發(fā)展數(shù)字顯示儀輔助功能

        進入90年代以后，由于微電子技術的發(fā)展，新型多功能數(shù)字顯示儀層出不窮。其穩(wěn)定的質量、較高的精度、多種多樣的輔助功能及低廉的價格已贏得用戶的青睞，它不僅*取代了動圈式儀表和力矩電機式儀表，成為一種應用zui廣泛的顯示儀表，而且以其豐富的輔助功能替代了一部分電動單元組合儀表。

　　由于這種應用現(xiàn)象的出現(xiàn)，在70年代、80年代里*由電動單元組合儀表構成的系統(tǒng)已經(jīng)很難看到，更多的則是由電動單元組合儀表和數(shù)字顯示儀組成的混合系統(tǒng)。

　　這是我們經(jīng)歷的又一螺旋式上升的事物發(fā)展過程：多功能基地式儀表一單元組合儀表一多功能數(shù)字顯示儀。

　　電動單元組合儀表將儀表的功能分得很細，如運算功能就分成加減器、乘除器、開方器、積算器；輔助功能分得更多，如配電器、安全柵、操作器、信號限制器、信號阻尼器、信號倒相器、信號選擇器、信號隔離器、阻抗轉換器、電源箱等等。

　　這種思路在當時是正確的，因為誕生電動單元組合儀表的60年代還采用分立元件，實現(xiàn)一項功能要用到一堆元件。功能分細，一臺儀表的結構就不太復雜，維護也方便。

　　而到了90年代，實現(xiàn)一項功能更多的是用軟件，通常編寫一段程序就可以完成一項功能，因此數(shù)字顯示儀擁有多項輔助功能就不足為奇了。

　　以下結合我們在工程設計中的實踐，介紹數(shù)字顯示儀作為電動單元組合儀表的具體應用。

　　2 變送器、轉換器

　　數(shù)字顯示儀與提供熱電偶、熱電阻、霍爾變送器、電阻遠傳壓力表之類非標準信號的檢測元件相連時，除了可以顯示相應的工藝參數(shù)值外，還可同時提供隔離的4~20mA（或1~5V）變送輸出。這就相當于數(shù)字顯示儀為熱電偶、熱電阻、霍爾變送器、電阻遠傳壓力表之類非標準信號的檢測元件提供了信號變送功能。

　　當O~10mA信號需要轉換成4~20n1A或1~5V時，或4~20mA＼1~5號需要轉換成0~10mA時，或1~5號要求遠傳需要轉換成4—20mA時，如選用電動單元組合儀表則必須使用電流轉換器或阻抗變換器。

　　如今這一功能也可以由輸入信號O—10mA（或4~20mA、1~5V）并帶相應變送輸出的數(shù)字顯示儀完成。

　　當檢測參數(shù)除在數(shù)字顯示儀上顯示之外，還需將信號轉換成為標準信號供遠程顯示、記錄或供DCS、PLC、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用時，則采用帶變送輸出的數(shù)字顯示儀完成這一功能非常簡單，而且為此投資的費用極少（約100元）。

　　3 指示器

　　4—20mA＼1—5號的顯示在電動單元組合儀表中是采用尺寸統(tǒng)一（如早期DDZ—皿型為80x160x630）的指示器，體積大、精度低（約為1％）、價格貴（數(shù)干元一臺）、刻度及量程無法改變。

　　新型數(shù)字顯示儀如用80x160面板尺寸，深度zui短僅為80，還可改用160×80、96×48的橫表或96×96、72×72、48×48的方表，配置方便；使用靈活，量程可以任意設定、遷移，互換性好；精度高（部分為O．5級，通常為0．2級，少數(shù)可達O．1級）；價格低（基型產(chǎn)品為數(shù)百余元）。正因為如此，電動單元組合儀表中的指示器現(xiàn)在已經(jīng)很少見了。

　　電動單元組合儀表中的比例積算器、開方積算器也歸在指示器中，它也可以用帶流量積算功能的數(shù)字顯示儀取代。此時數(shù)字顯示儀完成相當于指示器加積算器兩者（需要時還可代替開方器）的功能，既可以顯示瞬時流量，又可以8。12位數(shù)字顯示累積量代替電動單元組合儀表中積算器的6位機械計數(shù)器，其計數(shù)容量及運行可靠性也遠遠高于電動單元組合儀表中的比例積算器、開方積算器。

　　4 調節(jié)器

　　像動圈式儀表和力矩電機式儀表一樣，數(shù)字顯示儀也可以帶PID調節(jié)功能，而且控制功能豐富，控制輸出類型多，所以除了按傳統(tǒng)習慣將一些重要回路、復雜回路仍采用電動單元組合儀表的調節(jié)器或隨后問世的可編程序調節(jié)器外，有相當一部分一般回路的調節(jié)可以用帶PID調節(jié)功能的數(shù)字顯示儀來完成。

　　帶UD調節(jié)功能的數(shù)字顯示儀通常有以下控制輸出類型：O—10mA、4—20mA、O—20mA輸出；0-5V、O-10V、1-5V輸出；繼電器時間比例輸出；固態(tài)繼電器脈沖時間比例輸出；單相可控硅過零觸發(fā)輸出；三相可控硅過零觸發(fā)輸出；單相可控硅移相觸發(fā)輸出；三相可控硅移相觸發(fā)輸出；位置比例輸出（可使用兩組繼電器開關分別控制閥門電機正反轉，并可省去伺服放大器）。

　　由此可見，控制輸出類型遠比電動單元組合儀表調節(jié)器多種多樣，或者說，原來需要在電動單元組合儀表調節(jié)器的輸出信號后再增加的可控硅電壓調節(jié)器、伺服放大器，現(xiàn)在都可能省去；而且控制輸出類型可以設定，通常0-10mA輸出、4—2mA輸出、0-20mA輸出、0-5V輸出、0-10V輸出、1—5V輸出是可以自由設定。

　　有的產(chǎn)品是通過輸出模塊選擇輸出類型，如福建東輝公司XMT、廈門宇光公司AI系列帶控制功能的數(shù)字顯示儀；有些產(chǎn)品，如廈門安東公司的LU—606、IU—660帶控制功能的數(shù)字顯示儀則一臺表同時可帶0。10mA輸出、4-20mA輸出、0-20mA輸出、繼電器時間比例輸出、單相可控硅過零觸發(fā)輸出、單相可控硅移相觸發(fā)輸出，用戶可根據(jù)使用要求自行組態(tài)設定即可，這類數(shù)字顯示儀可以說是帶輸出的。

　　部分數(shù)字顯示儀P、I、D參數(shù)的設定范圍也大于老式電動單元組合儀表調節(jié)器P、I、D參數(shù)的設定范圍，如DTL—121調節(jié)器的P＝1-200％，I＝0．1-25min．D=O．05-5min，而像福建東輝公司XMT系列帶控制功能的數(shù)字顯示儀的P=l-1000％，I=O.01-150min．D＝0-60min。

　　因為年代不同，數(shù)字顯示儀現(xiàn)在的PID控制功能已經(jīng)增加了模糊控制、PID參數(shù)自整定、自學習等功能及無超調、無欠調的優(yōu)良控制特性，使帶PID調節(jié)功能數(shù)字顯示儀這類簡易型調節(jié)器的檔次提高、控制功能改善、操作使用方便。

　　5 電源箱、配電器

　　在以往工程設計中，不管電動單元組合儀表應用多或少，即使只有一個回路也要選用24V電源箱、配電器與顯示儀、變送器配套。

　　我們可選帶配電功能的數(shù)字顯示儀向變送器提供24V直流電源，從而省去電源箱、配電器，其接線見圖圖1，各儀表間的6根連接線已簡化成2根線，因此使盤內接線減少三分之二，設備價格也相應大幅度下降。

　　如果需要，還可再選變送輸出功能，可使數(shù)字顯示儀像配電器一樣提供隔離的1—5V或4—20rnJL輸出信號。

　　6 運算類儀表

　　開方是很多數(shù)字顯示儀具有的功能，它可以對標準信號（1-5V、0—5V、4。20mA、0—20mA、0-10mA）進行開方運算，并將運算結果在數(shù)字顯示儀上顯示。有個別數(shù)字顯示儀（如福建福光百特公司的XMZ—5000、6000。數(shù)字顯示儀還可對一些非標準信號進行開方運算）。電動單元組合儀表中一臺開方器的功能就這樣輕松地被帶開方功能的數(shù)字顯示儀所替代了，而且數(shù)字顯示儀的開方運算精度遠遠高于模擬開方器的運算精度。

　　一部分帶流量積算功能的數(shù)字顯示儀有3個模擬輸入，即除了有代表流量的輸入信號外，還有代表溫度、壓力的輸入信號。這些信號在數(shù)字顯示儀中可以進行過熱蒸汽、飽和蒸汽、天然氣和一般氣體的溫度、壓力補償運算，而在電動單元組合儀表中這樣的運算還需要增加一臺乘除器才能完成。

　　7 報警給定器

　　當需要對檢測參數(shù)越限狀況做出判斷時，在電動單元組合儀表中還需要選用報警給定器。這一功能也可由帶報警功能的數(shù)字顯示儀來完成，電動單元組合儀表中的報警給定器一般只有上下兩個報警限，而一部分帶報警功能的數(shù)字顯示儀可有上上、上、下、下下4個報警限。

　　還有一些產(chǎn)品增加了報警接點延時功能、偏差報警功能、值報警功能、上電免除報警功能、傳感器斷線報警功能等。

　　8 阻抗轉換器、信號隔離器

　　電動單元組合儀表中一部分配電器的4—20mA輸出信號的負載電阻只有1000，如果在系統(tǒng)中接人250Ω的負載電阻以轉換成1—5V，信號往往不能正常工作，這時需要增加阻抗轉換器或信號隔離器，以增加信號帶負載的能力。

　　如選用帶變送輸出的數(shù)字顯示儀，則一方面可以進行信號隔離，另一方面可以將信號的負載電阻增加到500Ω以上，從而起到阻抗轉換及信號隔離的作用。由于數(shù)字顯示儀4—20mA輸入時往往也采用250Gz的轉換電阻，此時可改用10062以下的電阻（如16z電阻），以m號輸人類型重新設定量程范圍，從而解決配電器輸出阻抗小的問題。

　　9 結束語

　　綜上所述，我們在這里可以看到一個十分有趣的現(xiàn)象：數(shù)字顯示儀本來不屬于電動單元組合儀表，它是另一類簡易型儀表，但它不墨守成規(guī)，而是以電動單元組合儀表中各類儀表的功能為目標，選用的微處理器來實現(xiàn)這些功能，由此發(fā)展了豐富多樣的數(shù)字顯示儀輔助功能。

　　也正是由于數(shù)字顯示儀具備了這些功能，所以在相當一部分場合數(shù)字顯示儀已經(jīng)取代了部分電動單元組合儀表，構成由電動單元組合儀表和數(shù)字顯示儀組成的混合系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)同純電動單元組合儀表組成的系統(tǒng)功能相比，系統(tǒng)更簡單，接線更少，投資更省，或許功能更強。