SIEMENS西门子福州授权代理商

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数字显示仪近年来发展很快，它目前已经全面取代了十几年前由动圈式显示仪所占据的显示仪表市场，并在电动单元组合仪表、数据采集系统中也有部分应用。据了解，全国已有数百家生产数字显示仪的工厂，年产量估计达到数十万台。
与动圈式仪表相比，数字显示仪有以下特点：
·精度高，动圈式仪表仅1.0%，而数字显示仪部分产品为0.5%,通常为0.2%，少数已达0.1%（如江苏江阴长江斯菲尔电力仪表公司、重庆盖德仪器仪表公司的数字显示仪）；
·分辨率高，读数直观，显示清晰，无视差；
·抗震性好，安装角度不受限制;
·输入阻抗高，如配热电偶或mV型信号的输入阻抗可达MΩ级，而动圈式仪表外接电阻仅5Ω、15Ω,补偿导线的允许长度通常只有几十米；
·采用国际通用电源，电源可选交流、直流两种供电方式，即220VAC、24VDC。由于开关电源的普遍采用，不少产品适应交流电源的变化范围可达85~264VAC, 50/60Hz；
·辅助功能多，以往的动圈式仪表通常只带上下限报警和单参数PID调节功能，而目前的数字显示仪拥有种类繁多的辅助功能，如可向变送器提供24VDC 工作电源的配电功能、检测参数的标准信号变送输出功能、四限（上上、上、下、下下）报警功能、报警接点延时功能、**输入功能、**输出功能、多种外形尺寸选择功能、运算功能（如开方、乘除、累积运算）、复杂回路PID调节功能、数据通信功能等等。
正因为有以上特点，再加上数字显示仪价格不高（基型产品的较低价为200元），一些**产品的质量稳定，已赢得用户的信任。其应用范围不断扩大，从单纯的数字显示仪发展到替代部分单元组合仪表，构成数据采集系统等等。本文将从外形及结构、输入功能、控制功能及通信功能几方面介绍数字显示仪近年来的发展及进步。

1 外形及结构
以往动圈式仪表的外形尺寸只有按中国标准规定的横式（160*80）或竖式（80*160）两种，现在已经发展到到横式、竖式及方形三种，而且有符合IEC国际标准的几种外形尺寸，如横式96*48，竖式48*96，方形96*96、72*72，较近又有福建宇光电子技术研究所、福建东辉智能仪器仪表公司、深圳万讯自控公司、厦门安东电子公司等仪表厂提供48*48的小尺寸方形仪表。其深度尺寸也大大减少，如福建福光百特公司大尺寸（80*160、160*80）仪表的深度仅80，而福州天富仪器仪表公司同类产品的深度仅为60。
外壳已普遍采用硬塑料制成，国际通用的卡入式结构已取代老式的紧固螺栓、紧固条固定结构，在仪表盘上安装固定只需将机身往仪表盘安装孔内一推，仪表两侧的塑料弹性卡即可紧紧将仪表固定在盘上。接线端子排与仪表芯体的连接有的已采用类似插接件的插拔式（如福建福光百特公司），当校验及检查仪表时可直接拔出芯体而不必拆掉接线。为了防止灰尘、水分及有害气体的侵蚀，线路板上往往涂有保护膜，如福建宇光电子技术研究所在线路板上涂有美国LOCTITE 保护膜。
2 输入功能
作为数字显示仪的输入信号来说，按信号类别、分度号及量程选择输入信号的方式早已过时，目前有两种新的方式选择输入信号：
按信号类别选择输入方式。这是目前应用较多的一种方式，通常按热电偶、热电阻、标准信号（有的产品又细分为0~10mA 、0~20mA、4~20mA、0~5V、1~5V）、霍尔变送器、远传压力表等大类选择输入信号，而实际应用时再输入分度号、量程范围等具体要求。这种选择方式较老式仪表可减少仪表种类及备用表数量，每一块表也可以在一定的范围内修度号及量程。
**输入方式。这是目前发展较快的一种输入信号选择方式，较早见于1994年福建宇光电子技术研究所推出的AI系列智能数字显示仪，这种仪表支持热电偶、热电阻、电压、标准电流等多种输入信号。具体包括以下输入信号：分度号为K、S、E、J、T、B、N 共7种热电偶；Pt100 、Cu50  2种热电阻；0~20mV、 0~60mV、 0~100mV、 0.2~1V、 0~1V、 0~5V、 1~5V、 -20~20mV、 -100~100mV、 -5~5V共10种电压；0~10mA、 0~20mA、 4~20mA共3种标准电流（需外接分流电阻）、0~80Ω、0~400Ω共2种电阻输入信号。与此同时，还允许用户提供一种如EA1、BA1、BA2、G 等特殊规格的分度号或需开方的输入信号要求。用户使用时只需将不同类别信号接入不同的输入端子并在组态时输入相应的分度号代号及量程即可。目前又有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**机电仪表设备公司等生产厂提供这种产品。福建宇光电子技术研究所推出的V6.0较新版本支持可编程输入系统，可执行编辑扩展分度号修正非线性表格功能，使用户可自行将仪表编辑成能适应任何特殊规格的仪表，或者用来修正用户特殊传感器的非线性误差。
这种输入方式使数字显示仪就输入信号来说只有一种选型，设计、安装、维护都很方便，也不再担心因设计、安装、订货等环节中哪一个出错（如信号类型错误、分度号错误、量程错误）而导致到货仪表不能使用。所使用的仪表单一，备用表的数量也大大减少。
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**输入的数字显示仪除包括上述类别的信号外，还可输入0.01~10000（或0.1~1000）Hz的脉冲信号，**输入的含义更深了一步。
目前还有一些仪表厂可同时提供以上两种选择，即选型时既可选择该厂生产的有具体类别输入信号的数字显示仪，又可选择带**输入的数字显示仪。如山东烟台招远自动化仪表厂、福建福光百特公司、福建昌晖自动化公司、福州天富仪器仪表公司生产的数字显示仪。由于选择**输入仪表要增加几十元的费用，而*输入类型的数字显示仪的精度可能更高，所以当一个工厂如选用数量较多的数字显示仪时，可大部分按具体信号类别选择数字显示仪，而少部分仪表（如20%）和备用仪表选择带**输入的数字显示仪。这一方面达到减少备用仪表、节省投资的目的，另一方面又具有带**输入的数字显示仪灵活方便的特点。   

3 控制功能
数字显示仪虽然是一种简易仪表，但是它采用了九十年代末期先进的微处理器技术，其控制功能远远**过动圈式仪表，具体反映在以下几个方面：
先进控制技术，如模糊控制等已为深圳万讯自控公司、厦门安东电子公司 、福建宇光电子技术研究所的数字显示仪所采用，如抗积分饱和、抑制**调的功能已为福建东辉智能仪器仪表公司所采用。
PID参数采用数字设定，设定精确，参数设定范围大，如福建东辉智能仪器仪表公司的产品P=1~1000%， I="0".01~150min, D="0"~60min。部分厂家，如福建昌晖自动化公司 、江苏宜兴**机电仪表设备公司、福建宇光电子技术研究所还采用了PID 参数自整定技术，可根据回路特性自动寻找过程较佳PID 参数。
数字显示仪的输出信号除两位或多位调节采用接点输出功能外，常见的有以下输出信号：0~10mA、4~20mA、0~20mA输出；0~5V、0~10V、1~5V输出；继电器时间比例输出；固态继电器脉冲时间比例输出；单相可控硅过零触发输出；三相可控硅过零触发输出；单相可控硅移相触发输出；三相可控硅移相触发输出；位置比例输出（可使用两组继电器开关分别控制阀门电机正反转，并可省去伺服放大器）。
数字显示仪通常是按输出类型选型，一部分生产厂，如福建宇光电子技术研究所通过选择输出模块可提供多种输出类型。而厦门安东电子公司的LU-606、LU-660调节器的输出有两种选择：一种是三相SCR 可控硅过零触发脉冲输出，另一种可称之为**输出，它包括0~10mA、4~20mA、0~20mA输出；0~5V、0~10V、1~5V输出；继电器时间比例输出；单相可控硅过零触发输出；单相可控硅移相触发输出等输出类型，用户使用时可按要求选择其中一种。
部分产品带程序设定功能，如深圳万讯自控公司的产品可提供16段时间程序设定曲线，福建昌晖自动化公司的产品可提供32段时间程序设定曲线，厦门安东电子公司的产品可提供20~200段时间程序设定曲线 。部分产品带外给定输入，如深圳万讯自控公司、福建昌晖自动化公司珠海德莱仪表设备公司的产品，可通过外给定与外部调节器构成串级或比值调节回路。部分产品带阀位反馈输入，如福建昌晖自动化公司的产品SWP-25，它接受阀位反馈输入，不用伺服放大器而由开关量直接控制电机正反转。福建福光百特公司的产品XWGA-8000可带**回路PV值输入、外给定输入、前馈输入或*二回路PV值输入、阀位反馈输入等四个模拟输入信号，并可带2个模拟输出信号，因此可由用户自行构成单回路控制、双回路控制、远程给定控制、串级控制、比值控制、前馈控制、三冲量控制等多种复杂控制回路。
4 通信功能
比较多的数字显示仪可带RS-232、RS-422、RS485通信口，与上位计算机构成数据采集系统 。以福建福光百特公司的产品为例，选用RS-232时，仅能与上位计算机1对1通信，选用RS-422时，可与上位计算机10对1通信，选用RS485时，可与上位计算机32对1通信。福建宇光电子技术研究所的产品可通过RS485口与上位计算机64对1通信，该所早期的数据采集系统采用Fix、SNALL、组态王等工控软件，但这些软件只支持该所AI数字显示仪的部分功能。近期该所与北京中泰计算机技术研究所联合，推出国产MCGS全中文工控组态软件AI仪表**版，可支持AI数字显示仪的全部功能。其通信效率和可靠性都大大提高，不仅组态画面美观、功能强，还可实现远程调试、远程诊断。福建昌晖自动化公司的产品可通过数据采集器接入64台数字显示仪，1台上位计算机的扩展口内可插入多块接口卡，以接入更多的数字显示仪。
这种类型的数据采集系统在下层由数字显示仪独立完成监视、控制、报警等功能，上层由计算机完成集中监视、操作、远程设定等功能，因此系统的可靠性还不错。而对每个采集点来说，较低数据采集成本约在500元左右，这对于监测点较少（数十点至百余点）的系统无疑是一种较好的选择。
综上所述，国产数字显示仪在以上几个方面已取得较大的进步，再加上外观改进，稳定性提高，几乎独占了国内显示仪表市场。当众多国外仪表长驱直入中国仪器仪表市场时，数字显示仪发展良好的态势不能不令人感到欣慰。我们也期待国产数字显示仪进一步开发新的功能，不断改进产品外观和提高内在质量，在继续国内市场的同时，力争大批量的打入国际仪器仪表市场。

标准函数
IEC61131-3只定义了约46个函数，分别是：
数字运算 ABS、SQRT、LOG、LN、EXP、SIN、、TAN、ASIN、A、ATAN；
算术运算 ADD、SUB、MUL、DIV、MOD、EXPT、MOVE；
位移与位运算 SHL、SHR、ROR、ROL、AND、OR、XOR、NOT；
选择   SEL、MAX、MIN、LIMIT、MUX；
比较   GT、GE、LT、LE、EQ、NE；
字符串操作 LEN、LEFT、RIGHT、MID、CONTACT、INSERT、DELETE、RACE、FIND；
标准功能块
IEC61131-3只定义了5个功能块，分别是：双稳触发器、边沿触发器、定时器、计数器、通讯功能块；
实际的PLC中这些函数和功能块是远远不够用的。
 
二、PLC的配置
  用IEC61131-3推荐的语言（一种或多种）编写的程序型POU（程序块）通常是相互独立的，如何将各个程序块组成完整的程序就需要对程序块进行配置，IEC61131-3中引入配置元素的概念，通过声明和定义配置元素将程序块紧密地联系在一起。
  配置元素有四种，分别是：配置（Configuration）、资源（Resource）、任务（Task）和运行程序（Run-Time Program），它们之间是按层次划分的。
  四种配置元素的作用如下：
配置元素               描述
Configuration (配置)     定义全局变量（在本配置内有效）
                        组合PLC系统内的所有资源
                        定义配置之间的存取路径
                        声明直接表示的变量
Resource （资源）    定义全局变量（在本资源内有效）
                        给任务和程序*资源
                        用输入/输出参数调用程序
                        声明直接表示的变量
Task （任务）    定义运行属性
Run-Time Program (运行程序) 给程序块或功能块*运行属性

   直接表示的变量声明将整个配置映射到PLC的硬件地址，这些声明可以在配置级、资源级或程序级实现，POU通过外部变量声明存取这些变量。
   当将为所有的POU声明的直接表示的变量放在一起时就组成PLC应用的定位表。再重新布线时只要简单地修改这个表，将符号地址重新指到PLC的**地址即可。

  配置元素通常是以文字形式声明的。
配置元素之间的关系
   配置元素之间是按层次分级的，配置定义了资源和存取路径，资源定义了任务并将任务分派到PLC的物理资源，任务定义了程序运行时的属性，由此构成了完整的声明链。
三、PLC编程系统应具备的基本功能
创新的PLC编程系统应具备下列模块：
（1），语言编辑器；
（2），编译器、连接器、系统配置器；
（3），测试与授权、通信管理；
（4），项目管理器；
（5），器件管理器；
1，语言编辑器
   IL、ST语言编辑器是文本的，LD、FBD、SFC是图形的。
2，编译器、连接器
   编译器、连接器在结构化文本语言中是需要的，在LD、FBD、SFC并不时必需的。
3，系统配置器
系统配置器实现资源和任务的管理。
4，测试与授权、通信管理
  测试与授权、通信管理部分应具备的功能如下： 
（1），下载整个项目或个别POU到PLD；
（2），从PLC上传项目到PC；
（3），修改PLC中的程序(在“运行”或“停止”模式)；
（4），启动和停止PLC；
（5），显示变量的值（状态）；
（6），在测试期间，为防止现场不安全的条件，PLC的输出应不会动作，只有在正常操作时，程序才能执行，其值才能赋给直接变量。附加的软件和硬件能确保写到输出变量的值不影响物理输出。
（7），从PLC中取回系统数据，通信和网络信息；
（8），程序的执行控制（断点、单步…）;
（9），在线修改程序；
（10），功率流显示；
5，器件管理器
   器件管理器管理除CPU之外的所有扩展模块和接口。
6，项目管理器
   项目管理器是功能强大的管理器，要求能对系统中的所有资源进行统一的管理，其应具备的功能如下：
（1），登记新创建的文件；
（2），从其他项目导入文件；
（3），显示所有已经存在的POU；
（4），更名或删除POU；
（5），整个项目的信息结构；

PLC StudioV1.10实现的功能

1，PLC StudioV1.10完全实现了IEC61131-3标准中的POU的概念，将程序型的POU称为程序块，函数和功能块统称为指令并用图形块的方式在梯形图中直观地显示。将函数和功能块统称为指令是为了与指令表中的称谓统一。
2，每个程序块用一个“视”（View）来显示和编辑；
3，在梯形图中同时实现了“网络”（Network）的概念；
4，扩充了标准中的函数和功能块；
5，对标准中使用的文本配置方法进行了重大改进，用完全图形化的界面代替了文本描述，减少了错误，提高了效率；
6，支持程序的下载和上传，并增加了程序的比较功能；
7，在PLC的工作模式（“编程”、“监控”、“运行”）中增加了“调试”模式，确保在调试期间不会导致设备的误动作；
8，支持在线修改、编辑程序；
9，支持在线修改变量值、强制变量状态；
10，支持在线观察变量值，并以可选择的格式显示；
11，支持符号变量的使用；
12，支持用户自定义喜好的编辑环境；
13，强化的安全管理；
14，即时编译技术、自验证技术能及早发现错误；
15，、直观的外部（扩展）资源管理；
16，层次分明的程序块（POU）管理；
17，直观的在线状态、功率流显示；
18，支持梯形图（LD）、指令表（IL）、及改进的方块图（FBD）三种语言，并可以在同一界面中混合显示和编辑；
19，支持多PLC项目的统一管理。