制使用時的注意事項：使用時的注意事項： 注意配套使用；注意配套使用； 適當調(diào)整外接電阻；適當調(diào)整外接電阻； 運輸時，短路保護。運輸時，短路保護。動圈式顯示儀表模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 52.2.自動平衡式顯示儀表自動平衡式顯示儀表自動

4、平衡顯示儀表工作原理圖自動平衡顯示儀表工作原理圖自動平衡式顯示儀表模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 63.3.聲光式顯示儀表聲光式顯示儀表 聲光式顯示儀表是以聲音或光柱的變化反映被測參數(shù)超越極限或模擬顯示被測參數(shù)的連續(xù)變化的儀表。XXS-10XXS-10型閃光報警儀型閃光報警儀模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 75.15.1自動平衡電子電位差計自動平衡電子電位差計 電位差計是用來測量電勢或電位的,當它與熱電偶配合時,可以用來測量和顯示溫度。8自動平自動平衡式顯示儀表衡式顯示儀表9圖5-1 電子電位差計原理圖 電子電位差計既保持了手動電位差計測量精度高的優(yōu)點，電子電位差計既保持了手動電位差計測量精度高的

5、優(yōu)點，而且無須用手去調(diào)節(jié)就能自動指示和記錄被測溫度值。而且無須用手去調(diào)節(jié)就能自動指示和記錄被測溫度值。 結(jié)論結(jié)論熱電偶測量橋路放大器可逆電機指示機構(gòu)記錄機構(gòu)同步電機穩(wěn)壓電源圖5-2 電子電位差計原理方框圖5.15.1自動平衡電子電位差計自動平衡電子電位差計10圖5-3 XW系列電位差計測量橋路原理圖5.15.1自動平衡電子電位差計自動平衡電子電位差計橋路中各電阻的作用橋路中各電阻的作用 改變滑動觸點在 RP上的位置,可以產(chǎn)生不同的橋路輸出電壓以平衡熱電偶的熱電勢。 RG的大小取決于測量下限的高低。 RM是決定儀表量程大小的電阻。它的大小由儀表測量范圍與所采用的熱電偶分度號來決定。 115.15

6、.1自動平衡電子電位差計自動平衡電子電位差計 降低了測量誤差。nPGRRIER14 把上支路的工作電流限定在4mA。（5-1）(6)下支路限流電阻R3 它與R2配合，保證了下支路回路的工作電流為2mA。 223RIER（5-2）125.15.1自動平衡電子電位差計自動平衡電子電位差計5.25.2電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋12利用平衡電橋來測量熱電阻變化。利用平衡電橋來測量熱電阻變化。圖5-4 平衡電橋 當被測溫度為下限時，Rt有最小值Rt0，滑動觸點應(yīng)在RP的左端，此時電橋的平衡條件是4230RRRRRPt（5-3） 滑動觸點B的位置就可以反映電阻的變化，亦即反映了溫度的變化。并且可以看

7、到觸點的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。 結(jié)論結(jié)論142130rRRrRRRRPtt當被測溫度升高后的平衡條件是（5-4）ttRRRRrrRRrRR323112313用式（5-4）減式（5-3），則得（5-5）185.25.2電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋19圖5-7 電子平衡電橋原理方框圖 為了準確地指示出被測溫度的數(shù)值，將熱電阻的連接采用三線制接法，并加外接調(diào)整電阻。 圖5-6 自動平衡電橋工作原理5.25.2電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋20與這兩種儀表配套的測溫元件（熱電偶、熱電阻）在外形結(jié)構(gòu)上十分相似。 儀表的外形及其組成：如放大器、可逆電機、同步電機及指示記錄部分都是完全相同的。

8、 5.25.2電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋它們測量的電量形式不相同。兩者的作用原理不同。測溫元件與測量橋路的連接方式不同。當用熱電偶配電子電位差計測溫時，其測量橋路需要考慮熱電偶冷端溫度的自動補償問題；而用熱電阻配電子平衡電橋測溫時，則不存在這個問題。215.25.2電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋5.3 5.3 無紙記錄儀無紙記錄儀30 以CPU為核心采用液晶顯示的記錄儀，直接把記錄信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后，送到隨機存儲器加以保存，并在大屏液晶顯示屏上加以顯示。 圖5-8 無筆、無紙記錄儀的原理方框圖無紙記錄儀有紙記錄儀無紙記錄儀顯示界面315.3 5.3 無紙記錄儀無紙記錄儀無筆、無紙記錄

9、儀的特點： 液晶全動態(tài)顯示, 并有背光功能。 輸入信號多樣化,并以工業(yè)專用微處理器 CPU為核心,從而實現(xiàn)了高性能、多回路的監(jiān)測,并隨意放大、縮小地顯示在顯示屏上。 無紙、無筆、無墨水,無一切機械轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu),無需日常維護。 精度高：實時顯示,0.2%;曲線及棒圖顯示,0.5%。 具有與上位機通訊的標準,可靠性高,價格與一般記錄儀相仿。 325.3 5.3 無紙記錄儀無紙記錄儀5.55.5虛擬顯示儀表虛擬顯示儀表 33采樣開關(guān)模數(shù)轉(zhuǎn)換個人計算機實時數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)計算處理多媒體顯示顯示模式輸入通道輸入通道插卡圖5-9 虛擬顯示儀表原理框圖虛擬顯示儀表的特點有: 使用簡單方便。 結(jié)構(gòu)簡單。 性能優(yōu)越。

10、34智能顯示儀表智能顯示儀表5.55.5虛擬顯示儀表虛擬顯示儀表6 6 儀表防爆的基本知識儀表防爆的基本知識氣動儀表從本質(zhì)上來說具有防爆性能（不可能產(chǎn)生氣動儀表從本質(zhì)上來說具有防爆性能（不可能產(chǎn)生火花）。火花）。電動儀表必須采取必要的防爆措施才具有防爆性能。電動儀表必須采取必要的防爆措施才具有防爆性能。原因：在某些生產(chǎn)現(xiàn)場存在著各種易燃、易爆氣體原因：在某些生產(chǎn)現(xiàn)場存在著各種易燃、易爆氣體（煉油、化工等生產(chǎn)現(xiàn)場）。安裝在這種危險（煉油、化工等生產(chǎn)現(xiàn)場）。安裝在這種危險場所的儀表如果產(chǎn)生火花，就容易引起爆炸，場所的儀表如果產(chǎn)生火花，就容易引起爆炸，因而必須具有防爆性能。因而必須具有防爆性能。6.

11、1 防爆儀表的標準防爆儀表的分類防爆儀表的分類 防爆儀表的分級和分組防爆儀表的分級和分組 防爆儀表的標志防爆儀表的標志國家標準國家標準GB3836.1GB3836.1爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求iaIICT5iaIICT5，iaIICT6iaIICT6，dIIBT3dIIBT3防爆儀表的分類S特殊型 n無火花型 q充沙型 O充油型 P正壓型 i本質(zhì)安全型 e增安型 d隔爆型 按照國標按照國標GB3836.1GB3836.1規(guī)定，防爆電氣設(shè)備分為兩大類：規(guī)定，防爆電氣設(shè)備分為兩大類： I I 類：煤礦井下用電氣設(shè)備類：煤礦井下用電氣設(shè)備 IIII類：工廠用電氣

12、設(shè)備類：工廠用電氣設(shè)備IIII類類( (工廠用工廠用) )電氣設(shè)備又分為電氣設(shè)備又分為8 8種類型。其標志如下：種類型。其標志如下： 在爆炸性氣體或蒸汽中使用的儀表，引起爆在爆炸性氣體或蒸汽中使用的儀表，引起爆炸主要有兩方面原因：炸主要有兩方面原因：2.2.儀表過高的表面溫度儀表過高的表面溫度IIII類類( (工廠用工廠用) )防爆儀表的分級和分組就是針對防爆儀表的分級和分組就是針對上述兩個方面進行的。上述兩個方面進行的。1.1.儀表產(chǎn)生能量過高的電火花或儀表內(nèi)部儀表產(chǎn)生能量過高的電火花或儀表內(nèi)部因故障產(chǎn)生的火焰通過表殼的縫隙引燃儀因故障產(chǎn)生的火焰通過表殼的縫隙引燃儀表外的氣體或蒸汽表外的氣體

13、或蒸汽防爆儀表的分級0.45MICR 0.5dmax II C 0.8MICR0.45 0.9 dmax0.5 II B MICR0.8 dmax0.9 II A MICR dmax (mm) 級別根據(jù)：最大試驗安全間隙根據(jù)：最大試驗安全間隙d dmax max 或或 最小點燃電流的比值最小點燃電流的比值MICRMICR根據(jù)：儀表最高表面溫度根據(jù)：儀表最高表面溫度450T1300T2200T3135T485100最高表面溫度T6T5溫度組別儀表的最高表面溫度儀表的最高表面溫度= =實測最高表面溫度實測最高表面溫度實測時環(huán)境溫度實測時環(huán)境溫度 + +規(guī)定最高環(huán)境溫度規(guī)定最高環(huán)境溫度防爆儀表的標志

14、防爆儀表的防爆標志為防爆儀表的防爆標志為“”；儀表的防爆等級標志的順序為：；儀表的防爆等級標志的順序為：。儀表常見的防爆等級有。儀表常見的防爆等級有iaIICT5 ( (iaIICT6) )和和dIIBT3二種。前二種。前者表示者表示II類本質(zhì)安全型類本質(zhì)安全型ia等級等級C C級級T5T5組；后者表示組；后者表示II類隔爆型類隔爆型B B級級T3T3組。組。防爆儀表的分級與分組，與易燃易爆氣體或蒸汽的分級和分組是相對應(yīng)的。防爆儀表的分級與分組，與易燃易爆氣體或蒸汽的分級和分組是相對應(yīng)的。 硝酸乙脂硝酸乙脂 二硫化碳二硫化碳 乙炔乙炔 氫、水煤氣氫、水煤氣 IIC IIC 乙醚、乙醚、二乙醚二

15、乙醚 二甲醚、丙烯二甲醚、丙烯醛、碳化氫醛、碳化氫 環(huán)氧丙烷、丁二環(huán)氧丙烷、丁二烯、乙烯烯、乙烯 丙烯脂、二甲醚、環(huán)丙烯脂、二甲醚、環(huán)丙烷、市用煤氣丙烷、市用煤氣 IIB IIB 亞硝酸乙亞硝酸乙脂脂 乙醛、乙醛、三甲胺三甲胺 環(huán)乙烷、戊烷、環(huán)乙烷、戊烷、己烷、庚烷、己烷、庚烷、辛烷、汽油、辛烷、汽油、煤油、柴油、煤油、柴油、戊醇、己醇、戊醇、己醇、環(huán)乙醇環(huán)乙醇 乙醇、丁醇、丁乙醇、丁醇、丁烷、醋酸丁脂、烷、醋酸丁脂、醋酸戊脂、環(huán)戊醋酸戊脂、環(huán)戊烷、丙烯、乙苯、烷、丙烯、乙苯、甲醇、丙醇甲醇、丙醇 甲烷、氨、乙烷、丙甲烷、氨、乙烷、丙烷、丙酮、苯、甲苯、烷、丙酮、苯、甲苯、一氧化碳、丙烯酸、一

16、氧化碳、丙烯酸、甲脂、苯乙烯、醋酸甲脂、苯乙烯、醋酸乙脂、醋酸、氯苯、乙脂、醋酸、氯苯、醋酸甲脂醋酸甲脂 IIA IIA T6T68585100100 T5T5100100135135 T4T4135135200200 T3T3200200300300 T2T2300300400400 T1450T1450 組別組別 過程控制儀表的防爆措施過程控制儀表主要有過程控制儀表主要有: : 隔爆型防爆儀表隔爆型防爆儀表 本質(zhì)安全型防爆儀表本質(zhì)安全型防爆儀表 隔爆型防爆儀表隔爆型防爆儀表特點：特點：儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內(nèi)儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內(nèi) 防爆措施：防爆措施：v采用耐

17、壓采用耐壓8080100N/cm100N/cm2 2以上的表殼以上的表殼v表殼外部的溫升不得超過由易爆性氣體或蒸汽表殼外部的溫升不得超過由易爆性氣體或蒸汽的引燃溫度所規(guī)定的數(shù)值的引燃溫度所規(guī)定的數(shù)值v表殼接合面的縫隙寬度及深度，應(yīng)根據(jù)它的容表殼接合面的縫隙寬度及深度，應(yīng)根據(jù)它的容積和易爆性氣體的級別采用規(guī)定的數(shù)值積和易爆性氣體的級別采用規(guī)定的數(shù)值使用注意：使用注意：* *揭開儀表表殼后，將失去了防爆性能揭開儀表表殼后，將失去了防爆性能 * *長期使用會逐漸降低防爆性能長期使用會逐漸降低防爆性能 本質(zhì)安全型防爆儀表v正常狀態(tài)指在設(shè)計規(guī)定條件下的工作狀態(tài)，故障狀態(tài)正常狀態(tài)指在設(shè)計規(guī)定條件下的工作狀

18、態(tài)，故障狀態(tài)指電路中非保護性元件損壞或產(chǎn)生短路、斷路、接地指電路中非保護性元件損壞或產(chǎn)生短路、斷路、接地及電源故障等情況。及電源故障等情況。v本質(zhì)安全型防爆儀表也稱安全火花型防爆儀表。這種儀本質(zhì)安全型防爆儀表也稱安全火花型防爆儀表。這種儀表，在正常狀態(tài)下或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱表，在正常狀態(tài)下或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不會引起規(guī)定的易爆性氣體混合物爆炸。效應(yīng)均不會引起規(guī)定的易爆性氣體混合物爆炸。本質(zhì)安全型本質(zhì)安全型iaia和和ibib兩個等級分別表示：兩個等級分別表示： 在正常工作、一個故障和兩個故障時均不能在正常工作、一個故障和兩個故障時均不能點燃爆炸性氣體混合物的電

19、氣設(shè)備。點燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備。 在正常工作和一個故障時不能點燃爆炸性氣在正常工作和一個故障時不能點燃爆炸性氣體的電氣設(shè)備。體的電氣設(shè)備。6.26.2安全柵安全柵v 安全柵能與各種現(xiàn)場的一次儀表配合，組成本質(zhì)安全防爆安全柵能與各種現(xiàn)場的一次儀表配合，組成本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)，用于現(xiàn)代化工業(yè)的自動化過程控制，廣泛地用于石系統(tǒng)，用于現(xiàn)代化工業(yè)的自動化過程控制，廣泛地用于石油化工、冶金、醫(yī)藥、船舶等領(lǐng)域。可限制危險能量進入油化工、冶金、醫(yī)藥、船舶等領(lǐng)域。可限制危險能量進入不安全場所。不安全場所。安全柵是保證過程控制系統(tǒng)具有安全火花防爆性能的關(guān)健儀表。 6.2 安全柵安全柵安全柵是構(gòu)成的關(guān)鍵儀表，

20、其作用是： 一方面保證信號的正常傳輸 另一方面控制流入危險場所的能量在爆炸性氣體或爆炸性混合物的點火能量以下，以確保系統(tǒng)的安全火花性能。常用的安全柵有兩種：一種是安全柵 一種是安全柵 6.26.2安全柵安全柵6.26.2安全柵安全柵6.2 安全柵齊納式安全柵是基于齊納二極管反向擊穿特性來工作的，其原理線路如圖所示。圖中：VZ1和VZ2為齊納二極管，F(xiàn)U為快速熔斷器，R為限流電阻。 VZ1VZ2RFU危險側(cè)危險側(cè)安全側(cè)安全側(cè)U1Uo 變壓器隔離式安全柵利用變壓器或電流互感器將供變壓器隔離式安全柵利用變壓器或電流互感器將供電電源、信號輸入端和信號輸出端進行電氣隔離，同時電電源、信號輸入端和信號輸出

21、端進行電氣隔離，同時通過電子電路通過電子電路(限能器限能器)限制進入危險場所的能量限制進入危險場所的能量。變壓。變壓器隔離式安全柵分為器隔離式安全柵分為檢測端安全柵檢測端安全柵（輸入式安全柵）和（輸入式安全柵）和操作端安全柵操作端安全柵（輸出式安全柵）兩種。（輸出式安全柵）兩種。（1）檢測端安全柵）檢測端安全柵 檢測端安全柵用于為兩線制變送器進行隔離式供電，檢測端安全柵用于為兩線制變送器進行隔離式供電，并將變送器送來的并將變送器送來的420mADC信號轉(zhuǎn)換成隔離的且與之信號轉(zhuǎn)換成隔離的且與之成正比的成正比的420mADC或或15VDC的信號，而且在故障狀的信號，而且在故障狀態(tài)下，可限制其電流和

22、電壓值，使進入危險場所的能量態(tài)下，可限制其電流和電壓值，使進入危險場所的能量限制在安全額定值以下。限制在安全額定值以下。 (2)(2)結(jié)構(gòu)組成及工作原理結(jié)構(gòu)組成及工作原理IiVo24V DC12567 8輸入端輸入端輸出端輸出端Io420 mA15 V420 mA（3 3）操作端安全柵）操作端安全柵 操作端安全柵是將控制儀表送來的操作端安全柵是將控制儀表送來的420mADC信信號由調(diào)制器利用直流號由調(diào)制器利用直流/交流轉(zhuǎn)換器提供的供電方波轉(zhuǎn)換為交流轉(zhuǎn)換器提供的供電方波轉(zhuǎn)換為交流方波信號交流方波信號, 該信號由信號隔離變壓器隔離后送至解調(diào)該信號由信號隔離變壓器隔離后送至解調(diào)放大器，由解調(diào)放大器將

23、此方波信號重新還原成放大器，由解調(diào)放大器將此方波信號重新還原成4-20mADC信號，經(jīng)限能器送至現(xiàn)場。限能器的作用仍是信號，經(jīng)限能器送至現(xiàn)場。限能器的作用仍是限流和限壓，防止高電壓或大電流進入現(xiàn)場。限流和限壓，防止高電壓或大電流進入現(xiàn)場。IoIi24V DCA1A2B1B27 8輸出端輸出端輸入端輸入端(4)(4)結(jié)構(gòu)組成及工作原理結(jié)構(gòu)組成及工作原理安全柵安全柵 的作用的作用 （1 1）信號的傳輸）信號的傳輸 （2 2）能量的傳輸）能量的傳輸 （3 3）限流、限壓）限流、限壓變送器執(zhí)行器檢測端檢測端安全柵安全柵操作端操作端安全柵安全柵調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器計算機計算機危險場所:現(xiàn)場非危險場所:控制室420 mA15 V420 mAV出出I入入24V DC420 mA穩(wěn)壓源I入入I出出24V DC24V DC信號能源信號能源能源能源V30V DCI30mA DC大作業(yè)題目大作業(yè)題目1 1、浴池水溫控制。、浴池水溫控制。2 2、電熱杯恒溫；、電熱杯恒溫；3 3、食用菌烘箱溫度控制；、食用菌烘箱溫度控制；4 4、恒溫土壤加熱；、恒溫土壤加熱；5 5、計算機、計算機CPUCPU風扇自動控制；風扇自動控制；6 6、電飯鍋限溫控制；、電飯鍋限溫控制；7 7、熱釋電紅外傳感器的燈控器；、熱釋電紅外傳感器的燈控器；8 8、