什么是模擬量

模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量，如電壓、電流、壓力、速度、流量等信號(hào)量，模擬信號(hào)是幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)，通常電壓信號(hào)為0~10V，電流信號(hào)為4~20mA，可以用PLC的模擬量模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其經(jīng)過抽樣和量化后可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。說到模擬量，就不得不提AI和AO，下面就來講解下AI和AO。

AI和AO的講解

（1）AI信號(hào)：模擬量輸入

所謂模擬量即4-20mA或0-10V的電流或電壓信號(hào)，輸入到DCS中，經(jīng)過變換，還原出原來的值，比如電流值到DCS中顯示出來；電流互感器二次值（5A）經(jīng)過電流變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA信號(hào)（5A對(duì)應(yīng)20mA）,輸入到DCS機(jī)柜，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，在DCS中顯示實(shí)際的電流值。

（2）AO信號(hào)：模擬量輸出

和AI相反，AO是DCS輸出4-20mA或0-10V信號(hào)，去控制設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)；比如，變頻器的速度控制過程，以40HZ為例，通過遠(yuǎn)程DCS控制，認(rèn)為給定參數(shù)值：40HZ，DCS同樣發(fā)出一個(gè)對(duì)應(yīng)的模擬量電流值，在4-20mA范圍內(nèi)（20mA對(duì)應(yīng)50HZ），信號(hào)傳入到變頻器的控制器，變頻器按照要求運(yùn)行在40HZ。

模擬量概念

在了解完上面的知識(shí)后，理解模擬量首先要了解幾個(gè)概念，傳感器、變送器、執(zhí)行器還有AD轉(zhuǎn)換器、DA轉(zhuǎn)換器等。

那么這里所說的傳感器，我們常用的傳感器有哪些呢？常用的有溫度傳感器，又包括了熱電阻和熱電偶這兩種類型，還有壓力傳感器、濕度傳感器等等。傳感器是用于模擬量輸入的，用于采集外部的溫度、濕度、壓力等信號(hào)。

溫度探頭一般不可以直接接入常用模擬量模塊，需要接入專用溫度模塊，或者加變送器。一般壓力傳感器也不能直接接入模擬量模塊，一般是購買自帶變送器，或者使用壓力變送器。

那么當(dāng)傳感器和變送器結(jié)合使用的時(shí)候可以將非電物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電量。這就是傳感器和變送器的一個(gè)作用。

傳感器和變送器轉(zhuǎn)換出來的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電量，是電信號(hào)，我們的PLC是不能直接接收電信號(hào)的，那么就需要一個(gè)轉(zhuǎn)換，也就是AD轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

在我們PLC這邊，AD轉(zhuǎn)換器其實(shí)就是一個(gè)模擬量的輸入模塊，而DA轉(zhuǎn)換器就是模擬量的輸出模塊。

而對(duì)于模擬量輸出，我們是做模擬量控制變頻器速度，從而控制電機(jī)速度；或者是模擬量控制伺服力矩和速度控制；又或者是模擬量控制比例閥的開度控制等。

接著再說一下常用的模擬量信號(hào)，也就是電壓、電流。常用的電壓范圍：0~10V，-10~+10V，0~5V，-5V~+5V，其中最常用的是0~10V的電壓信號(hào)。常用的電流范圍：0~20mA，4~20mA，-20mA~+20mA，其中最常用的是4~20mA的電流信號(hào)。

（--這一段內(nèi)容，不用刻意去理解--）

我們?cè)谧瞿M量控制的時(shí)候，模擬量的轉(zhuǎn)換是很重要的。比如說0~10V的電壓信號(hào)，從實(shí)際量程轉(zhuǎn)換成模擬量，然后模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，最后是數(shù)字量轉(zhuǎn)換成量程進(jìn)行輸出，不管這樣的過程其實(shí)是可以進(jìn)行簡(jiǎn)化的。

簡(jiǎn)化之后，是如下圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

我們可以得出這個(gè)一個(gè)公式。（數(shù)字量上限-數(shù)字量下限）/（量程上限-量程下限）=（數(shù)字量值-數(shù)字量下限）/（量程值-量程下限），如下圖所示。有了這樣的公式，我們進(jìn)行模擬量換算的時(shí)候就非常方便啦。

（--這一段內(nèi)容，不用刻意去理解--end）

模擬量的常見問題

問：為什么都把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)，而不是0-20mA的電流信號(hào)或0-10V的電壓信號(hào)？

答：

（1）0-10V的電壓信號(hào)容易受到外界的電磁干擾，特別是電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)干擾更明顯。

（2）用0-20mA的電流信號(hào)的話，就無法判斷在電流信號(hào)是0mA時(shí)，到底是電纜斷線引起的故障0mA，還是壓力本身就是0kpa而輸出的正常的0mA。

拓展知識(shí)

（1）模擬量定義為：在時(shí)間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號(hào)。模擬量，反映的是電量測(cè)量數(shù)值（如電流、電壓）。

（2）數(shù)字量定義為：在時(shí)間和數(shù)值上都是斷續(xù)變化的離散信號(hào)。

（3）開關(guān)量：反映的是狀態(tài)信號(hào)（如開關(guān)開、合）。

在物聯(lián)網(wǎng)中，采集模擬量一般用模擬量采集器，如下介紹！

名稱：模擬量采集模塊

提供接口：1RS4854AI2AO

網(wǎng)絡(luò)類型：4G全網(wǎng)通

簡(jiǎn)介：ZHC46612路AO和1路RS485接口，支持Modbus RTU/TCP自適應(yīng)、自動(dòng)采集主動(dòng)上報(bào)、4~20mA模擬量控制采集、自動(dòng)校準(zhǔn)閾值上報(bào)等特色功能，支持一對(duì)一、多對(duì)一組網(wǎng)。（由縱橫智控研發(fā)）