模擬信號在整個自動化行業(yè)中很常見，能夠傳輸與可變特性相關(guān)的信號，而不僅僅是像離散控制那樣的開/關(guān)信號。但對于許多新手用戶以及許多技術(shù)人員來說，不同信號標(biāo)準(zhǔn)之間的差異可能會造成混亂。
　　兩種模擬信號類型
　　兩種的模擬信號類型是電壓和電流。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。
　　理解模擬信號的問題通常在于人們了解控制系統(tǒng)的方式。
　　當(dāng)您開始 STEM 或工程教育時，您可能會在 PLC 出現(xiàn)在工作臺上之前開始使用微處理器（例如常見的 Arduino或Raspberry Pi平臺）進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，我們開始了我們的職業(yè)生涯，了解如何測量分壓器上的可變電壓，這成為連接模擬輸入的標(biāo)準(zhǔn)過程。
　　然后我們到達(dá)實際的現(xiàn)實世界車間（或者在 PLC I/O 類中，如果我們幸運的話），并面臨大量模擬信號實際上在提供電流的現(xiàn)實。然而，在我們所有的培訓(xùn)中，恒壓電源都是討論的主題，而恒流電源幾乎沒有被討論過，甚至根本沒有提到。
　　模擬電流信號的優(yōu)點
　　一旦我們進入自動化車間，就會發(fā)現(xiàn)一個主導(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惠敵鲑|(zhì)量的差異所掩蓋。在這兩個領(lǐng)域，電流占據(jù)主導(dǎo)地位。
　　信號丟失檢測
　　個優(yōu)點是能夠保證傳感器信號到達(dá)控制器。工業(yè)傳感器常見的電流標(biāo)準(zhǔn)范圍是 4-20 mA ，因此即使過程變量處于值，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)會檢測到接線故障：內(nèi)置診斷工具！
　　如果電流輸出超過 20 mA，模擬輸入卡通常允許稍微提高輸入感應(yīng)范圍，該范圍可被檢測為過高值，同時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、有時是致命的呼吸肌并發(fā)癥）。
　　信號質(zhì)量保持
　　信號降級可能比完全斷開的信號更常見。信號線與機器一起運行是正常的，這些機器會在電線上施加不穩(wěn)定的感應(yīng)電壓（EMI 效應(yīng)）。發(fā)生這種情況時，控制器不會檢測到故障，而是檢測到過程變量的變化，因此會錯誤地調(diào)整輸出信號。
　　當(dāng)使用恒流電源時，當(dāng)流過導(dǎo)線的電流因外部因素而升高或降低時，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 不僅是一個問題，電線的尺寸和長度也會影響電路的電阻。模擬恒流源能夠提高自身的電壓來克服電阻的增加并繼續(xù)提供適當(dāng)?shù)碾娏?。在某種程度上，它就像一個閉環(huán)控制信號，隨著外部因素影響系統(tǒng)而增加或減少輸出。
　　模擬電壓信號的優(yōu)點
　　盡管電流具有一些戰(zhàn)略信號優(yōu)勢，但電壓仍然根深蒂固有幾個原因。
　　設(shè)備簡單性
　　之前，我們討論了那些使用分壓器讀取變化信號的小型微處理器，這是因為它們便宜且易于創(chuàng)建。這也許在電位計中得到了的說明，電位計是一種常見的工業(yè)旋鈕，用于調(diào)節(jié)電機速度、設(shè)定點和其他屬性。只需 3 條電線即可將其連接到模擬控制器，無需額外組件。將該設(shè)備轉(zhuǎn)換為恒流模擬信號既困難又耗時。
　　大多數(shù)傳感器（將物理特性轉(zhuǎn)換為電信號的設(shè)備）會改變通過電路的電流或電阻。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，將該簡單傳感器與單個固定電阻器配對可以創(chuàng)建 0-10 伏的理想分壓器。
　　易于測量
　　盡管可靠性會壓倒大多數(shù)其他因素，但在許多情況下它可能不是一個大問題。如果信號線較短且不受干擾影響，我們可以選擇出現(xiàn)故障時容易排查和更換的信號。
　　電壓很容易用電壓表測量，因為這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必須斷開電路。顯然，斷開電路對于運行操作來說不太理想。
　　電壓和電流哪個更好？
　　與許多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)辯論一樣，我無法提供哪個優(yōu)于另一個的意見。的說法是，對于任何一個系統(tǒng)，都可以有巨大的優(yōu)勢，因此徹底了解如何安裝、排除故障以及圍繞任一系統(tǒng)進行設(shè)計。
　　盡管它們都存在，但 4-20 mA 標(biāo)準(zhǔn)對于自動化傳感設(shè)備來說更為常見。如果您的經(jīng)驗僅涉及電壓信號，那么投入時間研究當(dāng)前的信號標(biāo)準(zhǔn)將是有益的。通過正確的設(shè)計選擇，您能夠設(shè)計出盡可能的系統(tǒng)，以平衡信號可靠性與故障排除的簡易性，從而設(shè)計出具有彈性、面向未來的控制系統(tǒng)。