1、调节器调节器(控制器控制器)被控对象被控对象测量变送环节测量变送环节(传感器、变送器传感器、变送器)+x执行器执行器zeuqyf“”“”在过程控制系统中，显示记录仪表可将被控过程中的参数变化、被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解过程控制系统的变化情况，掌握被控对象的状态，是进行系统控制、工况监视、性能分析以及事故评判等工作所必不可少的环节。显示仪表主要工作在开环和闭环两种模式下，在传统的显示仪表中，前者以动圈式指示仪表为代表；后者以自动平衡显示记录仪表为代表。5.1.1 电子电位差计自平衡显示记录仪表电子电位差计自平衡显示记录仪表 自平衡显示记录仪主要由测量电路、放大器、可逆电
2、机、指示记录机构和调节机构组成。5.1.1 测量桥路的工作原理测量桥路的工作原理 1.桥路各电阻的作用31025.431025.431025.42 测量电流的计算测量电流的计算已知条件：桥路各电阻的计算步骤：（1）根据式（5-1）计算桥路的平均灵敏度。（2）计算下支路电阻 之值：320RRtDotttttCVC0220（3）计算下支路电阻 3R123IVR（4）计算下支路电阻 320RRt（5）计算上支路量程电阻 nnMEIER2190901（6）计算上支路量程电阻 GRnptGRRIIIttER02121100,式中，MBpnpRRRR（7）计算上支路电流 1I41RRRVInpG（8）计算
3、上支路量程电阻 4RnpGRRIVR14计算举例计算举例解：参数计算(1)求C 0405.05552.023.2)0,()0,(),(ttEtEtttECDGDGmV/(2)由式（5-2）求)(22000DtttttCVC)525(2501084.320405.01084.31010405.0333=0.01078(3)由式（5-3）求 3R)1(23IVR67.494)01078.01(21000(4)由式（5-4）求 02tR320RRt33.567.49401078.0(5)由式（5-5）求 MR83.929.33)06.01(90429.3390)21(90901nnMEIER862.
4、883.99083.9909090MnPRR(6)由式（5-6）求 GR15.2862.803.033.54241)(0212100nPtGRRIIItER(7)由式（5-8）求 4R99.238862.815.24100014nPGRRIVR5.1.2 电电桥自动平衡显示记录仪表桥自动平衡显示记录仪表在电桥自动平衡显示记录仪表中，实用测量桥路如图 5.1.3 放大器放大器放大器能将微弱的信号检测出来并放大到足以驱动可逆电机转动的功率，以带动滑线电阻的动触点位移，使电桥趋于平衡，一般常采用调制型直流放大器，其组成框图见图5-5。DDZ-指示记录仪与变送器配合对被测工艺参数进行指示和记录，具有体
5、积小、重量轻、精度高和性能稳定等特点。目前，指示记录仪的类型很多，本节主要介绍磁平衡式指示记录仪的组成结构及其工作原理。5.2.1 仪表仪表的整机构成的整机构成仪表主要由完全相同的测量组件和、记录纸驱动系统和机械连杆部分组成，其组成框图见图5-6 图5-6 DDZ-指示记录仪表的组成框图5.2.2 测量测量组件组件测量组件原理框图见图5-7。它由电压比较器、电压-脉冲转换器、环形脉冲分配器、步进电动机和磁平衡角位移变换器组成。图5-7 测量组件原理框图1比较放大器比较放大器比较放大器电路见图5-8。它将 放大500倍。图5-8 比较放大电路2电压电压/脉冲频率转换器脉冲频率转换器图5-8 电压
6、/脉冲频率转换电路3环形脉冲分配器环形脉冲分配器 环形脉冲分配器由非门、与非门和触发器等数字逻辑元件组成，环形脉冲分配器由非门、与非门和触发器等数字逻辑元件组成，其作用是将电压其作用是将电压/频率转换器输出的尖脉冲转换成相位相差的方波脉频率转换器输出的尖脉冲转换成相位相差的方波脉冲，依次加于步进电机的四个控制绕组，驱动步进电机正转或反转。冲，依次加于步进电机的四个控制绕组，驱动步进电机正转或反转。其原理示意图见图其原理示意图见图5-10。图5-10 脉冲分配器与步进电机绕组接线示意图 4磁平衡式角位移变换器磁平衡式角位移变换器 图5-11 磁平衡式角位移变换器原理框图 5连杆及直线化机构连杆及
7、直线化机构图5-12 连杆和直线化机构示意图及其显示误差曲线6记录纸驱动机构记录纸驱动机构图5-13 记录纸驱动机构组成框图 5.3 现代显示记录仪表现代显示记录仪表 5.3.1 显示记录仪表的发展趋势显示记录仪表的发展趋势 1微机化和数字化微机化和数字化 2显示记录仪表的网络化显示记录仪表的网络化 3显示记录仪表的多媒体化显示记录仪表的多媒体化 5.3.2 全数字式显示记录仪表全数字式显示记录仪表全数字式显示记录仪表由微机单元、输入通道模块、显示及键盘单元、打印单元等部分组成，其原理如图514所示。图5-14 全数字式显示记录仪表组成框图 5.3.3 数字模拟混合显示记录仪表数字模拟混合显示
8、记录仪表图5-15所示是一般数字模拟混合显示记录仪表的组成框图。主要由微机单元、输入单元、输出单元和显示记录单元组成，各单元之间的信号联系由总线（地址总线、数据总线和控制总线）联系起来。图5-15 数字模拟混合显示记录仪表组成框图 5.3.4 虚拟虚拟显示记录仪表显示记录仪表虚拟显示记录仪表是利用个人计算机或工业控制计算机来代替实际的显示记录仪表，除了输入通道模块外，其余工作全部由计算机来完成，组成如图5-16。图5-16 虚拟显示记录仪表的组成 5.4 安全安全栅栅所谓“安全火花”是指其能量不足以构成其周围可燃性介质点火源的“火花”。在正常状态或事故状态下，所产生的火花均为安全火花的仪表，称
9、为安全火花仪表。在DDZ-仪表中属于安全火花型防爆仪表的有：差压变送器类，温度（毫伏）变送器、电/气转换器、电阀门和安全栅。安全火花仪表主要是采取两方面措施，其一，在线路设计上，对于处于危险场所的回路，要选择适当大小的R、L、C，借以限制火花能量，使其只产生安全火花；同时，在较大R、L、C回路中并联二极管以消除不安全火花。其二，是指在仪表品种中增加安全单元安全栅，其作用是对安全场所的高能量进行限制和隔离，使其不致窜到危险场所。5.4.1 安全火花防爆的一般概念安全火花防爆的一般概念5.4.1 安全火花防爆的一般概念安全火花防爆的一般概念由安全火花型防爆仪表所构成的过程控制系统，不一定是安全火花
10、防爆系统。图5-17所示就不是安全火花型防爆系统，图中，分电盘只起到信号的隔离作用和防止控制室直流高压窜入危险场所，分电盘本身不具有限压、限流功能，其防爆等级达不到安全火花型防爆等级。图5-17 非安全火花型防爆系统 5.4.1 安全火花防爆的一般概念安全火花防爆的一般概念图5-18则是安全火花型防爆系统。安全栅除了起到信号隔离作用和防止控制室直流高压窜入危险场所外，更主要的是安全栅具有限压、限流双重作用，能达到安全火花型防爆等级。图5-18 安全火花型防爆系统 5.4.2 安全栅的类型安全栅的类型 1电阻式安全栅电阻式安全栅电阻式安全栅是利用电阻的限流作用，把流入危险场所的能量限制在临界值以
11、下，从而达到安全火花防爆的目的，见图5-19。图5-19 电阻式安全栅 5.4.2 安全栅的类型安全栅的类型 2齐纳式安全栅齐纳式安全栅 齐纳式安全栅是基于齐纳二极管反向击穿性能而工作的，见图5-20，其工作原理简述如下。图5-20 齐纳二极管式安全栅 5.4.2 安全栅的类型安全栅的类型 3中继放大器式安全栅中继放大器式安全栅 利用运算放大器的高输入阻抗来增大串联在输入回路的限流电阻，以实现安全火花防爆，见图5-22。图5-22 中继放大器式安全栅 5.4.2 安全栅的类型安全栅的类型 4光电隔离式安全栅光电隔离式安全栅光电隔离式安全栅的由光电耦合器件、转换器、转换器和限流、限压电路组成，原理见图5-23。图5-23 光电隔离式安全栅原理框图 5.4.2 安全栅的类型安全栅的类型 5变压器隔离式安全栅变压器隔离式安全栅变压器隔离式安全栅通过隔离、限压和限流等措施限制流入危险场所的打火能量，从而保证安全火花性能，原理见图5-24。图5-24 变压器隔离式安全栅 5.4.3 变压器隔离式安全栅变压器隔离式安全栅 1输入式安全栅的工作原理输入式安全栅的工作原理 输入式安全栅的输入信号为安全火花仪表输出的DC420mA信号，线性地转换成DC420mA和DC15V信号，送至安全场所并将安全场所与危险场所隔离开来。原理如下图所示。图5-25 输入式安全栅组成框图
