模擬信號(hào)在整個(gè)自動(dòng)化行業(yè)中很常見(jiàn)，能夠傳輸與可變特性相關(guān)的信號(hào)，而不僅僅是像離散控制那樣的開(kāi)/關(guān)信號(hào)。但對(duì)于許多新手用戶以及許多技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，不同信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)之間的差異可能會(huì)造成混亂。
　　兩種模擬信號(hào)類型
　　兩種的模擬信號(hào)類型是電壓和電流。每組內(nèi)都有不同的數(shù)字范圍，但電壓和電流的總體類別在各種傳感器中都有。
　　理解模擬信號(hào)的問(wèn)題通常在于人們了解控制系統(tǒng)的方式。
　　當(dāng)您開(kāi)始 STEM 或工程教育時(shí)，您可能會(huì)在 PLC 出現(xiàn)在工作臺(tái)上之前開(kāi)始使用微處理器（例如常見(jiàn)的 Arduino或Raspberry Pi平臺(tái)）進(jìn)行可編程控制的旅程。這些微處理器始終使用模擬電壓輸入，通常范圍為 0-5 或 0-3.3 伏。
　　因此，我們開(kāi)始了我們的職業(yè)生涯，了解如何測(cè)量分壓器上的可變電壓，這成為連接模擬輸入的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程。
　　然后我們到達(dá)實(shí)際的現(xiàn)實(shí)世界車間（或者在 PLC I/O 類中，如果我們幸運(yùn)的話），并面臨大量模擬信號(hào)實(shí)際上在提供電流的現(xiàn)實(shí)。然而，在我們所有的培訓(xùn)中，恒壓電源都是討論的主題，而恒流電源幾乎沒(méi)有被討論過(guò)，甚至根本沒(méi)有提到。
　　模擬電流信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)
　　一旦我們進(jìn)入自動(dòng)化車間，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)主導(dǎo)所有其他特征的特征：可靠性。如果傳感器和控制器之間的信號(hào)丟失或改變，這是完全不可接受的。即使成本的差異（通常很?。┮矔?huì)被輸出質(zhì)量的差異所掩蓋。在這兩個(gè)領(lǐng)域，電流占據(jù)主導(dǎo)地位。
　　信號(hào)丟失檢測(cè)
　　個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠保證傳感器信號(hào)到達(dá)控制器。工業(yè)傳感器常見(jiàn)的電流標(biāo)準(zhǔn)范圍是 4-20 mA ，因此即使過(guò)程變量處于值，也存在低于閾值的空間，但電流仍在電路上傳輸。如果電流降至 0 mA，控制系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到接線故障：內(nèi)置診斷工具！
　　如果電流輸出超過(guò) 20 mA，模擬輸入卡通常允許稍微提高輸入感應(yīng)范圍，該范圍可被檢測(cè)為過(guò)高值，同時(shí)仍將電流保持在人類交互的安全閾值以下（許多研究表明，高于 25 mA導(dǎo)致嚴(yán)重的、有時(shí)是致命的呼吸肌并發(fā)癥）。
　　信號(hào)質(zhì)量保持
　　信號(hào)降級(jí)可能比完全斷開(kāi)的信號(hào)更常見(jiàn)。信號(hào)線與機(jī)器一起運(yùn)行是正常的，這些機(jī)器會(huì)在電線上施加不穩(wěn)定的感應(yīng)電壓（EMI 效應(yīng)）。發(fā)生這種情況時(shí)，控制器不會(huì)檢測(cè)到故障，而是檢測(cè)到過(guò)程變量的變化，因此會(huì)錯(cuò)誤地調(diào)整輸出信號(hào)。
　　當(dāng)使用恒流電源時(shí)，當(dāng)流過(guò)導(dǎo)線的電流因外部因素而升高或降低時(shí)，傳感器的電壓將快速響應(yīng)。響應(yīng)速度通常足夠快，控制器可以濾除原因和糾正之間的短尖峰。
　　EMI 不僅是一個(gè)問(wèn)題，電線的尺寸和長(zhǎng)度也會(huì)影響電路的電阻。模擬恒流源能夠提高自身的電壓來(lái)克服電阻的增加并繼續(xù)提供適當(dāng)?shù)碾娏鳌Ｔ谀撤N程度上，它就像一個(gè)閉環(huán)控制信號(hào)，隨著外部因素影響系統(tǒng)而增加或減少輸出。
　　模擬電壓信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)
　　盡管電流具有一些戰(zhàn)略信號(hào)優(yōu)勢(shì)，但電壓仍然根深蒂固有幾個(gè)原因。
　　設(shè)備簡(jiǎn)單性
　　之前，我們討論了那些使用分壓器讀取變化信號(hào)的小型微處理器，這是因?yàn)樗鼈儽阋饲乙子趧?chuàng)建。這也許在電位計(jì)中得到了的說(shuō)明，電位計(jì)是一種常見(jiàn)的工業(yè)旋鈕，用于調(diào)節(jié)電機(jī)速度、設(shè)定點(diǎn)和其他屬性。只需 3 條電線即可將其連接到模擬控制器，無(wú)需額外組件。將該設(shè)備轉(zhuǎn)換為恒流模擬信號(hào)既困難又耗時(shí)。
　　大多數(shù)傳感器（將物理特性轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的設(shè)備）會(huì)改變通過(guò)電路的電流或電阻。如果這在 4-20 mA 范圍內(nèi)不方便，則需要添加放大器和穩(wěn)壓器。另一方面，將該簡(jiǎn)單傳感器與單個(gè)固定電阻器配對(duì)可以創(chuàng)建 0-10 伏的理想分壓器。
　　易于測(cè)量
　　盡管可靠性會(huì)壓倒大多數(shù)其他因素，但在許多情況下它可能不是一個(gè)大問(wèn)題。如果信號(hào)線較短且不受干擾影響，我們可以選擇出現(xiàn)故障時(shí)容易排查和更換的信號(hào)。
　　電壓很容易用電壓表測(cè)量，因?yàn)檫@種連接是儀表引線和負(fù)載線之間的高阻抗并聯(lián)連接。另一方面，載流電線需要極其靈敏的霍爾效應(yīng)非接觸式傳感器，否則在連接在線電流表時(shí)必須斷開(kāi)電路。顯然，斷開(kāi)電路對(duì)于運(yùn)行操作來(lái)說(shuō)不太理想。
　　電壓和電流哪個(gè)更好？
　　與許多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)辯論一樣，我無(wú)法提供哪個(gè)優(yōu)于另一個(gè)的意見(jiàn)。的說(shuō)法是，對(duì)于任何一個(gè)系統(tǒng)，都可以有巨大的優(yōu)勢(shì)，因此徹底了解如何安裝、排除故障以及圍繞任一系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　盡管它們都存在，但 4-20 mA 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于自動(dòng)化傳感設(shè)備來(lái)說(shuō)更為常見(jiàn)。如果您的經(jīng)驗(yàn)僅涉及電壓信號(hào)，那么投入時(shí)間研究當(dāng)前的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)將是有益的。通過(guò)正確的設(shè)計(jì)選擇，您能夠設(shè)計(jì)出盡可能的系統(tǒng)，以平衡信號(hào)可靠性與故障排除的簡(jiǎn)易性，從而設(shè)計(jì)出具有彈性、面向未來(lái)的控制系統(tǒng)。