自动控制系统的输入输出信号教学

1、自动控制系统的输入输出信号一、常用信号类型及含义1、模拟量信号模拟量是在时间和数量上都是连续的物理量，其表示的信号则为模拟信号。模拟量在连续的变化过程中任何一个取值都是一个具体有意义的物理量，如温度，压力，电流等。常用模拟量信号有：热电阻、热电偶、420mA、15VDC、mV等。模拟量信号如下图：模拟量信号通常来自现场仪表，如铂热电阻，压力，流量、液位变送器等；集中控制设备也会发送模拟量信号给调节阀，变频器等；集中控制设备之间也有模拟量信号交流，如盘装仪表之间的信号。2、开关量信号一般指的是触点的“开”与“关”的状态，在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。开关量分为有源开关量信

2、号和无源开关量信号，有源开关量信号指的是“开”与“关”的状态时带电源，通常电源是220VAC, 24VDC；无源开关量信号指的是当开关处于“开”和“关”的状态时不带电源，行话俗称之为干接点。对于控制系统来说，通常开关量输入卡件接收的是无源开关量信号，开关量输出信号根据实际应用可以有源，也可以无源。开关量信号如下图：开关量信号通常由现场仪表发出，如温度开关、压力，流量，物位开关、位置开关等；集中控制设备发送开关量信号到执行器，如开关阀，电磁阀等，集中控制设备之间也有开关量信号交流，如盘装仪表发出信号至闪光信号报警器等。3、数字量信号数字量，也就是离散量，指得是分散开来的、不存在中间值的量。例如，

3、一个开关所能够取的值是离散的，只能是开或者关，不存在中间的状况。所以数字量在时间和数量上都是离散的物理量，其表示的信号则为数字信号，数字量是由0和1组成的信号，如循环二进制码。数字量信号如下图：4、脉冲量信号脉冲量就是瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量。在量化后，其变化持续有规律就是数字量，在工业应用中一些流量计就可以输出脉冲信号，如椭圆齿轮量计通常使用其输出的脉冲信号。如果其由0变成某一固定值并保持不变，其就是开关量。脉冲量信号如下图：5、通信通信就是信息的传递，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息，依据通信协议不同有HART、RS-485等。二、数字量信号和模拟

4、量信号的区别很多人容易将数字量信号与模拟量信号混淆。1、在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量，表示数字量的信号叫数字信号。例如：在工厂成品打包工段，打包机每打好一包成品，发出一个信号，输入到计算机进行统计（如，每小时、每班、每天、每月的打包数量）管理，其输入信号就是数字信号。2、在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量，表示模拟量的信号叫模拟信号。例如：热电阻在工作时输出的电阻信号就属于模拟信号，因为在任何情况下被测温度都不可能发生突跳,所以测得的电阻信号无论在时间上还是在数量上都是连续的。而且，这个电阻信号在连续变化过程中的任何一个取值都是具体的物理意义，即表示一个相应的温度。三、选

5、用信号类型的原则选用仪表信号类型时，除了上面提到的输出信号或输入信号的仪表信号类型必须匹配之外，我们在多年的设计和仪表选型的工作中，总结出很多非常有价值的经验，有助于降低控制系统的复杂性，控制成本，减少发生错误的概率。1、在控制系统应用中信号类型应尽可能少，可以减少控制系统输入、输出卡件类型，减少备品备件，节省投资。比如在某个工程项目中，有一台现场仪表只能输出脉冲量信号，这时就需要选用一块脉冲量输入卡用于接收这台仪表的信号，通常情况一块脉冲量输入卡有8个通道（可接收8台仪表的信号），而现在只用了一个通道，资源利用率很低。像这种情况可以选择一台将输入脉冲量信号转换成420mA输出的转换器，来减少DCS系统的输入卡种类，经济上也更合理。2、在可能的情况下，仪表信号应选用电流信号（如420mA）传输，如果选用电压信号（如15VDC）传输，在线路上会有电压降，线路越长压降越大，因此造成信号衰减。3、在同一个工程项目中，通信