數字顯示儀綜述
數字顯示儀近年來發展很快，它目前已經全面取代了十幾年前由動圈式顯示儀所占據的顯示儀表市場，并在電動單元組合儀表、數據采集系統中也有部分應用。據了解，全國已有數百家生產數字顯示儀的工廠，年產量估計達到數十萬臺。
與動圈式儀表相比，數字顯示儀有以下特點：
·精度高，動圈式儀表僅1.0%，而數字顯示儀部分產品為0.5%,通常為0.2%，少數已達0.1%（如江蘇江陰長江斯菲爾電力儀表公司、重慶蓋德儀器儀表公司的數字顯示儀）；
·分辨率高，讀數直觀，顯示清晰，無視差；
·抗震性好，安裝角度不受限制;
·輸入阻抗高，如配熱電偶或mV型信號的輸入阻抗可達MΩ級，而動圈式儀表外接電阻僅5Ω、15Ω,補償導線的允許長度通常只有幾十米；
·采用國際通用電源，電源可選交流、直流兩種供電方式，即220VAC、24VDC。由于開關電源的普遍采用，不少產品適應交流電源的變化范圍可達85~264VAC, 50/60Hz；
·輔助功能多，以往的動圈式儀表通常只帶上下限報警和單參數PID調節功能，而目前的數字顯示儀擁有種類繁多的輔助功能，如可向變送器提供24VDC 工作電源的配電功能、檢測參數的標準信號變送輸出功能、四限（上上、上、下、下下）報警功能、報警接點延時功能、萬能輸入功能、萬能輸出功能、多種外形尺寸選擇功能、運算功能（如開方、乘除、累積運算）、復雜回路PID調節功能、數據通信功能等等。
正因為有以上特點，再加上數字顯示儀價格不高（基型產品的最低價為200元），一些名牌產品的質量穩定，已贏得用戶的信任。其應用范圍不斷擴大，從單純的數字顯示儀發展到替代部分單元組合儀表，構成數據采集系統等等。本文將從外形及結構、輸入功能、控制功能及通信功能幾方面介紹數字顯示儀近年來的發展及進步。
1 外形及結構
以往動圈式儀表的外形尺寸只有按中國標準規定的橫式（160*80）或豎式（80*160）兩種，現在已經發展到到橫式、豎式及方形三種，而且有符合IEC國際標準的幾種外形尺寸，如橫式96*48，豎式48*96，方形96*96、72*72，最近又有福建宇光電子技術研究所、福建東輝智能儀器儀表公司、深圳萬訊自控公司、廈門安東電子公司等儀表廠提供48*48的小尺寸方形儀表。其深度尺寸也大大減少，如福建福光百特公司大尺寸（80*160、160*80）儀表的深度僅80，而福州天富儀器儀表公司同類產品的深度僅為60。
外殼已普遍采用硬塑料制成，國際通用的卡入式結構已取代老式的緊固螺栓、緊固條固定結構，在儀表盤上安裝固定只需將機身往儀表盤安裝孔內一推，儀表兩側的塑料彈性卡即可緊緊將儀表固定在盤上。接線端子排與儀表芯體的連接有的已采用類似插接件的插拔式（如福建福光百特公司），當校驗及檢查儀表時可直接拔出芯體而不必拆掉接線。為了防止灰塵、水分及有害氣體的侵蝕，線路板上往往涂有保護膜，如福建宇光電子技術研究所在線路板上涂有美國LOCTITE 保護膜。
2 輸入功能
作為數字顯示儀的輸入信號來說，按信號類別、分度號及量程選擇輸入信號的方式早已過時，目前有兩種新的方式選擇輸入信號：
按信號類別選擇輸入方式。這是目前應用最多的一種方式，通常按熱電偶、熱電阻、標準信號（有的產品又細分為0~10mA 、0~20mA、4~20mA、0~5V、1~5V）、霍爾變送器、遠傳壓力表等大類選擇輸入信號，而實際應用時再輸入分度號、量程范圍等具體要求。這種選擇方式較老式儀表可減少儀表種類及備用表數量，每一塊表也可以在一定的范圍內修改分度號及量程。
萬能輸入方式。這是目前發展最快的一種輸入信號選擇方式，最早見于1994年福建宇光電子技術研究所推出的AI系列智能數字顯示儀，這種儀表支持熱電偶、熱電阻、電壓、標準電流等多種輸入信號。具體包括以下輸入信號：分度號為K、S、E、J、T、B、N 共7種熱電偶；Pt100 、Cu50 2種熱電阻；0~20mV、 0~60mV、 0~100mV、 0.2~1V、 0~1V、 0~5V、 1~5V、 -20~20mV、 -100~100mV、 -5~5V共10種電壓；0~10mA、 0~20mA、 4~20mA共3種標準電流（需外接分流電阻）、0~80Ω、0~400Ω共2種電阻輸入信號。與此同時，還允許用戶提供一種如EA1、BA1、BA2、G 等特殊規格的分度號或需開方的輸入信號要求。用戶使用時只需將不同類別信號接入不同的輸入端子并在組態時輸入相應的分度號代號及量程即可。目前又有福建東輝智能儀器儀表公司、江陰長江斯菲爾電力儀表公司、深圳萬訊自控公司、江蘇宜興全能機電儀表設備公司等生產廠提供這種產品。福建宇光電子技術研究所推出的V6.0最新版本支持可編程輸入系統，可執行編輯擴展分度號修正非線性表格功能，使用戶可自行將儀表編輯成能適應任何特殊規格的儀表，或者用來修正用戶特殊傳感器的非線性誤差。
這種輸入方式使數字顯示儀就輸入信號來說只有一種選型，設計、安裝、維護都很方便，也不再擔心因設計、安裝、訂貨等環節中哪一個出錯（如信號類型錯誤、分度號錯誤、量程錯誤）而導致到貨儀表不能使用。所使用的儀表單一，備用表的數量也大大減少。
山東煙臺招遠自動化儀表廠、武漢泰隆測控儀表公司、珠海德萊儀表設備公司生產的帶萬能輸入的數字顯示儀除包括上述類別的信號外，還可輸入0.01~10000（或0.1~1000）Hz的脈沖信號，萬能輸入的含義更深了一步。
目前還有一些儀表廠可同時提供以上兩種選擇，即選型時既可選擇該廠生產的有具體類別輸入信號的數字顯示儀，又可選擇帶萬能輸入的數字顯示儀。如山東煙臺招遠自動化儀表廠、福建福光百特公司、福建昌暉自動化公司、福州天富儀器儀表公司生產的數字顯示儀。由于選擇萬能輸入儀表要增加幾十元的費用，而指定輸入類型的數字顯示儀的精度可能更高，所以當一個工廠如選用數量較多的數字顯示儀時，可大部分按具體信號類別選擇數字顯示儀，而少部分儀表（如20%）和備用儀表選擇帶萬能輸入的數字顯示儀。這一方面達到減少備用儀表、節省投資的目的，另一方面又具有帶萬能輸入的數字顯示儀靈活方便的特點。
3 控制功能
數字顯示儀雖然是一種簡易儀表，但是它采用了九十年代末期先進的微處理器技術，其控制功能遠遠超過動圈式儀表，具體反映在以下幾個方面：
先進控制技術，如模糊控制等已為深圳萬訊自控公司、廈門安東電子公司 、福建宇光電子技術研究所的數字顯示儀所采用，如抗積分飽和、抑制超調的功能已為福建東輝智能儀器儀表公司所采用。
PID參數采用數字設定，設定精確，參數設定范圍大，如福建東輝智能儀器儀表公司的產品P=1~1000%， I="0".01~150min, D="0"~60min。部分廠家，如福建昌暉自動化公司 、江蘇宜興全能機電儀表設備公司、福建宇光電子技術研究所還采用了PID 參數自整定技術，可根據回路特性自動尋找過程最佳PID 參數。
數字顯示儀的輸出信號除兩位或多位調節采用接點輸出功能外，常見的有以下輸出信號：0~10mA、4~20mA、0~20mA輸出；0~5V、0~10V、1~5V輸出；繼電器時間比例輸出；固態繼電器脈沖時間比例輸出；單相可控硅過零觸發輸出；三相可控硅過零觸發輸出；單相可控硅移相觸發輸出；三相可控硅移相觸發輸出；位置比例輸出（可使用兩組繼電器開關分別控制閥門電機正反轉，并可省去伺服放大器）。
數字顯示儀通常是按輸出類型選型，一部分生產廠，如福建宇光電子技術研究所通過選擇輸出模塊可提供多種輸出類型。而廈門安東電子公司的LU-606、LU-660調節器的輸出有兩種選擇：一種是三相SCR 可控硅過零觸發脈沖輸出，另一種可稱之為萬能輸出，它包括0~10mA、4~20mA、0~20mA輸出；0~5V、0~10V、1~5V輸出；繼電器時間比例輸出；單相可控硅過零觸發輸出；單相可控硅移相觸發輸出等輸出類型，用戶使用時可按要求選擇其中一種。
部分產品帶程序設定功能，如深圳萬訊自控公司的產品可提供16段時間程序設定曲線，福建昌暉自動化公司的產品可提供32段時間程序設定曲線，廈門安東電子公司的產品可提供20~200段時間程序設定曲線 。部分產品帶外給定輸入，如深圳萬訊自控公司、福建昌暉自動化公司珠海德萊儀表設備公司的產品，可通過外給定與外部調節器構成串級或比值調節回路。部分產品帶閥位反饋輸入，如福建昌暉自動化公司的產品SWP-25，它接受閥位反饋輸入，不用伺服放大器而由開關量直接控制電機正反轉。福建福光百特公司的產品XWGA-8000可帶第一回路PV值輸入、外給定輸入、前饋輸入或第二回路PV值輸入、閥位反饋輸入等四個模擬輸入信號，并可帶2個模擬輸出信號，因此可由用戶自行構成單回路控制、雙回路控制、遠程給定控制、串級控制、比值控制、前饋控制、三沖量控制等多種復雜控制回路。
4 通信功能
比較多的數字顯示儀可帶RS-232、RS-422、RS485通信口，與上位計算機構成數據采集系統 。以福建福光百特公司的產品為例，選用RS-232時，僅能與上位計算機1對1通信，選用RS-422時，可與上位計算機10對1通信，選用RS485時，可與上位計算機32對1通信。福建宇光電子技術研究所的產品可通過RS485口與上位計算機64對1通信，該所早期的數據采集系統采用Fix、SNALL、組態王等工控軟件，但這些軟件只支持該所AI數字顯示儀的部分功能。近期該所與北京中泰計算機技術研究所聯合，推出國產MCGS全中文工控組態軟件AI儀表專用版，可支持AI數字顯示儀的全部功能。其通信效率和可靠性都大大提高，不僅組態畫面美觀、功能強，還可實現遠程調試、遠程診斷。福建昌暉自動化公司的產品可通過數據采集器接入64臺數字顯示儀，1臺上位計算機的擴展口內可插入多塊接口卡，以接入更多的數字顯示儀。
這種類型的數據采集系統在下層由數字顯示儀獨立完成監視、控制、報警等功能，上層由計算機完成集中監視、操作、遠程設定等功能，因此系統的可靠性還不錯。而對每個采集點來說，最低數據采集成本約在500元左右，這對于監測點較少（數十點至百余點）的系統無疑是一種較好的選擇。
綜上所述，國產數字顯示儀在以上幾個方面已取得較大的進步，再加上外觀改進，穩定性提高，幾乎獨占了國內顯示儀表市場。當眾多國外儀表長驅直入中國儀器儀表市場時，數字顯示儀發展良好的態勢不能不令人感到欣慰。我們也期待國產數字顯示儀進一步開發新的功能，不斷改進產品外觀和提高內在質量，在繼續占領國內市場的同時，力爭大批量的打入國際儀器儀表市場。
與動圈式儀表相比，數字顯示儀有以下特點：
·精度高，動圈式儀表僅1.0%，而數字顯示儀部分產品為0.5%,通常為0.2%，少數已達0.1%（如江蘇江陰長江斯菲爾電力儀表公司、重慶蓋德儀器儀表公司的數字顯示儀）；
·分辨率高，讀數直觀，顯示清晰，無視差；
·抗震性好，安裝角度不受限制;
·輸入阻抗高，如配熱電偶或mV型信號的輸入阻抗可達MΩ級，而動圈式儀表外接電阻僅5Ω、15Ω,補償導線的允許長度通常只有幾十米；
·采用國際通用電源，電源可選交流、直流兩種供電方式，即220VAC、24VDC。由于開關電源的普遍采用，不少產品適應交流電源的變化范圍可達85~264VAC, 50/60Hz；
·輔助功能多，以往的動圈式儀表通常只帶上下限報警和單參數PID調節功能，而目前的數字顯示儀擁有種類繁多的輔助功能，如可向變送器提供24VDC 工作電源的配電功能、檢測參數的標準信號變送輸出功能、四限（上上、上、下、下下）報警功能、報警接點延時功能、萬能輸入功能、萬能輸出功能、多種外形尺寸選擇功能、運算功能（如開方、乘除、累積運算）、復雜回路PID調節功能、數據通信功能等等。
正因為有以上特點，再加上數字顯示儀價格不高（基型產品的最低價為200元），一些名牌產品的質量穩定，已贏得用戶的信任。其應用范圍不斷擴大，從單純的數字顯示儀發展到替代部分單元組合儀表，構成數據采集系統等等。本文將從外形及結構、輸入功能、控制功能及通信功能幾方面介紹數字顯示儀近年來的發展及進步。
1 外形及結構
以往動圈式儀表的外形尺寸只有按中國標準規定的橫式（160*80）或豎式（80*160）兩種，現在已經發展到到橫式、豎式及方形三種，而且有符合IEC國際標準的幾種外形尺寸，如橫式96*48，豎式48*96，方形96*96、72*72，最近又有福建宇光電子技術研究所、福建東輝智能儀器儀表公司、深圳萬訊自控公司、廈門安東電子公司等儀表廠提供48*48的小尺寸方形儀表。其深度尺寸也大大減少，如福建福光百特公司大尺寸（80*160、160*80）儀表的深度僅80，而福州天富儀器儀表公司同類產品的深度僅為60。
外殼已普遍采用硬塑料制成，國際通用的卡入式結構已取代老式的緊固螺栓、緊固條固定結構，在儀表盤上安裝固定只需將機身往儀表盤安裝孔內一推，儀表兩側的塑料彈性卡即可緊緊將儀表固定在盤上。接線端子排與儀表芯體的連接有的已采用類似插接件的插拔式（如福建福光百特公司），當校驗及檢查儀表時可直接拔出芯體而不必拆掉接線。為了防止灰塵、水分及有害氣體的侵蝕，線路板上往往涂有保護膜，如福建宇光電子技術研究所在線路板上涂有美國LOCTITE 保護膜。
2 輸入功能
作為數字顯示儀的輸入信號來說，按信號類別、分度號及量程選擇輸入信號的方式早已過時，目前有兩種新的方式選擇輸入信號：
按信號類別選擇輸入方式。這是目前應用最多的一種方式，通常按熱電偶、熱電阻、標準信號（有的產品又細分為0~10mA 、0~20mA、4~20mA、0~5V、1~5V）、霍爾變送器、遠傳壓力表等大類選擇輸入信號，而實際應用時再輸入分度號、量程范圍等具體要求。這種選擇方式較老式儀表可減少儀表種類及備用表數量，每一塊表也可以在一定的范圍內修改分度號及量程。
萬能輸入方式。這是目前發展最快的一種輸入信號選擇方式，最早見于1994年福建宇光電子技術研究所推出的AI系列智能數字顯示儀，這種儀表支持熱電偶、熱電阻、電壓、標準電流等多種輸入信號。具體包括以下輸入信號：分度號為K、S、E、J、T、B、N 共7種熱電偶；Pt100 、Cu50 2種熱電阻；0~20mV、 0~60mV、 0~100mV、 0.2~1V、 0~1V、 0~5V、 1~5V、 -20~20mV、 -100~100mV、 -5~5V共10種電壓；0~10mA、 0~20mA、 4~20mA共3種標準電流（需外接分流電阻）、0~80Ω、0~400Ω共2種電阻輸入信號。與此同時，還允許用戶提供一種如EA1、BA1、BA2、G 等特殊規格的分度號或需開方的輸入信號要求。用戶使用時只需將不同類別信號接入不同的輸入端子并在組態時輸入相應的分度號代號及量程即可。目前又有福建東輝智能儀器儀表公司、江陰長江斯菲爾電力儀表公司、深圳萬訊自控公司、江蘇宜興全能機電儀表設備公司等生產廠提供這種產品。福建宇光電子技術研究所推出的V6.0最新版本支持可編程輸入系統，可執行編輯擴展分度號修正非線性表格功能，使用戶可自行將儀表編輯成能適應任何特殊規格的儀表，或者用來修正用戶特殊傳感器的非線性誤差。
這種輸入方式使數字顯示儀就輸入信號來說只有一種選型，設計、安裝、維護都很方便，也不再擔心因設計、安裝、訂貨等環節中哪一個出錯（如信號類型錯誤、分度號錯誤、量程錯誤）而導致到貨儀表不能使用。所使用的儀表單一，備用表的數量也大大減少。
山東煙臺招遠自動化儀表廠、武漢泰隆測控儀表公司、珠海德萊儀表設備公司生產的帶萬能輸入的數字顯示儀除包括上述類別的信號外，還可輸入0.01~10000（或0.1~1000）Hz的脈沖信號，萬能輸入的含義更深了一步。
目前還有一些儀表廠可同時提供以上兩種選擇，即選型時既可選擇該廠生產的有具體類別輸入信號的數字顯示儀，又可選擇帶萬能輸入的數字顯示儀。如山東煙臺招遠自動化儀表廠、福建福光百特公司、福建昌暉自動化公司、福州天富儀器儀表公司生產的數字顯示儀。由于選擇萬能輸入儀表要增加幾十元的費用，而指定輸入類型的數字顯示儀的精度可能更高，所以當一個工廠如選用數量較多的數字顯示儀時，可大部分按具體信號類別選擇數字顯示儀，而少部分儀表（如20%）和備用儀表選擇帶萬能輸入的數字顯示儀。這一方面達到減少備用儀表、節省投資的目的，另一方面又具有帶萬能輸入的數字顯示儀靈活方便的特點。
3 控制功能
數字顯示儀雖然是一種簡易儀表，但是它采用了九十年代末期先進的微處理器技術，其控制功能遠遠超過動圈式儀表，具體反映在以下幾個方面：
先進控制技術，如模糊控制等已為深圳萬訊自控公司、廈門安東電子公司 、福建宇光電子技術研究所的數字顯示儀所采用，如抗積分飽和、抑制超調的功能已為福建東輝智能儀器儀表公司所采用。
PID參數采用數字設定，設定精確，參數設定范圍大，如福建東輝智能儀器儀表公司的產品P=1~1000%， I="0".01~150min, D="0"~60min。部分廠家，如福建昌暉自動化公司 、江蘇宜興全能機電儀表設備公司、福建宇光電子技術研究所還采用了PID 參數自整定技術，可根據回路特性自動尋找過程最佳PID 參數。
數字顯示儀的輸出信號除兩位或多位調節采用接點輸出功能外，常見的有以下輸出信號：0~10mA、4~20mA、0~20mA輸出；0~5V、0~10V、1~5V輸出；繼電器時間比例輸出；固態繼電器脈沖時間比例輸出；單相可控硅過零觸發輸出；三相可控硅過零觸發輸出；單相可控硅移相觸發輸出；三相可控硅移相觸發輸出；位置比例輸出（可使用兩組繼電器開關分別控制閥門電機正反轉，并可省去伺服放大器）。
數字顯示儀通常是按輸出類型選型，一部分生產廠，如福建宇光電子技術研究所通過選擇輸出模塊可提供多種輸出類型。而廈門安東電子公司的LU-606、LU-660調節器的輸出有兩種選擇：一種是三相SCR 可控硅過零觸發脈沖輸出，另一種可稱之為萬能輸出，它包括0~10mA、4~20mA、0~20mA輸出；0~5V、0~10V、1~5V輸出；繼電器時間比例輸出；單相可控硅過零觸發輸出；單相可控硅移相觸發輸出等輸出類型，用戶使用時可按要求選擇其中一種。
部分產品帶程序設定功能，如深圳萬訊自控公司的產品可提供16段時間程序設定曲線，福建昌暉自動化公司的產品可提供32段時間程序設定曲線，廈門安東電子公司的產品可提供20~200段時間程序設定曲線 。部分產品帶外給定輸入，如深圳萬訊自控公司、福建昌暉自動化公司珠海德萊儀表設備公司的產品，可通過外給定與外部調節器構成串級或比值調節回路。部分產品帶閥位反饋輸入，如福建昌暉自動化公司的產品SWP-25，它接受閥位反饋輸入，不用伺服放大器而由開關量直接控制電機正反轉。福建福光百特公司的產品XWGA-8000可帶第一回路PV值輸入、外給定輸入、前饋輸入或第二回路PV值輸入、閥位反饋輸入等四個模擬輸入信號，并可帶2個模擬輸出信號，因此可由用戶自行構成單回路控制、雙回路控制、遠程給定控制、串級控制、比值控制、前饋控制、三沖量控制等多種復雜控制回路。
4 通信功能
比較多的數字顯示儀可帶RS-232、RS-422、RS485通信口，與上位計算機構成數據采集系統 。以福建福光百特公司的產品為例，選用RS-232時，僅能與上位計算機1對1通信，選用RS-422時，可與上位計算機10對1通信，選用RS485時，可與上位計算機32對1通信。福建宇光電子技術研究所的產品可通過RS485口與上位計算機64對1通信，該所早期的數據采集系統采用Fix、SNALL、組態王等工控軟件，但這些軟件只支持該所AI數字顯示儀的部分功能。近期該所與北京中泰計算機技術研究所聯合，推出國產MCGS全中文工控組態軟件AI儀表專用版，可支持AI數字顯示儀的全部功能。其通信效率和可靠性都大大提高，不僅組態畫面美觀、功能強，還可實現遠程調試、遠程診斷。福建昌暉自動化公司的產品可通過數據采集器接入64臺數字顯示儀，1臺上位計算機的擴展口內可插入多塊接口卡，以接入更多的數字顯示儀。
這種類型的數據采集系統在下層由數字顯示儀獨立完成監視、控制、報警等功能，上層由計算機完成集中監視、操作、遠程設定等功能，因此系統的可靠性還不錯。而對每個采集點來說，最低數據采集成本約在500元左右，這對于監測點較少（數十點至百余點）的系統無疑是一種較好的選擇。
綜上所述，國產數字顯示儀在以上幾個方面已取得較大的進步，再加上外觀改進，穩定性提高，幾乎獨占了國內顯示儀表市場。當眾多國外儀表長驅直入中國儀器儀表市場時，數字顯示儀發展良好的態勢不能不令人感到欣慰。我們也期待國產數字顯示儀進一步開發新的功能，不斷改進產品外觀和提高內在質量，在繼續占領國內市場的同時，力爭大批量的打入國際儀器儀表市場。
本文標簽：數字顯示儀綜述
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：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
