CN117268573A - 一种温度变送器及其工作方法 - Google Patents

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CN117268573A
CN117268573A CN202311339566.2A CN202311339566A CN117268573A CN 117268573 A CN117268573 A CN 117268573A CN 202311339566 A CN202311339566 A CN 202311339566A CN 117268573 A CN117268573 A CN 117268573A
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韩恒超
马文骥
王颢涵
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Shanghai Modular Automation System Co ltd
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Abstract

本申请涉及一种温度变送器及其工作方法，包括：变送器本体；通信接口，设于变送器本体上，用于与能够表征变送器本体的当前模式的显示单元通信连接，以通过通信接口获取显示单元的当前模式后，由变送器本体根据当前模式确定当前的工作状态。也即本申请能够利用变送器本体与显示单元之间的通信结果，判断并灵活选择不同的组态设置模式，无需借助上位机或手操器，即可具备迅速调整变送器的组态、高低报和写保护等功能，以满足多种现场使用需求。

Description

一种温度变送器及其工作方法
技术领域
本公开涉及温度变送器技术领域，尤其涉及一种温度变送器及其工作方法。
背景技术
温度变送器作为一种常用的测量仪器，通过将温度传感器的原始信号转换为可传送的标准化输出信号，被广泛应用于过程温度参数的测量和控制。由于温度变送器需要适应使用现场不同的实际需求，因此需要根据不同需求设置不同的组态，例如传感器分度号或量程等。
目前，市面上对于温度变送器组态的修改，普遍借助PC上位机，或利用HART/PA/FF等现场总线的手操器进行操作，整体较为复杂。不仅如此，现场操作人员难以熟知每一厂商的产品，尤其在启用备用机时，过高的技术门槛和复杂的组态步骤使现场组态的调整效率低下。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种温度变送器及其工作方法，以解决上述问题。
本申请一方面，提出一种温度变送器，包括：
变送器本体；
通信接口，设于所述变送器本体上，用于与能够表征所述变送器本体的当前模式的显示单元通信连接，以通过所述通信接口获取所述显示单元的当前模式后，由所述变送器本体根据所述当前模式确定当前的工作状态。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，还包括：
显示单元，与所述变送器本体通信连接，用于确定所述变送器本体的工作状态；
其中，所述显示单元包括拨码开关，所述拨码开关用于表征所述变送器本体的当前模式。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述显示单元，包括：MCU2、按键、显示IC和LCD显示器；
所述MCU2与所述变送器本体电连接；
所述按键和所述显示IC均与所述MCU2电连接；
所述LCD显示器与所述显示IC电连接；
其中，所述按键的数量为三个。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述变送器本体，包括：MCU1、DAC、ADC和传感器；
所述MCU1与所述MCU2电连接；
所述ADC与所述DAC均与所述MCU1电连接；
所述传感器与所述ADC电连接；
其中，所述传感器为热电偶温度传感器或热电阻温度传感器中的任意一种。
本申请另一方面，提供一种温度变送器工作方法，基于上述任一项所述的温度变送器实现，包括如下步骤：
确定变送器本体当前是否连接有显示单元；
在确定所述变送器本体当前连接有所述显示单元时，获取通过所述显示单元表征的当前模式，并根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，确定变送器本体当前是否连接有显示单元，包括：
向显示单元发送连接识别命令，并接受所述连接识别命令对应的回复信息；
按照预设的识别标准对所述回复信息进行判断，确定是否与所述显示单元连接。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述显示单元表征的当前模式，通过所述显示单元中所配置的拨码开关实现。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态，包括：
在所述显示单元的当前模式为显示模式时，所述变送器本体基于当前组态工作；
利用所述显示单元中配置的按键查看所述当前组态的参数。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态，还包括：
在所述显示单元的当前模式为编程模式时，所述变送器本体基于预设条件选择预设组态或所述当前组态工作。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，在所述显示单元中配置的拨码开关当前模式为编程模式时，所述变送器本体基于预设条件选择预设组态或所述当前组态工作，包括：
在所述拨码开关的键位状态为全ON时，选择所述当前组态工作或利用所述显示单元中配置的按键调整所述当前组态；
在所述拨码开关的键位状态为非全ON时，选择所述拨码开关调整所述当前组态。
本发明的技术效果：
本申请通过在变送器本体上设置通信接口，使得通信接口205能够与表征变送器本体当前模式的显示单元通信连接，从而根据显示单元的当前模式确定变送器本体的工作状态，无需借助PC上位机或HART/PA/FF等现场总线的手操器，即可在使用现场对变送器组态进行调整，使整体操作更加便捷高效，满足操作现场存在时间紧迫性的调整需求。具体的，包括：变送器本体；通信接口，设于变送器本体上，用于与能够表征变送器本体的当前模式的显示单元通信连接，以通过通信接口获取显示单元的当前模式后，由变送器本体根据当前模式确定当前的工作状态。也即本申请能够利用变送器本体与显示单元之间的通信结果，判断并灵活选择不同的组态设置模式，无需借助上位机或手操器，即可具备迅速调整变送器的组态、高低报和写保护等功能，以满足现场使用需求。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，将更清楚地理解本发明的上述及其它目的、特征及其它方面。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和其他方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出为本发明的温度变送器的结构示意图；
图2示出为本发明的温度变送器中变送器本体与显示单元电路连接示意图；
图3示出为本发明的温度变送器中拨码开关的结构示意图；
图4示出为本发明的温度变送器中通信接口的结构示意图；
图5示出为本发明的温度变送器中按键的结构示意图；
图6示出为本发明的温度变送器工作方法的流程图；
图7示出为本发明的温度变送器工作方法的实施流程示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和其他方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出为本发明的温度变送器的结构示意图；图2示出为本发明的温度变送器中变送器本体与显示单元电路连接示意图；图3示出为本发明的温度变送器中拨码开关的结构示意图；图4示出为本发明的温度变送器中通信接口的结构示意图；图5示出为本发明的温度变送器中按键的结构示意图；图6示出为本发明的温度变送器工作方法的流程图；图7示出为本发明的温度变送器工作方法的实施流程示意图。
实施例1
如图1和图4所示，本申请一方面，提出一种温度变送器，包括：变送器本体100；通信接口205，设于所述变送器本体100上，用于与能够表征所述变送器本体100的当前模式的显示单元通信连接，以通过所述通信接口205获取所述显示单元的当前模式后，由所述变送器本体100根据所述当前模式确定当前的工作状态。具体而言，变送器本体100通过设置在其上的通信接口205获取显示单元的当前模式，针对当前模式的不同，相应选择不同的组态工作。其中，当前模式包括显示模式和编程模式，在利用通信接口205获取到当前模式为显示模式时，变送器本体100按照当前组态继续工作；在获取到当前模式为编程模式时，需要对变送器本体100当前组态进行调整，使其在预设组态下进行工作。进一步的，通信接口205上设置有VCC接口、GND接口、SCL接口、SDA接口、SW1接口、SW2接口、RX接口和TX接口，其中VCC接口用于连接电源，GND接口用于接地，SCL接口和SDA接口均用于和显示单元通信，SW2接口用于连接写保护跳线，SW1用于连接高低报设置跳线，RX接口和TX接口均用于连接编程器。因此，通过在变送器本体100上设置通信接口205，使得通信接口205能够与表征变送器本体100当前模式的显示单元通信连接，从而根据显示单元的当前模式确定变送器本体100的工作状态，无需借助PC上位机或HART/PA/FF等现场总线的手操器，即可在使用现场对变送器组态进行调整，使整体操作更加便捷高效，满足操作现场存在时间紧迫性的调整需求。
如图1和图3所示，作为本申请的一可选实施方案，可选地，还包括：显示单元200，与所述变送器本体100通信连接，用于确定所述变送器本体100的工作状态；其中，所述显示单元包括拨码开关，所述拨码开关用于表征所述变送器本体100的当前模式。
本实施例中，显示单元200通过通信接口205与变送器本体100通信连接，需要说明的是，显示单元200内置连接端子，也即利用连接端子与通信接口205通信连接，从而实现在使用过程中对于变送器本体100的组态调整的目的。需要特别说明的是，显示单元200上设置有拨码开关，在确定当前模式为编程模式时，通过调整拨码开关，对变送器本体100的组态进行相应的调整。其中，拨码开关包括3P拨码开关203和8P拨码开关204，3P拨码开关203中第1位是控制高报警或低报警、第2位是控制写保护开或关、第3位是控制DISP模式或PROG模式，其中DISP模式为显示模式，PROG模式为编程模式。8P拨码开关204的第1、2位是控制分度号PT100/PT1000/K/E，第3位是控制下限量程0℃或-50℃，第4-8位是控制上限量程。通过两组拨码开关相互配合，实现对于分度号和量程等组态的调整。
如图2和图5所示，作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述显示单元200，包括：MCU2、按键、显示IC和LCD显示器；
所述MCU2与所述变送器本体100电连接；
所述按键和所述显示IC均与所述MCU2电连接；
所述LCD显示器与所述显示IC电连接；
其中，所述按键的数量为三个。
本实施例中，显示单元通过MCU2与变送器本体100电连接，且利用显示IC实现对于LCD显示器控制的目的。需要特别说明的是，显示单元中还设置有三个按键202，且三个按键202均与MCU2电连接。具体的，通过将三个按键202的多种逻辑组合与逻辑排序组合实现查看和设置组态(如适用)功能。在当前模式为显示模式时，三个按键202用于查看当前组态的参数，在当前模式为编程模式时，三个按键202的组态设置功能被激活，能够利用三个按键202对组态进行修改。其中，按键1用于进入修改界面和切换选项，按键2用于移位、放弃和保存，按键3用于确认和数据修改。例如，当前组态为热电阻PT100/3W/0…100℃，通过长按按键1进入密码输入界面，通过按键2和按键3进行移位和数值更改到正确密码后，按按键1进入组态修改，可通过按按键1来切换所需要更改的组态内容，包括分度号、量程等。
还需要说明的是，拨码开关和按键202均与显示单元的MCU2电连接，均能够用于调整变送器组态，其中对于通过拨码开关调整或通过按键调整，可根据现场工况具体选择。若现场安装位置数量较少，或不方便插拔显示单元，或现场工作使用的组态情况较复杂、多变，例如现场有多种分度号热电阻PT100、PT200，热电偶S型、T型，或多种变化的量程-40…80℃、0…120℃、0…420℃、0…1600℃等，优选在显示单元上通过按键调整组态；若现场安装位置数量较多，或便于插拔显示单元，或现场工况使用的组态较为常用，例如现场的分度号是常用的热电阻PT100、PT1000，热电偶K型、E型等，量程是较为常用的0…50℃、-50…100℃、0…500℃、0…1300℃等，优选在显示单元上通过拨码开关调整组态。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述变送器本体100，包括：MCU1、DAC、ADC和传感器；
所述MCU1与所述MCU2电连接；
所述ADC与所述DAC均与所述MCU1电连接；
所述传感器与所述ADC电连接；
其中，所述传感器为热电偶温度传感器或热电阻温度传感器中的任意一种。
本实施例中，变送器本体100的MCU1一端与显示单元中的MCU2电连接，另一端与ADC电连接，其中ADC一端连接有热电偶温度传感器或热电阻温度传感器中的任意一种，具体可根据实际需求进行选择设置。不仅如此，MCU1还通过SPI与DAC电连接，DAC另一端控制4…20mA电流。
实施例2
如图6所示，本申请另一方面，提供一种温度变送器工作方法，基于上述任一项所述的温度变送器实现，包括如下步骤：
S100、确定变送器本体当前是否连接有显示单元；
S200、在确定所述变送器本体当前连接有所述显示单元时，获取通过所述显示单元表征的当前模式，并根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态。
需要说明的是，本申请在判断变送器本体连接有显示单元后，基于显示单元表征的当前模式确定变送器本体的工作状态，也即对变送器本体的组态进行调整。使得在现场调整变送器组态的过程中，无需借助PC上位机或HART/PA/FF等现场总线的手操器，即可在使用现场对变送器组态进行调整，使整体操作更加便捷高效，满足操作现场存在时间紧迫性的调整需求。
具体而言，通过步骤S100、确定变送器本体当前是否连接有显示单元。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，确定变送器本体当前是否连接有显示单元，包括：
向显示单元发送连接识别命令，并接受所述连接识别命令对应的回复信息；
按照预设的识别标准对所述回复信息进行判断，确定是否与所述显示单元连接。
本实施例中，显示单元通过内置的连接端子与变送器本体上的通信接口连接，变送器本体上电后通过I2C通信发送一条连接识别命令至显示单元，检测是否与显示单元连接通信。其中，变送器主体在接收显示单元发送的回复信息后，根据识别标准对回复信息进行判断，确定变送器本体与显示单元之间是否连接。具体的识别标准为显示单元是否在256mS内发送回复信息。若显示单元能够在256mS内给予回复，则说明显示单元与变送器本体之间建立连接，能够进一步的根据显示单元表征的当前模式对变送器本体组态进行调整；若显示单元未能在256mS内给予回复，则说明显示单元未与变送器本体连接，此时的变送器本体使用当前组态继续工作。
进一步的，通过步骤S200、在确定所述变送器本体当前连接有所述显示单元时，获取通过所述显示单元表征的当前模式，并根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态。作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述显示单元表征的当前模式，通过所述显示单元中所配置的拨码开关实现。其中，拨码开关包括3P拨码开关203，3P拨码开关203共有3个位，其中第1位是控制高报警或低报警、第2位是控制写保护开或关、第3位是控制DISP模式或PROG模式，其中DISP模式为显示模式，PROG模式为编程模式。也即，当3P拨码开关203的第3位调整至DISP侧，当前模式为显示模式；当3P拨码开关203的第3位调整至PROG侧时，当前模式为编程模式。因此，能够根据现场不同的使用需求，灵活设置不同模式，操作过程便捷高效，从而具备迅速调整变送器的组态、高低报和写保护等功能，以满足现场使用需求。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态，包括：
在所述显示单元的当前模式为显示模式时，所述变送器本体基于当前组态工作；
利用所述显示单元中配置的按键查看所述当前组态的参数。
此处，需要说明的是，当3P拨码开关203的第3位调整至DISP侧，也即当前模式为显示模式时，变送器本体基于当前组态继续工作。其中，显示单元上还配置有按键，在当前模式为显示模式时，按键用于查看当前组态参数，此时的按键不具备调整组态的功能。
作为本申请的一可选实施方案，可选地，根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态，还包括：
在所述显示单元的当前模式为编程模式时，所述变送器本体基于预设条件选择预设组态或所述当前组态工作。
进一步的，作为本申请的一可选实施方案，可选地，在所述显示单元中配置的拨码开关当前模式为编程模式时，所述变送器本体基于预设条件选择预设组态或所述当前组态工作，包括：
在所述拨码开关的键位状态为全ON时，选择所述当前组态工作或利用所述显示单元中配置的按键调整所述当前组态；
在所述拨码开关的键位状态为非全ON时，选择所述拨码开关调整所述当前组态。
此处，需要说明的是，当3P拨码开关203的第3位调整至PROG侧，也即当前模式为编程模式时，基于预设条件选择预设组态或继续采用当前组态进行工作。其中，拨码开关还包括8P拨码开关204，8P拨码开关204共有8个位，其中第1、2位用于控制分度号PT100/PT1000/K/E，第3位用于控制下限量程0℃或-50℃，第4-8位用于控制上限量程。当拨码开关204的1-8位为全ON时，变送器本体可以选择使用当前组态继续工作，或者通过显示单元中配置的按键调整组态，以满足现场使用需求。具体的，若当前组态满足现场使用需求时，就直接使用当前组态；若此时当前组态不能满足现场使用需求，例如，变送器的当前组态为热电阻PT100、接线方式为三线制、下限量程为0℃、上限量程为100℃，低报警，若此时现场需求为热电偶K型/2W/10…500℃/低报，此时可以通过按键调整组态，以满足现场使用需求。
需要特别说明的是，显示单元配置的按键数量为3个，3个按键分别具备组态调整中相应的功能。具体的，在修改设置组态的过程中，按键1用于进入修改界面、切换选项和确认，按键2用于移位、放弃和保存，按键3用于进入菜单、数据修改和确认。例如，原组态为热电阻PT100/3W/0…100℃，通过长按按键1进入密码输入界面，通过按键2和按键3进行移位和数值更改到正确密码后，按按键1进入组态修改，可通过按按键1来切换所需要更改的组态内容，包括分度号、量程等。其中，分度号通过按按键1切换至TYPE，按按键3进入修改，按按键1进行切换RTD(热电阻)/TC(热电偶)，切换至TC按按键3进行确认选择，此时自动跳回TYPE；再按按键1切换至CODE，按按键3进入修改，按按键1切换选择137(K型)，按按键3进行确认选择，自动跳回CODE；再按按键1切换至LRV，按按键3确认进入更改下限量程数值，通过按键2和按键3移位和更改数值，将下限量程改至10，按按键1进行确认选择；上限量程URV同下限量程同样操作更改至500。更改完成后，长按按键1进入组态写入确认界面，确认后组态写入完成，此时组态为热电偶K/2W/10…500℃。需要说明的是，接线方式将随所设置的分度号自动更改至默认状态(热电阻默认3W，热电偶默认2W)。
进一步的，当8P拨码开关204为非全ON时，可通过8P拨码开关204调整组态，此时的按键仅用于查看组态参数(查看和调整组态操作方法一致)，设置功能无效。例如，变送器的当前组态为热电偶K型/2W/0…800℃，若此时现场需求为热电阻PT100/3W/0…100℃，则可利用8P拨码开关204调整变送器组态，使其满足现场要求。同时，显示单元还可用作现场显示以及查看变送器工作组态的媒介。
综上所述，如图7所示，本申请的温度变送器工作方法。当变送器本体M未识别到显示单元S时，则变送器本体M使用当前组态继续工作。当变送器本体M成功识别到显示单元S后，将根据显示单元S所配置的拨码开关状态进行模式判断，若判断为显示模式，则变送器本体M使用当前组态继续工作；若判断为编程模式，则进一步判断通过拨码开关调整变送器本体M组态或通过按键调整变送器本体M组态。其中，当判断为通过拨码开关调整变送器本体M组态模式时，可通过预设的多种现场常用组态进行调整，操作人员只需修改分度号和量程即可，可减少误操作带来的问题；当判断为通过按键调整变送器本体M组态时，还可以进一步根据现场使用需求，选择当前组态工作或调整当前组态。因此，本申请无需借助上位机或手操器，直接通过显示单元S上的拨码开关和按键，就能够根据现场使用需求对变送器本体M的组态、高低报和写保护等进行调整，调整模式灵活多样，便捷高效，且简单实用。同时，显示单元内置的LCD显示器，能够显示多种数据信息和状态信息，可帮助现场快速分析设备工作状态，达到故障快速诊断的目的。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(HardDiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种温度变送器，其特征在于，包括：
变送器本体；
通信接口，设于所述变送器本体上，用于与能够表征所述变送器本体的当前模式的显示单元通信连接，以通过所述通信接口获取所述显示单元的当前模式后，由所述变送器本体根据所述当前模式确定当前的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种温度变送器，其特征在于，还包括：
显示单元，与所述变送器本体通信连接，用于确定所述变送器本体的工作状态；
其中，所述显示单元包括拨码开关，所述拨码开关用于表征所述变送器本体的当前模式。
3.根据权利要求2所述的一种温度变送器，其特征在于，所述显示单元，包括：MCU2、按键、显示IC和LCD显示器；
所述MCU2与所述变送器本体电连接；
所述按键和所述显示IC均与所述MCU2电连接；
所述LCD显示器与所述显示IC电连接；
其中，所述按键的数量为三个。
4.根据权利要求3所述的一种温度变送器，其特征在于，所述变送器本体，包括：MCU1、DAC、ADC和传感器；
所述MCU1与所述MCU2电连接；
所述ADC与所述DAC均与所述MCU1电连接；
所述传感器与所述ADC电连接；
其中，所述传感器为热电偶温度传感器或热电阻温度传感器中的任意一种。
5.一种温度变送器工作方法，基于上述1-4中任一项所述的一种温度变送器实现，其特征在于，包括如下步骤：
确定变送器本体当前是否连接有显示单元；
在确定所述变送器本体当前连接有所述显示单元时，获取通过所述显示单元表征的当前模式，并根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态。
6.根据权利要求5所述的温度变送器工作方法，其特征在于，确定变送器本体当前是否连接有显示单元，包括：
向显示单元发送连接识别命令，并接受所述连接识别命令对应的回复信息；
按照预设的识别标准对所述回复信息进行判断，确定是否与所述显示单元连接。
7.根据权利要求5所述的温度变送器工作方法，其特征在于，所述显示单元表征的当前模式，通过所述显示单元中所配置的拨码开关实现。
8.根据权利要求5所述的温度变送器工作方法，其特征在于，根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态，包括：
在所述显示单元的当前模式为显示模式时，所述变送器本体基于当前组态工作；
利用所述显示单元中配置的按键查看所述当前组态的参数。
9.根据权利要求5所述的温度变送器工作方法，其特征在于，根据所述当前模式确定所述变送器本体的工作状态，还包括：
在所述显示单元的当前模式为编程模式时，所述变送器本体基于预设条件选择预设组态或所述当前组态工作。
10.根据权利要求7所述的温度变送器工作方法，其特征在于，在所述显示单元中配置的拨码开关当前模式为编程模式时，所述变送器本体基于预设条件选择预设组态或所述当前组态工作，包括：
在所述拨码开关的键位状态为全ON时，选择所述当前组态工作或利用所述显示单元中配置的按键调整所述当前组态；
在所述拨码开关的键位状态为非全ON时，选择所述拨码开关调整所述当前组态。
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