自動控製係統的輸入輸出信號詳解

自動控製係統的輸入輸出信號詳解

儀表自動化工程中，設計選用的儀表、控製設備要能正常運行，除了設備自身因素還有一個容易被忽視的因素————控製係統、儀表、信號、傳輸之間的兼容問題。

I/O信號的儀表控製設備統稱為集中控製設備：如DCS、PLC、SIS等控製係統，二次儀表（如控製器、指示器、記錄儀、閃光報警器等）等。

集中控製設備接收現場儀表信號的有溫度傳感器、流量、壓力、液位變送器等模擬信號；集中控製設備輸出信號到現場接受設備有信調節閥，變頻器等，集中控製設備之間信號互相傳輸的有安全柵與控製係統的卡件或盤裝儀表等。

輸入到集中控製設備的模擬量信號叫AI信號，從集中控製設備輸出的模擬量信號叫AO信號。

如果一台儀表或設備的輸出信號作為另一台儀表或設備的輸入信號的時候，必須考慮匹配問題。

比如一台壓力變送器輸出信號4~20mA到DCS係統，這就應該選擇DSC係統4~20mA模擬量輸入卡才能匹配，且該卡件必須帶配電功能。

信號不匹配的後果

（1）控製係統就接受不到信號，或者接受到錯誤信號導致使控製係統發出錯誤指令。

（2）也有可能損毀控製係統的部件（元件），燒毀模塊。

如控製係統開關量輸入卡是接受幹接點信號，而發送給它的是220VAC有源接點信號，或者是模入卡件接受到強電，這樣會導致某個通道，甚至整個機籠卡都會損壞。

信號類型及選用原則。

1、模擬量信號

模擬量是在時間和數量上都是連續的物理量，其表示的信號則為模擬信號。模擬量在連續的變化過程中任何一個取值都是一個具體有意義的物理量，如溫度，壓力，電流、流量、液位、速度等。常用模擬量信號有：熱電阻、熱電偶、4~20mA、1~5VDC、mV等。

2、開關量信號

一般指的是觸點的“開”與“關”的狀態，在計算機設備中也會用“0”或“1”來表示開關量的狀態。

例如有源開關（濕接點），無源開關（幹接點）

3、數字量信號

數字量，也就是離散量，指得是分散開來的、不存在中間值的量。例如，一個開關所能夠取的值是離散的，隻能是開或者關，不存在中間的狀況。所以數字量在時間和數量上都是離散的物理量，其表示的信號則為數字信號，數字量是由0和1組成的信號，如循環二進製碼。

4、脈衝量信號脈衝量就是瞬間電壓或電流由某一值躍變到另一值的信號量。在量化後，其變化持續有規律就是數字量，在工業應用中一些流量計就可以輸出脈衝信號，如橢圓齒輪量計通常使用其輸出的脈衝信號。如果其由0變成某一固定值並保持不變，其就是開關量。

5、通信通信就是信息的傳遞，是指由一地向另一地進行信息的傳輸與交換，其目的是傳輸消息，依據通信協議不同有HART、RS-485等。

三、選用信號類型的原則

在控製係統應用中信號類型應盡可能少，可以減少控製係統輸入、輸出卡件類型，減少備品備件，節省投資。

在可能的情況下，儀表信號應選用電流信號（如4~20mA）傳輸，如果選用電壓信號（如1~5VDC）傳輸，在線路上會有電壓降，線路越長壓降越大，因此造成信號衰減。

在同一個工程項目中，通信信號的標準應盡可能統一，可以減少係統集成、調試、維護工作量。

非標準的信號（如振動傳感器、速度傳感器等）應將其轉換成標準信號（如4~20mA），使集中控製設備易於接收。