介绍仪表基础知识（摘自北京天辰）-专业自动化论坛-中国工控网论坛

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发表于：2005-05-27 10:35:00

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2.1模拟量输入技术指标对于模拟量的测量，下列指标可以作为确定产品是否满足要求及产品系列选型的依据。输入信号的最小范围：0~20m V 显示范围： l XSCH、XST、XSD、XSL系列等4位显示的产品，其显示范围为-1999~9999 l XSB系列称重类产品，其显示范围为-19999~50000 l XSE、系列产品，其显示范围为-19999~45000 测量精度： l XSCH系列产品，测量精度为±0.5%F·S、±0.2%F·S l XST、XSD、XSL系列产品，测量精度为±0.2%F·S l XSB、XSE系列产品，测量精度为±0。05%F·S 测控速度： l XSB系列产品为50次/秒，特定功能下可提高到300次/秒 l 其它系列的单通道产品一般为5次/秒 l 2通道以上的产品，每个通道占用0.2秒,通道越多,每个通道的测量间隔越长当测控速度不能满足要求时,XST、XSE、XSB、XSD、系列产品可以将速度提高，但可能会降低测量精度和分辨力。分辨力：分辨力包括两方面的含义，其一是A/D转换的分辨力，XSCH、XSL系列为13位，即8000分之一，其它系列均为16位，即60000分之一。其二是显示分辨力，4位显示的产品为1/10000；XSE5位显示的产品为1/45000；XSB系列中用于称重的为1/10000，以保证显示值的稳定性和唯一性，用于测力的为1/45000。信号类型仪表能接收的模拟量信号有：标准电流信号： 4m A~20m A DC、0m A~10m A DC、0m A~20m A DC。其它直流电流信号，需要在订货时注明，但最大不能超过5A，大于5A的信号应在仪表外使用分流器或变送器进行处理。多数变送器的输出信号都是4m A~20m A标准电流信号，传送到控制室供各类仪表接收，特点时传输距离长、抗干扰能力强、没有衰减，只是对电流回路的负载有要求。标准电压信号：标准电压信号：1V~5V DC、0V~5V DC。其它直流电压信号需在订货时注明，但一般不超过100V，大于100V的信号应在仪表外使用变送器进行处理。热电阻信号或电阻信号热电偶信号或辐射感温计信号 m V信号：常用于压力传感器、荷重传感器；压力传感器一般需要仪表提供1.5m A恒流供电; 荷重传感器一般需要仪表提供10V或12V精密恒压供电。远传压力表0Ω--400Ω电阻信号电位器信号：一般由仪表提供2.5V精密恒压源测量过程及原理通过硬件和软件实现模拟量的测量功能。硬件处理过程输入信号→保护→变换→滤波→放大→A/D→单片机 l 保护：能对60V以下的交、直流信号以及瞬间浪涌电压的冲击进行保护 l 变换：电阻信号输入时将电阻信号变换为电压信号；电流信号输入时将电流信号变换为电压信号 l 滤波：二级RC滤波器，滤除高频干扰信号以减小其对仪表显示的影响 l 放大：由单片机根据输入信号的类型进行控制，放大倍数1~128倍 l A/D：将放大后的电压信号转换位数字信号给单片机，A/D转换器有13位、16位两种，XST、XSE和XSB等系列使用16位A/D转换器软件处理过程采样→数字滤波→补偿运算→量纲转换→折线运算→零点、满度修正→结果 l 采样：单片机通过A/D转换器得到与输入信号成比例关系的数字信号 l 数字滤波：克服显示的波动和跳变 Y=Xn·1/a+（1-1/a）·Yn-1 Y—滤波运算结果 Xn—本次测量数据ａ—滤波时间常数Ｙn-1—上次测量结果 l 补偿运算：电阻输入时，引线电阻的补偿；热电偶输入时，冷端补偿 l 量纲转换：热电阻信号时，查电阻值温度值分度表热电偶信号时，查m V值温度值分度表其它信号时，按设定的量程上、下限进行换算按用户提供的信号与显示的对照表查表按用户提供的信号与显示的公式运算 l 折线运算：当输入信号与显示数据呈现单调上升的非线性，并且在订货是不能确定其数据，需要在标定中进行修正时，可利用折线运算功能单调上升是指在输入信号全范围内，输入信号增加时，显示数据也增加。不会出现输入信号增加，显示数据反而下降的情况折线运算一般为8段或15段，可以根据实际情况增加或减少 l 零点、满度（量程）修正：由于传感器、变送器、引线或系统的其它原因，观察到仪表的显示值存在误差时，可以通过零点修正和满度修正功能进行校正，提高系统的测量和监控精度 2．2脉冲量输入脉冲量常用于转速测量、流量测量和记数。脉冲输入的测量分为以测量频率为目的、以测量脉冲个数为目的和频率、脉冲个数都需要的三种应用场合，如流量积算、测量速度并累积里程，可选用XSJM系列产品。频率测量具备频率测量功能的产品包括： l XSM系列：单通道频率测量，用于转速、线速及其它频率输出的变送器，可以增加1路频率输入用于正，反转测量，相位差测量 l XSD系列：可以指定一个通道为频率输入，功能同XSM系列 l 积算仪系列：配涡轮，涡街流量变送器频率测量范围：0.1Hz-25KHz,高于25KHz的信号需要选择仪表内部的预分频单元频率测量精度:0.100Hz~45.000Hz范围:±0.01Hz 45.00Hz~450.00Hz范围:±0.02Hz 450.0Hz~4500.0Hz范围:±0.2Hz 4500Hz~25000Hz范围:±2Hz 计数测量 l XSN系列产品专用于计数测量 l XST、XSD、XSB系列仪表可以增加计数测量功能，用于过程计数，事件计数，位移测量等。信号类型脉冲信号一般来自接近开关、光电开关、旋转编码器、变送器等。接近开关常用的包括磁电式（输出为mV正弦波，不需要供电），电感式、电容式、霍尔式。订货时要注意明确传感器的供电电压及传感器类型。 2.3开关量输入开关量状态测量是“通”、“断”状态（ON/OFF）测量。比如调节阀的全开与全关、电机等旋转设备的转与停、过程参数的正常与超限、报警状态的存在与消除一些指令开关的状态等等，都是体现为开关量状态。在开关量状态测量中要考虑开关量的性质：有源或无源（俗称湿接点、干接点）；“通”与“断”在电阻、电流、电压方面的表征。电子开关与机械开关不同，“通”的时候阻抗不是零，“断”的时候阻抗不是无穷大。所以必须先知道“通”与“断”的判断准则。比如有的电子开关在24V电压下以大于10m A为通、以小于2m A为断。开关量状态的变化至少要保持4ms以上时间，否则仪表采样时采不到该变化。 XSSG和XSK系列是专门处理开关量的仪表。其它系列也可以按要求增加一定点数的开关量输入功能。有开关量输入功能的仪表，要明确开关量输入的类型，常用的类型包括： l 电压型：要明确表示“通”，“断”状态的电压值，例如：1V以下表示“断”，4V以上表示“通”或0V表示“断”，24V表示“通”这类信号常来自PNP型接近开关，PLC，仪表或计算机 l 集电极开路型（OC门）：要明确电源V由仪表提供或外部电源提供，这类信号常来自NPN型接近开关，PLC l 无源触点 2．4数字量输入 l DS18B20 单总线温度传感器 l Rotronic 单总线温、湿度变送器接口 l RS-485/RS-232 通讯接口，例如配接电子数显千分表或其他智能设备 l 并行口数据例如与PLC配套的BCD码显示器，与格雷码或2进制码输出的绝对编码器配套 l XSZ 系列产品用于与DS18B20配接 l XSDU 系列产品用于与RS-232、RS-485接口配接 l XSK-I 开关量输入单元专用于处理并行口数据 3．控制输出信号技术说明 3．1报警及开关量输出报警是根据测量值与设定值的比较结果输出相应状态，是最常用的开关量输出，此外，还有定时输出，运行状态输出等统称开关量输出。开关量输出类型一般包括：电压输出：用于控制外部固态继电器，电压5~15V，需要在订货时明确继电器输出：应注意要求常闭点输出还是常开点输出，或常开、常闭全输出，仪表在端子够用时一般均为常开、常闭全输出；另外要注意触点容量，仪表一般继电器输出的触点容量为220V，3A。当输出控制交流接触器等感性负载时，建议购买RC火花吸收器配合使用，起到保护触点，延长继电器使用寿命和防止干扰的作用固态继电器输出：使用寿命长，干扰小，受仪表尺寸及散热的限制，功率受到限制集电极开路（OC门）输出：用于控制外部中间继电器或与PLC连接。驱动电压一般小于50m A，电压小于30VDC 报警功能报警是测量控制产品最常用的功能，根据各系列产品的特点，其报警功能有所不同。通过设定报警值和选择适当的报警组态参数值，实现不同的报警功能。报警组态参数包括报警灵敏度，报警延时和报警方式。有通讯功能的产品，可以通过控制参数的设置，选择报警输出由本机或由计算机控制。 l 报警灵敏度：为防止测量值在报警设定值附近波动时造成报警继电器频繁动作，可以根据需要设定一个报警解除的外延区域。例：上限报警时：报经延时：可有效防止干扰等原因使测量值非正常变化造成误报警当测量值超过报警设定值时，启动报警延时，如果在报警延时期间测量值始终处于报警状态，则报警延时结束时输出报警信号，否则不输出报警信号。报警恢复也受延时控制。除上述5种报警方式外，还有5种相对应的待机报警方式，待机报警方式是指仪表

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