仪表自动化控制基础知识解读
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对仪表显示的影响
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
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 采样：单片机通过A/D转换器得到与输入信号成源自文库例关系的数
将速度提高，但可能会降低测量精度 和分辨力。
分辨率: 分辨力包括两方面的含义 1、A/D转换的分辨力，有 13位和 16位等， 13位的即 8000 分之一， 16位即 60000 分之一。 2、显示分辨率， 4位显示的产品为 1/10000； 5位显示的产品为 1/45000；1/10000，以 保证显示值的稳定性和唯一性，用于测力的为 1/45000。
软件处理过程：
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 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
仪表自动化 控制基础知识
模拟量信号
作为确定产品是否满足要求及 产品系列选型的指标有:
1、显示范围 2、测量精度 3、测控速度 4、分辨力
显示范围：
一般来说显示范围分以下几种 -1999~9999 -19999~50000 -19999~45000
测量精度： 仪表的测量值与真实值的差值相对于真实值
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。
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：
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
的误差。 仪表的精度等级表明了在稳态下仪表的最大
百分误差。因为他是按全量程的最大百分误差来 定义的，所以量程越宽，绝对误差越大，因而在 选择仪表量程时应尽量选窄一些，但是也要考虑 测量量程的要求。
测控速度： 仪表的测控速度有5到50次/秒不
等，特定功能下可提高到300次/秒 当测控速度不能满足要求时, 可以
集电极开路型（ OC门）：要明确电源由仪表提 供或外部电源提供，这类信号常来自 NPN型接近开 关、PLC
控制输出信号技术说明 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：
脉冲量信号：
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。 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 计数测量一般用于用于过程计数，事件计数，位移
信号类型： 仪表能接收的模拟量信号有： 1、标准电流信号 2、准电压信号 3、mV信号
标准电流信号： 4mA~20mA DC、0mA~10mA DC、
0mA~20mA 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。
测量等。
开关量信号： 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。
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 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 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 滤波：二级 RC滤波器，滤除高频干扰信号以减小其
字信号 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
软件处理过程： 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 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
标准电压信号： 标准电压信号有 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
mV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。
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
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 采样：单片机通过A/D转换器得到与输入信号成源自文库例关系的数
将速度提高，但可能会降低测量精度 和分辨力。
分辨率: 分辨力包括两方面的含义 1、A/D转换的分辨力，有 13位和 16位等， 13位的即 8000 分之一， 16位即 60000 分之一。 2、显示分辨率， 4位显示的产品为 1/10000； 5位显示的产品为 1/45000；1/10000，以 保证显示值的稳定性和唯一性，用于测力的为 1/45000。
软件处理过程：
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 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
仪表自动化 控制基础知识
模拟量信号
作为确定产品是否满足要求及 产品系列选型的指标有:
1、显示范围 2、测量精度 3、测控速度 4、分辨力
显示范围：
一般来说显示范围分以下几种 -1999~9999 -19999~50000 -19999~45000
测量精度： 仪表的测量值与真实值的差值相对于真实值
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。
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：
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
的误差。 仪表的精度等级表明了在稳态下仪表的最大
百分误差。因为他是按全量程的最大百分误差来 定义的，所以量程越宽，绝对误差越大，因而在 选择仪表量程时应尽量选窄一些，但是也要考虑 测量量程的要求。
测控速度： 仪表的测控速度有5到50次/秒不
等，特定功能下可提高到300次/秒 当测控速度不能满足要求时, 可以
集电极开路型（ OC门）：要明确电源由仪表提 供或外部电源提供，这类信号常来自 NPN型接近开 关、PLC
控制输出信号技术说明 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：
脉冲量信号：
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。 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 计数测量一般用于用于过程计数，事件计数，位移
信号类型： 仪表能接收的模拟量信号有： 1、标准电流信号 2、准电压信号 3、mV信号
标准电流信号： 4mA~20mA DC、0mA~10mA DC、
0mA~20mA 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。
测量等。
开关量信号： 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。
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 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 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 滤波：二级 RC滤波器，滤除高频干扰信号以减小其
字信号 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
软件处理过程： 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 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
标准电压信号： 标准电压信号有 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
mV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。