在儀表自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)中，要使設(shè)計(jì)選用的儀表、控制設(shè)備能正常運(yùn)行，除了設(shè)備自身因素外，還有一個(gè)容易被忽視的因素，就是控制系統(tǒng)、儀表之間的信號(hào)匹配與傳輸。下面小編與你分享淺析自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)如果信號(hào)不匹配會(huì)造成什么后果。
為了描述方便，我們將所有接收信號(hào)和/或輸出信號(hào)的儀表控制設(shè)備統(tǒng)稱為集中控制設(shè)備：如DCS、PLC、SIS等控制系統(tǒng)，二次儀表（如調(diào)節(jié)器、指示儀、記錄儀、閃光報(bào)警器等）等。
集中控制設(shè)備要接收現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)，如溫度傳感器、流量、壓力、液位變送器等信號(hào)；集中控制設(shè)備要向現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器輸出控制信號(hào)，如調(diào)節(jié)閥，變頻器等；集中控制設(shè)備之間也有信號(hào)互相傳輸，如安全柵與控制系統(tǒng)輸入卡件或盤裝儀表之間等。
輸入到集中控制設(shè)備的信號(hào)叫輸入信號(hào)，從集中控制設(shè)備輸出的信號(hào)叫輸出信號(hào)。當(dāng)一臺(tái)儀表或設(shè)備的輸出信號(hào)作為另一臺(tái)儀表或設(shè)備的輸入信號(hào)的時(shí)候，輸出和輸入的信號(hào)必須互相匹配。比如現(xiàn)場(chǎng)有一臺(tái)2088擴(kuò)散硅壓力變送器輸出信號(hào)4~20mA到DCS系統(tǒng)，這就應(yīng)該選擇DSC系統(tǒng)4~20mA模擬量輸入卡才能匹配。
如果信號(hào)不匹配會(huì)造成什么后果呢？
（1）集中控制設(shè)備就接受不到信號(hào)，或者接受到信號(hào)導(dǎo)致集中控制設(shè)備出現(xiàn)不正確的信息，使控制系統(tǒng)或者說控制回路無法正常運(yùn)行；
（2）*壞的情況有可能損毀集中控制設(shè)備的部件（元件），如控制系統(tǒng)開關(guān)量輸入卡是接受干接點(diǎn)信號(hào)，而發(fā)送給它的是220VAC有源接點(diǎn)信號(hào)，這樣會(huì)導(dǎo)致某個(gè)通道，甚至整塊卡都會(huì)損壞。
信號(hào)是控制設(shè)備之間聯(lián)系的紐帶，也可以說是控制設(shè)備之間對(duì)話的語言，如果語言不同，他們之間就不能相互交流，也就是說整個(gè)控制系統(tǒng)或者說控制回路就不可能正常運(yùn)行。
因此在設(shè)計(jì)選用現(xiàn)場(chǎng)儀表、集中控制設(shè)備時(shí)，匹配好輸入到集中控制設(shè)備的信號(hào)類型、集中控制設(shè)備輸出到下一級(jí)控制設(shè)備的信號(hào)類型就非常重要，而自動(dòng)控制系統(tǒng)中存在多種信號(hào)類型，人們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，對(duì)于這些信號(hào)類型的概念又非常容易混淆。
下面我們來談?wù)劤Ｓ玫男盘?hào)類型及選用原則。
一、常用信號(hào)類型及含義
1、模擬量信號(hào)
模擬量是在時(shí)間和數(shù)量上都是連續(xù)的物理量，其表示的信號(hào)則為模擬信號(hào)。模擬量在連續(xù)的變化過程中任何一個(gè)取值都是一個(gè)具體有意義的物理量，如溫度，壓力，電流等。常用模擬量信號(hào)有：熱電阻、熱電偶、4~20mA、1~5VDC、mV等。
模擬量信號(hào)通常來自現(xiàn)場(chǎng)儀表，如鉑熱電阻，壓力，流量、液位變送器等；集中控制設(shè)備也會(huì)發(fā)送模擬量信號(hào)給調(diào)節(jié)閥，變頻器等；集中控制設(shè)備之間也有模擬量信號(hào)交流，如盤裝儀表之間的信號(hào)。
2、開關(guān)量信號(hào)
一般指的是觸點(diǎn)的“開”與“關(guān)”的狀態(tài)，在計(jì)算機(jī)設(shè)備中也會(huì)用“0”或“1”來表示開關(guān)量的狀態(tài)。開關(guān)量分為有源開關(guān)量信號(hào)和無源開關(guān)量信號(hào)，有源開關(guān)量信號(hào)指的是“開”與“關(guān)”的狀態(tài)時(shí)帶電源，通常電源是220VAC, 24VDC；無源開關(guān)量信號(hào)指的是當(dāng)開關(guān)處于“開”和“關(guān)”的狀態(tài)時(shí)不帶電源，行話俗稱之為干接點(diǎn)。對(duì)于控制系統(tǒng)來說，通常開關(guān)量輸入卡件接收的是無源開關(guān)量信號(hào)，開關(guān)量輸出信號(hào)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用可以有源，也可以無源。
開關(guān)量信號(hào)通常由現(xiàn)場(chǎng)儀表發(fā)出，如溫度開關(guān)、壓力，流量，物位開關(guān)、位置開關(guān)等；集中控制設(shè)備發(fā)送開關(guān)量信號(hào)到執(zhí)行器，如開關(guān)閥，電磁閥等，集中控制設(shè)備之間也有開關(guān)量信號(hào)交流，如盤裝儀表發(fā)出信號(hào)至閃光信號(hào)報(bào)警器等。
3、數(shù)字量信號(hào)
數(shù)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(gè)開關(guān)所能夠取的值是離散的，只能是開或者關(guān)，不存在中間的狀況。所以數(shù)字量在時(shí)間和數(shù)量上都是離散的物理量，其表示的信號(hào)則為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字量是由0和1組成的信號(hào)，如循環(huán)二進(jìn)制碼。
4、脈沖量信號(hào)
脈沖量就是瞬間電壓或電流由某一值躍變到另一值的信號(hào)量。在量化后，其變化持續(xù)有規(guī)律就是數(shù)字量，在工業(yè)應(yīng)用中一些流量計(jì)就可以輸出脈沖信號(hào)，如橢圓齒輪量計(jì)通常使用其輸出的脈沖信號(hào)。如果其由0變成某一固定值并保持不變，其就是開關(guān)量
5、通信
通信就是信息的傳遞，是指由一地向另一地進(jìn)行信息的傳輸與交換，其目的是傳輸消息，依據(jù)通信協(xié)議不同有HART、RS-485等。
二、數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)的區(qū)別
很多人容易將數(shù)字量信號(hào)與模擬量信號(hào)混淆。
1、在時(shí)間上和數(shù)量上都是離散的物理量稱為數(shù)字量，表示數(shù)字量的信號(hào)叫數(shù)字信號(hào)。
例如：在工廠成品打包工段，打包機(jī)每打好一包成品，發(fā)出一個(gè)信號(hào)，輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（如，每小時(shí)、每班、每天、每月的打包數(shù)量）管理，其輸入信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)。
2、在時(shí)間上或數(shù)值上都是連續(xù)的物理量稱為模擬量，表示模擬量的信號(hào)叫模擬信號(hào)。
例如：熱電阻在工作時(shí)輸出的電阻信號(hào)就屬于模擬信號(hào)，因?yàn)樵谌魏吻闆r下被測(cè)溫度都不可能發(fā)生突跳,所以測(cè)得的電阻信號(hào)無論在時(shí)間上還是在數(shù)量上都是連續(xù)的。而且，這個(gè)電阻信號(hào)在連續(xù)變化過程中的任何一個(gè)取值都是具體的物理意義，即表示一個(gè)相應(yīng)的溫度。
三、選用信號(hào)類型的原則
選用儀表信號(hào)類型時(shí)，除了上面提到的輸出信號(hào)或輸入信號(hào)的儀表信號(hào)類型必須匹配之外，我們?cè)诙嗄甑脑O(shè)計(jì)和儀表選型的工作中，總結(jié)出很多非常有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)，有助于降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，控制成本，減少發(fā)生錯(cuò)誤的概率。在這里分享4條經(jīng)驗(yàn)給大家，希望對(duì)你們的工作有所幫助：
1、在控制系統(tǒng)應(yīng)用中信號(hào)類型應(yīng)盡可能少，可以減少控制系統(tǒng)輸入、輸出卡件類型，減少備品備件，節(jié)省投資。
比如在某個(gè)工程項(xiàng)目中，有一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表只能輸出脈沖量信號(hào)，這時(shí)就需要選用一塊脈沖量輸入卡用于接收這臺(tái)儀表的信號(hào)，通常情況一塊脈沖量輸入卡有8個(gè)通道（可接收8臺(tái)儀表的信號(hào)），而現(xiàn)在只用了一個(gè)通道，資源利用率很低。像這種情況可以選擇一臺(tái)將輸入脈沖量信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20mA輸出的轉(zhuǎn)換器，來減少DCS系統(tǒng)的輸入卡種類，經(jīng)濟(jì)上也更合理。
2、在可能的情況下，儀表信號(hào)應(yīng)選用電流信號(hào)（如4~20mA）傳輸，如果選用電壓信號(hào)（如1~5VDC）傳輸，在線路上會(huì)有電壓降，線路越長(zhǎng)壓降越大，因此造成信號(hào)衰減。
3、在同一個(gè)工程項(xiàng)目中，通信信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)盡可能統(tǒng)一，可以減少系統(tǒng)集成、調(diào)試、維護(hù)工作量。
4、非標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)（如振動(dòng)傳感器、速度傳感器等）應(yīng)將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如4~20mA），使集中控制設(shè)備易于接收。
5、盡可能調(diào)試安裝的時(shí)候請(qǐng)**安裝公司，這樣盡量避免不必要的出錯(cuò)。
