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 開關量、模擬量、數字量概述

在工控領域當中,經常會接觸到開關量,模擬量,數字量各種概念。而很多人在實際應用中很容易將這些概念混淆以致弄錯,本文介紹開關量,模擬量,數字量的基本概念以及相互之間的關系幫助大家了解相關情況。

開關量:指的是反映開和關的兩個狀態(tài)的,用0和1來表示,要不就是開的狀態(tài),要不就是關的狀態(tài),一般的只有開和關兩種狀態(tài)的物理量都可以稱之為開關量,如繼電器的閉合和打開,開關的導通和斷開,電磁閥的通和斷等,開關量可以分輸入開關量和輸出開關量(又稱開關量采集和開關量控制),開關量采集一般都是指獲得某個設備的開關狀態(tài)的反饋,開關量控制指的是對于開關某些設備的指令。

數字量:指的是多個開關量組合表示,就像用二進制的0,1組合來表示八進制,十六進制的相應數值,用三個開關量可以表示八個狀態(tài)的數字量,四個開關量來表示十六個狀態(tài)的數字量。數字量輸入/輸出英文簡稱:DI/DO(DI:反饋開關量的狀態(tài)是開還是關,一般分有源和無源的,DO:控制開關量的開關狀態(tài),一般有繼電器和大功率管輸出)多個開關量組合起來就表示為數字量,單個則為開關量。

模擬量:指的是一些連續(xù)變化的量,比如溫度,壓力,流量,水位,濕度,電流,電壓等各種連續(xù)變化的物理量,一般而言,大多數物理量都是以模擬量的形式表示的。與數字量不同,模擬量是連續(xù)的,而數字量則是離散的。模擬量輸入/輸出的概念和開關量的輸入/輸出類似,模擬量采集指的是用于某個反饋監(jiān)視和控制計算,模擬量控制則是用于控制輸出,多用于控制設備的開度。模擬量一般都有一個量程的大小,也就是模擬量數值的上下限,比如液態(tài)水的溫度是0-100攝氏度,電動閥門的開度是0-100%等。在工控領域,采用電壓電流信號表示模擬量的輸入輸出信號,一般都是有如下幾個標準:4-20mA,0-10mA,0-5V,1-5V,0-10V或者其他電壓電流信號。模擬量輸入/輸出英文簡稱:AI/AO( AI:直流模擬量輸入信號,多為4-20mA和0-5V電流信號,AO:直流模擬量輸出信號,多為4-20mA和0-10V電流信號作為信號調節(jié))

綜上所述,開關量,數字量和模擬量相互之間的關系如下:模擬量是在時間上和數值上都是連續(xù)變化的物理量,例如電流互感器和電壓互感器等傳送過來的電壓和電流,都是連續(xù)變化的變量,模擬量信號在連續(xù)變化的過程中任何一個取值都是具有具體的物理意義,且在連續(xù)變化過程中,模擬量信號的取值都有可能是不相同的(即在模擬量量程中所表示數值是無限多的)。在實際應用中,對于模擬量信號只需要達到一定精度即可,將模擬量信號離散量化之后,就變?yōu)閿底至啃盘,舉例說明模擬量和數字量的關系,一米長的尺子,其長度的數值是無限的,從零至一米的數值是無限多的,但是在實際使用中無限多的數值的實際意義不大,如果將數值精確到毫米的話,那一米尺子上的度量數值就只有一千個了,在一般的實際使用過程中也是夠用的,如果需要更加精確的話,可以精確到微米,納米,不管精確到何種精度,其一米尺子上的度量數值數量都是有限的。將刻度標識在尺子上面,就是一個量化的過程。數字量是時間和數值上都是斷續(xù)變化的物理量。

計算機電路只能識別0,1兩種開關信號,也就是開關量信號,但是外部世界需要表示數值遠遠不止開關兩種狀態(tài),利用0,1組合來表示模擬量,一般模擬量的精度用位來表示,模擬量需要8-16位來表示,一般模擬量常見的精度為12位,即是模擬量量程的2的12次方分之一為一個量度,用十二個0,1來表示相關數值,利用開關量表示出來的數值也就是數字量。