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什么是模拟量
2020-09-02 阅读:117 发布人:Azir

什么是模拟量

模拟量是指一些连续变化的物理量,如电压、电流、压力、速度、流量等信号量,模拟信号是幅度随时间连续变化的信号,通常电压信号为0~10V,电流信号为4~20mA,可以用PLC的模拟量模块进行数据采集,其经过抽样和量化后可以转换为数字量。说到模拟量,就不得不提AI和AO,下面就来讲解下AI和AO。

AI和AO的讲解

(1)AI信号:模拟量输入

所谓模拟量即4-20mA或0-10V的电流或电压信号,输入到DCS中,经过变换,还原出原来的值,比如电流值到DCS中显示出来;电流互感器二次值(5A)经过电流变送器转换成4-20mA信号(5A对应20mA),输入到DCS机柜,经过转换,在DCS中显示实际的电流值。

(2)AO信号:模拟量输出

和AI相反,AO是DCS输出4-20mA或0-10V信号,去控制设备的运行参数;比如,变频器的速度控制过程,以40HZ为例,通过远程DCS控制,认为给定参数值:40HZ,DCS同样发出一个对应的模拟量电流值,在4-20mA范围内(20mA对应50HZ),信号传入到变频器的控制器,变频器按照要求运行在40HZ。

模拟量概念

在了解完上面的知识后,理解模拟量首先要了解几个概念,传感器、变送器、执行器还有AD转换器、DA转换器等。

那么这里所说的传感器,我们常用的传感器有哪些呢?常用的有温度传感器,又包括了热电阻和热电偶这两种类型,还有压力传感器、湿度传感器等等。传感器是用于模拟量输入的,用于采集外部的温度、湿度、压力等信号。

模拟量概念

温度探头一般不可以直接接入常用模拟量模块,需要接入专用温度模块,或者加变送器。一般压力传感器也不能直接接入模拟量模块,一般是购买自带变送器,或者使用压力变送器。

那么当传感器和变送器结合使用的时候可以将非电物理量转换成统一的标准电量。这就是传感器和变送器的一个作用。

传感器和变送器转换出来的是一个标准电量,是电信号,我们的PLC是不能直接接收电信号的,那么就需要一个转换,也就是AD转换,将模拟量转换成数字量。

在我们PLC这边,AD转换器其实就是一个模拟量的输入模块,而DA转换器就是模拟量的输出模块。

而对于模拟量输出,我们是做模拟量控制变频器速度,从而控制电机速度;或者是模拟量控制伺服力矩和速度控制;又或者是模拟量控制比例阀的开度控制等。

电机

接着再说一下常用的模拟量信号,也就是电压、电流。常用的电压范围:0~10V,-10~+10V,0~5V,-5V~+5V,其中最常用的是0~10V的电压信号。常用的电流范围:0~20mA,4~20mA,-20mA~+20mA,其中最常用的是4~20mA的电流信号。

(--这一段内容,不用刻意去理解--)

我们在做模拟量控制的时候,模拟量的转换是很重要的。比如说0~10V的电压信号,从实际量程转换成模拟量,然后模拟量转换成数字量,最后是数字量转换成量程进行输出,不管这样的过程其实是可以进行简化的。

转换

简化之后,是如下图的对应关系。

我们可以得出这个一个公式。(数字量上限-数字量下限)/(量程上限-量程下限)=(数字量值-数字量下限)/(量程值-量程下限),如下图所示。有了这样的公式,我们进行模拟量换算的时候就非常方便啦。

(--这一段内容,不用刻意去理解--end)

模拟量的常见问题

问:为什么都把模拟量信号转换成4-20mA的电流信号,而不是0-20mA的电流信号或0-10V的电压信号?

答:

(1)0-10V的电压信号容易受到外界的电磁干扰,特别是电缆长度很长时干扰更明显。

(2)用0-20mA的电流信号的话,就无法判断在电流信号是0mA时,到底是电缆断线引起的故障0mA,还是压力本身就是0kpa而输出的正常的0mA。

拓展知识

(1)模拟量定义为:在时间和数值上都是连续变化的信号。模拟量,反映的是电量测量数值(如电流、电压)。

(2)数字量定义为:在时间和数值上都是断续变化的离散信号。

(3)开关量:反映的是状态信号(如开关开、合)。