1、,自动化仪表,主讲人: 赵旎,洛阳理工学院电气工程自动化系,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。,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,4,1.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
2、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,5,2.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,6,3.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,7,
3、5.1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,5.1自动平衡电子电位差计,10,2.自动电子电位差计的测量桥路,图5-3 XW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
4、测量范围与所采用的热电偶分度号来决定。,11,5.1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。,12,5.1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,18,5.2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
5、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。,21,5.2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
6、显示界面,31,5.3 无纸记录仪,无笔、无纸记录仪的特点：, 液晶全动态显示, 并有背光功能。 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。 无纸、无笔、无墨水,无一切机械转动结构,无需日常维护。 精度高：实时显示,0.2%;曲线及棒图显示,0.5%。 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。,32,5.3 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,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
7、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,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
8、)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,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,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ia
9、IICT5 (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
10、苯、醋酸甲脂,IIA,T6 85100,T5 100135,T4 135200,T3 200300,T2 300400,T1450,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80100N/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
11、，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
12、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。,2.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
13、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420mADC信号转换成隔离的且与之成正比的420mADC或15VDC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,（3）操作端安全栅,操作端安全栅是将控制仪表送来的420mADC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
14、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。,(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,420 mA,15 V,420 mA,V出,I入,24V DC,420 mA,稳 压 源,I入,I出,24V DC,24V DC,信号,能源,信号,能源,能源,能源,V30V DC I30mA DC,大作业题目,1、浴池水温控制。 2、电热杯恒温； 3、食用菌烘箱温度控制； 4、恒温土壤加
15、热； 5、计算机CPU风扇自动控制； 6、电饭锅限温控制； 7、热释电红外传感器的灯控器； 8、电子体温计； 9、谷物温度测量仪； 10、电冰箱温度超标指示器； 11、水开告知器；,12、电子皮带秤； 13、水深测量仪； 14、太阳能热水器水位报警器； 15、远距离水位遥测仪； 16、油箱油量检测系统； 17、干簧管式自动水位控制； 18、传感器在小家电中的应用，如控温电熨斗； 19、传感器在厨具中的应用，如自动洗碗机、微波炉等； 20、传感器在洗衣机中的应用； 21、传感器在电冰箱中的应用；,22、传感器在室内空调中的应用； 23、传感器在彩色电视机中的应用； 24、传感器在家庭安全方面的应用，如有害气体报警器； 25、酒精探测仪； 26、烟雾报警器； 27、超声波防失报警器； 28、超声波遥控电源插座； 29、红外线控制玩具汽车； 30、金属探测器（利用接近传感器）。,参考书目：,1、传感器工作原理与应用实例； 2、传感器实用装置制作集锦； 3、传感器实际应用电路设计； 4、传感器应用制作入门； 5、传感器与自动检测技术。,END,
