第四章 其他常用单元仪表 一、安全栅简介 二、显示仪表简介.

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1 第四章 其他常用单元仪表 一、安全栅简介 二、显示仪表简介

2 增加一页 系列问题1： 什么是开方器？ 用在什么场合？ 计算机控制系统中如何实现？ 需要注意点什么？ 系列问题2： 什么是积算仪？
重要概念： 小信号切除 （＜1%的时候，不计算） 系列问题2： 什么是积算仪？ 用在什么场合？ 计算机控制系统中如何实现？

3 一、安全栅简介

4 一、安全栅（Safety Barrier）
安全栅的作用： 应用在防爆系统，将供给本质安全电路的电压和电流限制在一定安全范围内，防止非本安电路的危险能量串入本安电路。 安全栅安装于安全场所（如控制室内） AI DI ia/ib AO DO 外表差不多 内芯各不同 Safe Area Hazardous Area 安全侧 危险侧 安全栅 隔离栅 电源端

5 齐纳式安全栅 隔离式安全栅 两种类型 输入输出信号相互隔离（不共地） 输入输出信号不隔离（共“地”） 现场仪表允许现场接地
信号负极不需要本安接地 多重保护，意外损坏可能性小 当用户同时应用DCS和SIS或ESD时，可选用一 进二出的隔离栅，避免互相影响 价格（约 元不等），可优先选用 输入输出信号不隔离（共“地”） 现场仪表须为浮地或隔离型的 信号负极需要本安接地 电源电压的波动可能会引起齐纳二极管的电 流泄漏，严重时会使快速保险丝烧断 齐纳管、限流电阻、保险丝整体浇封，一旦 损坏无法修复（应用越来越少） SIS（Safety Instrumented System）安全仪表系统 ESD（Emergency Shutdown Device）紧急停车系统

6 能够确保安全栅在正常、出现一个或二个故障时，均能可靠地工作，满足ia级本安要求
𝐼 齐纳二极管的多重冗余 齐纳式安全栅的基本原理 𝑈 safety 𝑈 2 𝑈 1 Dangerous！ 能够确保安全栅在正常、出现一个或二个故障时，均能可靠地工作，满足ia级本安要求 隔离式安全栅的隔离原理： 输入 输出 模拟量： 将输入的电流信号复制到输出侧（隔离变压器），并确保电气隔离 电流信号输入端为Iin+、Iin-，电流信号输出端为Iout+、Iout- 变压器原边(输入侧)：开关信号Sw1和Sw2控制开关管M6和M7交替导通 变压器副边(输出侧)：开关信号Sw3和Sw4控制开关管M8和M9交替导通 开关信号Sw1和Sw3同步，以及Sw2和Sw4同步。 开关量： 继电器隔离、光耦隔离

7 安全栅的分类 类别 型号 输入信号 输出信号 按 信 号 流 向 分 类 输入型 信号由现场侧输入： 开关量信号 频率型号
(4~20)mA电流信号 热电阻信号 热电偶信号 mV信号 信号输出至DCS侧： 继电器触点 晶体管OC门 (1~5)V电压信号 输出型 信号由DCS侧输入： 开关量 频率量信号 信号输出至现场设备： 供电电源 型 开关量信号；频率信号 开关量信号；频率信号；24V电源信号。 电流型 (4~20)mA电流信号。 温度变送型 热电阻、热电偶信号； mV信号。 按输入输出的通道数分 1输入1输出、1输入2输出、2输入2输出等

8 安全栅的典型应用示 ① 开关量输入 动作判断 工业现场 控制室 接近开关 触点开关 DCS系统 英MTL隔离栅型号 德P+F隔离栅型号
(NAMUR) 动作判断 (DIN19234) Load Ch1 Ch2 DI卡 SWITCH 工业现场 控制室 接近开关 触点开关 DCS系统 ① 开关量输入 NAMUR（德国标准，后为欧洲标准）是使用最广泛的本质安全开关量或频率信号输入的标准。需要提供一个8v左右的直流电压，根据金属物接近传感器的距离，会产生一个1.2MA到2.1MA电流信号，标定的开关电流典型值为1.55MA,当电流由低到高或等于1.75MA会产生一个输出信号变化（从0到1，或从OFF到ON),当电流由高到低低于1.55MA时，产生一个输出信号变化（从1到0，或从ON到OFF）。这样它可以来检查金属物是否接近. 英MTL隔离栅型号 德P+F隔离栅型号 中控隔离栅型号 MTL5017 KFD2-SR2-EX2.W SB3016/R-Ex

9 ② 开关量输出 本安电磁阀 DCS系统 工业现场 控制室 动作判断 英MTL隔离栅型号 德P+F隔离栅型号 中控隔离栅型号 MTL5024
POWER 电压标准 Source DO卡 本安电磁阀 DCS系统 工业现场 控制室 动作判断 ② 开关量输出 本质安全电磁阀的功耗一般都小于3W，绝大多数情况不会超过4W。对于非本质安 全型的电磁阀如隔爆型电磁阀，无需使用隔离栅与之匹配。 英MTL隔离栅型号 德P+F隔离栅型号 中控隔离栅型号 MTL5024 SB3025-Ex

10 ③ 马尼拉输入 英MTL隔离栅型号 德P+F隔离栅型号 中控隔离栅型号 信号复制 (4~20mA) Load Ch1 AI卡 本安变送器
KFD2-CR-EX SB3041-Ex MTL5042 KFD2-STC4-EX1 SB3042-Ex MTL5043 KFD2-STC4-EX1.20 SB3043-Ex

11 ④ 模拟量输出 英MTL隔离栅型号 德P+F隔离栅型号 中控隔离栅型号 (4~20mA) Source AO卡 信号复制 阀门定位器
KFD2-CD-EX1.32 SB3045-Ex MTL5046 KFD2-SCD-EX1.LK SB3046-Ex

12 ⑤ 温度变送型 英MTL隔离栅型号 德P+F隔离栅型号 中控隔离栅型号 Ω、mV 信号变换 热电阻、热电偶 (4~20mA) Load
Ch1 Ch2 AI卡 ⑤ 温度变送型 英MTL隔离栅型号 德P+F隔离栅型号 中控隔离栅型号 MTL5074 KFD2-UT2-EX1 SB3073-Ex SB3075-Ex

13 二、显示仪表简介

14 显示仪表用于各种检测参数、阀位的指示、记录，以使操作人员能够准确、直观地把握系统的实际运行状态。
显示仪表种类繁多，按照显示的方式来分，通常可分为三大类： 模拟式显示仪表 数字式显示仪表 新型显示仪表 按照功能来分，通常可分为： 显示仪表 显示记录仪表 显示调节仪表 显示报警仪表 ……

15 第1类 模拟式显示仪表 ① 动圈式显示仪表 ②电子电位差计(热电偶)和自动平衡电桥（热电阻） ③走纸记录仪
特点：简单、可靠、便宜，但响应慢、精度低……，工业应用越来越少。 张丝 磁钢 动圈 指针 面板 ＋ mV － ① 动圈式显示仪表 机电结合型仪表 80年代以前应用广泛 ②电子电位差计(热电偶)和自动平衡电桥（热电阻） ③走纸记录仪

16 第2类 数字显示仪表 原理：经处理和A/D转换，把模拟信号转换成数字信号，以数字、光柱等形式在LED、LCD等显示器件上显示结果。
mV Ω mA V …… 信号 变换 工艺参数 前置 放大 补偿 校正 A/D 标度 变换 数字显示 V/I转换 电流输出 比较控制 报警输出 光柱驱动 光柱显示 检测 仪表 数显表：结构简单、显示直观稳定、可密集安装等优点 大多以专用芯片外加必要的外围电路组成 多数数字显示仪表还可以有信号输出、报警控制等附加功能 除了需要注意仪表的信号输入规格、工作电源、环境温湿度、安装方式等基本要求之外，还要注意以下技术指标： ①显示方式 数显仪表一般采用3位半或4位半的数码管显示，所谓“半位”就是指数码显示的最高位只能是“0”或者“1”。3位半数显仪表的最大读数范围是－1 999～＋1 999，计量单位可选。 ②显示精度 显示分辨率，**‰，或者以±**%FS表示 ③输入阻抗

17 第3类 新型显示仪表 无纸记录仪 原理：小型计算机监控系统，把信号处理、显示、记录、存储、通讯、控制等多个甚至全部功能集于一体
诞生于九十年代初，应用非常广泛 无纸记录仪 万能的信号输入功能 丰富的运算处理功能 海量的数据记录功能 “海量”数据记录（追忆），与存储容量、通道数、记录间隔密切相关 强大的外部转储功能 目前的记录仪多采用USB、TF等接口技术（导出数据）。 丰富的组网通讯功能 RS232、RS485、以太网、电台、GPRS、GMS、无线以太网组网功能 OPC 功能（OLE for Process Control） 提供现场应用与windows应用的标准接口，实现系统无缝集成

18 智能控制器（无纸记录仪的延伸？！） 无纸记录仪应用 坚固可靠的结构 ■ 简便可靠的安装 通用的人机界面 ■ 强大的处理算法
坚固可靠的结构 ■ 简便可靠的安装 通用的人机界面 ■ 强大的处理算法 丰富的指令 ■ 上位机编程软件 灵活的系统配置 EPC6000隔爆智能控制器 E6500系列过程控制器 无纸记录仪应用

19 算是第四类 计算机监控系统 计算机监控界面 标题栏 菜单栏 工具栏 主窗体 滚动条 计算机监控软件通常需要具备哪些功能？