【仪表】数字显示仪应用杂谈

数字显示仪近年来的迅速发展已经引起人们的关注，如果你对其发展暂时还不太了解的话，只要你仔细阅读几份杂志上有关数字显示仪的广告，仔细研究几本数字显示仪的说明书，仔细调查几个工厂数字显示仪的应用情况，你可能会大吃一惊：数字显示仪怎么会有那么多的功能、那么多的品牌、那么多种应用。
作者本人也有这样的感受，前几年只是零星地、粗略地看过几本数字显示仪的说明书，也设计选用过一些数字显示仪，对数字显示仪的印象也就很肤浅。最近一段时间作者有机会自己动手调试了几种数字显示仪，亲自体验了一下与数字显示仪打交道的感觉，实实在在的体会到数字显示仪的性能不错，精度也高，辅助功能多得令人目不暇接。原来头脑中的“数字显示仪是简单仪表”的老观念也不得不改变了，觉得数字显示仪的确是一种可以在很多场合派上用场、解决一些现场令人头痛问题的仪表。
用户要想真正用好用活数字显示仪，还得认真了解一下各种数字显示仪的性能、功能及价格。
以下就数字显示仪选用中读者可能感兴趣的几个问题谈谈作者的体会。

万能输入
对显示仪来说，订货时通常要提供信号类别、分度号或信号范围、显示量程等信息。常见的信号类别、分度号或信号范围见表1。

        表1  常见信号类别、分度号或信号范围表

目前数字显示仪的显示量程（以工程单位表示）均可在现场设定及改变，而分度号或信号范围对大多数数字显示仪来说不必在订货时提出，也可在现场设定及改变。因此对输入信号来说只剩下信号类别这一项了，但近年来发展很快的万能输入也有不少厂家采用，如福建宇光电子技术研究所、福建东辉智能仪器仪表公司、江阴长江斯菲尔电力仪表公司、深圳万讯自控公司、江苏宜兴全能机电仪表设备公司等。这些厂家虽然都声称具有万能输入功能，但实际包含的内容稍有不同，通常只包括表1中的前4项或前6项，而山东烟台招远自动化仪表厂、武汉泰隆测控仪表公司、珠海德莱仪表设备公司生产的带万能输入的数字显示仪还可输入0.01~10000（或0.1~1000）Hz的脉冲信号，万能输入的含义更深了一步。我们或许应该注意最后提到的这种功能，它意味着这块表可以将脉冲量转换成模拟量显示，例如可以将代表流量计数信号的一个个脉冲快慢信号转换成代表瞬时流量大小的模拟信号显示，起脉冲/电压（或电流）转换器的作用。如果这块表还带模拟输出功能的话，它还可提供代表瞬时流量大小的模拟信号输出。作者几个月前在现场工作时遇到这样一个问题：皮带电子秤的秤架和二次仪表都装在现场，与控制室之间只有两根导线相连，现在希望在控制室里能显示累计输送量和瞬时流量，而皮带电子秤的二次仪表目前只带累计输送量的脉冲输出。按照以往的思路，我们需要为皮带电子秤的二次仪表花3000元钱增订一块模拟输出板，将4~20mA信号通过两根导线送到控制室的显示仪显示瞬时流量，再送到比例积算器显示累计输送量。现在我们可以不再订购模拟输出板，而只需将累计输送量的脉冲信号送到控制室的数字显示仪（它可接受脉冲信号输入，并带4~20mA信号输出）显示瞬时流量，其输出4~20mA信号送到比例积算器显示累计输送量，系统就简单一些。如果直接选用带脉冲输入信号的数字流量积算仪，在流量积算仪上既可以显示累计输送量，又可以显示瞬时流量，那就更简单了。这一方案的另一个优点是积算议与就地皮带电子秤二次仪表地累积值是一致的。
使用万能输入数字显示仪后，设计院的图纸、用户的订货、制造厂的生产都变得简单，信号类别、分度号或信号范围、显示量程等信息都不必列出，由此引起的错误可完全避免。用户的备品备件数量也可大大减少。
四限报警
生产过程中某些参数要求上、下限越限报警，这可以通过带报警功能的显示仪或单独的报警给定器完成。但也有极少数重要参数既要求上、下限越限报警，也要求上上、下下限越限报警，即所谓四限报警。如像一些涉及大型设备停车连锁的报警条件，有时要求上、下限越限信号仅用于声光报警，即所谓预报警，可由操作人员根据现场情况决定处置方式，而上上、下下限越限时信号才进入连锁系统使设备停车。这样的要求以往需要2台显示仪或2台报警给定器才能完成。现在选一台带四限报警（上上、上、下、下下限）的数字显示仪（如福建昌晖自动化公司、福州天富仪器仪表公司、江苏江阴长江斯菲尔电力仪表公司、福建东辉智能仪器仪表公司的产品）就可以完成这一功能。
就报警功能来说，数字显示仪还有以下一些特殊功能：报警接点延时功能（如吉林松上实业公司的产品）；上电免除报警功能，即通电后首次越限动作不报警（如福建宇光电子技术研究所、深圳万讯自控公司的产品）;控制显示仪的偏差报警功能（如福建宇光电子技术研究所、深圳万讯自控公司的产品）;带报警回差设定功能（如福建宇光电子技术研究所、山东烟台招远自动化仪表厂、武汉泰隆测控仪表公司的产品）;程序控制各段结束报警功能（如深圳万讯自控公司的产品）;程序控制过程中可编程事件报警功能（如福建宇光电子技术研究所的产品）。以上这些功能在现场都是很有用的。
仪表盘上新增仪表
在现场常常遇到由于增加测量参数显示需要在现有仪表盘上新增显示仪的情况，这时往往要在仪表盘上重新开孔，有没有不开孔、少开孔或开小孔的办法呢？数字显示仪目前有多通道及多种外形尺寸的产品，解决这类问题比较容易。比如将原有的单通道显示仪换成双通道仪表（大多数数字显示仪生产厂有此类产品）、四通道仪表（如天津索思仪表公司WT-400M,竖式），就有可能不开孔了。如果实在要重新开孔，除可选择通用矩形尺寸（160*80、80*160）外，还可选择小矩形尺寸（96*48、48*96）或方形尺寸（96*96、72*72、48*48）的仪表。当现有仪表盘盘面较为拥挤时，或许小矩形或小方形的仪表能帮你解决问题。
变送输出功能
有的仪表参数除在就地显示外，还要远传至其它地点显示，或要送到DCS、PLC系统。这种情况无疑选带变送输出功能的数字显示仪最合适，这类仪表除了以数字形式在面板上显示输入信号外，还可选择输出下述类型的信号:0～10mA、4～20mA、0～5V、1～5V。要注意的是，有的生产厂需在选型时指定变送输出信号类型，有的则只需在组态时选定即可。
这种信号变送输出的成本最低，通常只需增加几十元即可得到此功能，而且输入信号与输出信号是隔离的。 
配电功能
很多24VDC供电的变送器其输出信号仅用于参数显示，这种情况再按电动Ⅲ型仪表设计要求选用电源箱、配电器及显示仪就太繁琐了，只需选一台带24VDC配电输出的数字显示仪就可以了。
数据采集系统
小型的数据采集系统在中国市场上很受欢迎，而带通信功能的数字显示仪可以进一步降低成本，甚至使只有几十个点的微型系统投资也非常低。带通信功能增加费用约一二百元，五六十点的数据采集系统才增加一万元的投资，再加上计算机和工控软件的费用，或许三四万元就够了。
通常选用RS485通信口，32台或64台数字显示仪通过RS485/RS232转换器直接接入或通过专用数据采集器接入工控机。数字显示仪和工控机构成两级数据显示系统，可靠性应该是很高的。

作者简介

 方原柏：湖北黄冈人，昆明仪器仪表学会理事长，昆明有色冶金设计研究院教授级高级工程师，冶金自动化、衡器、自动化信息、仪器仪表用户、自动化与仪器仪表等杂志编委、中国衡器协会技术专家委员会顾问。发表论文270余篇，由冶金工业出版社出版“电子皮带秤的原理及应用”（1994年）、“电子皮带秤”（2007年）、"流程行业无线通信技术及应用"（2015年）三本专著，参与主编国家标准“有色金属冶炼厂自控设计规范”。