咨詢電話：電氣介紹（二）數(shù)字量信號和模擬量信號在RTO中的應(yīng)用
常言道“人有人言，獸有獸語”，不管是人類還是動物，各個種群之間的信息交流，都需要依靠某種特定的方式去傳遞信息，如聲音、動作、氣味等。正是因為有了信息之間的及時交流，種群才得以生存和發(fā)展。而隨著工業(yè)社會的發(fā)展，現(xiàn)在常常會看到通過某種設(shè)備去控制另一種設(shè)備的場景，那么設(shè)備之間的信息交流是依靠何種方式的呢？今天我們就以YIHEAC生產(chǎn)的RTO系統(tǒng)為例來講解一下其設(shè)備間的傳輸信號。
YIHEAC一直致力于設(shè)計生產(chǎn)出安 全穩(wěn)定的RTO產(chǎn)品，所以這就要求RTO系統(tǒng)在軟件的控制方面要做到快速準(zhǔn)確。而控制的要點(diǎn)之一就是要求控制器和被控設(shè)備間能夠及時的完成輸入/輸出信號的交流，然后通過CPU做出快速且正確的處理，以此保障系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。而控制器的輸入/輸出信號便涉及到了我們今天要講的主題——數(shù)字量信號和模擬量信號。
在講數(shù)字量信號和模擬量信號之前，我們先了解一下關(guān)于信號的概念。按照信號與系統(tǒng)的定義，信號是傳遞一些現(xiàn)象的行為或?qū)傩缘男畔⒌暮瘮?shù)，而這個函數(shù)的自變量通常是時間或者是位置。
為了幫助理解RTO系統(tǒng)中的數(shù)字量信號和模擬量信號，我們先引申出連續(xù)時間信號和離散時間信號的概念?！缎盘柵c系統(tǒng)》和《通信原理》中是如下定義這四種信號：
①連續(xù)時間信號：在時間軸上的取值是連續(xù)的信號稱為連續(xù)時間信號。
②離散時間信號：在時間軸上的取值是離散的信號稱為離散時間信號。
可以看到，①和②的區(qū)別僅在于時間軸的取值是否連續(xù)。
③模擬信號：載荷消息的信號參量取值是連續(xù)（不可數(shù)、無窮多）的，這里連續(xù)的含義是指信號載荷的消息的參量連續(xù)變化，在某一取值范圍內(nèi)可以取無窮多個值，而不一定在時間上也連續(xù)， 比如未經(jīng)量化的采樣信號就是一種模擬信號。
④數(shù)字信號：載荷消息的信號參量只有有限個取值，這個參量不僅僅是指信號的幅值，還可以是信號的頻率、相位，但絕 對不是時間，也就是說數(shù)字信號時間軸上未必是離散的，比如二電平信號，二相位信號等這些在時間軸上是連續(xù)的。
綜上所述，這些信號之間并不是嚴(yán)格的包含與被包含的關(guān)系，連續(xù)時間信號可以是模擬信號也可以是數(shù)字信號，模擬信號可以是連續(xù)時間信號也可以是離散時間信號。連續(xù)時間信號與離散時間信號區(qū)別僅僅是時間軸；模擬信號與數(shù)字信號與時間軸無關(guān)，看的是載荷消息的信號參量取值是否連續(xù)。所以今后再遇到這些信號，我們要知道該如何去區(qū)分它們。
回歸到RTO系統(tǒng)中，今天所講的數(shù)字量信號輸入/輸出可以理解為開關(guān)量信號（數(shù)字量是多位的開關(guān)量），開關(guān)量是指非連續(xù)性信號的采集和輸出，包括遙控采集和遙控輸出。它有1和0兩種狀態(tài)，這是數(shù)字電路中的開關(guān)性質(zhì)，而電力上是指電路的開和關(guān)或者觸點(diǎn)的接通和斷開?！伴_”和“關(guān)”是電器最基本、最典型的功能。
在YIHEAC的RTO系統(tǒng)中直接采用數(shù)字量（開關(guān)量）信號傳輸來控制的對象主要是風(fēng)機(jī)、按鈕、開關(guān)型閥門等。以風(fēng)機(jī)為例，我們都知道風(fēng)機(jī)的狀態(tài)要么是啟動，要么是停止，因此可以把風(fēng)機(jī)的啟停和數(shù)字量（開關(guān)量）信號的1和0相對應(yīng)。用1來表示風(fēng)機(jī)的啟動，用0表示風(fēng)機(jī)的停止。也就是說，當(dāng)給控制器輸出一個高電平“1”的信號時，線路就會是接通的狀態(tài)，從而啟動風(fēng)機(jī)；控制器輸出信號為低電平“0”時，線路斷開，便會停止風(fēng)機(jī)。
圖：西門子PLC數(shù)字量輸入/輸出接線圖
通過以上介紹，可以發(fā)現(xiàn)RTO中數(shù)字量信號傳輸比較簡單，適用于被控設(shè)備本身只存在兩種狀態(tài)的場合，如按鈕、風(fēng)機(jī)等。但通常RTO系統(tǒng)中還會有很多物理量的測量和監(jiān)控，如溫度、壓力、液位等，這些物理量統(tǒng)稱為模擬量。那么模擬量的信號是如何傳輸?shù)哪?？下文就為大家解開疑惑。
RTO系統(tǒng)中的模擬量基本上都是非電量，但RTO系統(tǒng)的控制器PLC卻只能處理數(shù)字量和電量。所有要想實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)電量之間的轉(zhuǎn)換還需要一道橋梁——傳感器。并且如果這一電量不是標(biāo)準(zhǔn)的（如4—20mA、0—10V等），還要經(jīng)過變送器，把其變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號。同時還要有模擬量輸入單元(A/D)，把標(biāo)準(zhǔn)的電信號變換成數(shù)字信號;模擬量輸出單元(D/A)，把PLC處理后的數(shù)字量變換成模擬量——標(biāo)準(zhǔn)的電信號。
標(biāo)準(zhǔn)電信號、數(shù)字量、實(shí)際物理量可以互相轉(zhuǎn)換，以RTO燃燒室上的溫度傳感器為例，量程為0-1200℃，標(biāo)準(zhǔn)電量4-20mA，PLC模擬單元分辨率是15bit(0-32767),其有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系：
①電流輸入信號與PLC內(nèi)部數(shù)字量的轉(zhuǎn)換
X:電流模擬量信號
Y:PLC內(nèi)部轉(zhuǎn)換數(shù)字量
②實(shí)際物理值與模擬量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換
X:電流模擬信號
Y:實(shí)際溫度值
③實(shí)際物理值與PLC內(nèi)部數(shù)字量的轉(zhuǎn)換
X:PLC內(nèi)部轉(zhuǎn)換數(shù)字量
Y:實(shí)際溫度值
以上便是PLC中對模擬量信號的處理過程及轉(zhuǎn)換關(guān)系。
圖：西門子PLC模擬量輸入/輸出接線圖
綜上就是對YIHEAC設(shè)計生產(chǎn)的RTO系統(tǒng)中數(shù)字量信號和模擬量信號的一些淺顯講解，還請讀者批評指正，作者將不勝感激。
值得一提的是，在RTO未來的發(fā)展方向上必然是更加數(shù)字化、智能化，為了滿足客戶需求，我們還可以提供具有多種數(shù)字通訊協(xié)議的儀器儀表，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的在線診斷，進(jìn)一步提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定安 全性。在后期內(nèi)容中將會詳細(xì)介紹RTO系統(tǒng)中的各種通訊協(xié)議，敬請您的期待。
