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 開(kāi)關(guān)量、模擬量、數字量概述

在工控領(lǐng)域當中,經(jīng)常會(huì )接觸到開(kāi)關(guān)量,模擬量,數字量各種概念。而很多人在實(shí)際應用中很容易將這些概念混淆以致弄錯,本文介紹開(kāi)關(guān)量,模擬量,數字量的基本概念以及相互之間的關(guān)系幫助大家了解相關(guān)情況。

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

數字量:指的是多個(gè)開(kāi)關(guān)量組合表示,就像用二進(jìn)制的0,1組合來(lái)表示八進(jìn)制,十六進(jìn)制的相應數值,用三個(gè)開(kāi)關(guān)量可以表示八個(gè)狀態(tài)的數字量,四個(gè)開(kāi)關(guān)量來(lái)表示十六個(gè)狀態(tài)的數字量。數字量輸入/輸出英文簡(jiǎn)稱(chēng):DI/DO(DI:反饋開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)是開(kāi)還是關(guān),一般分有源和無(wú)源的,DO:控制開(kāi)關(guān)量的開(kāi)關(guān)狀態(tài),一般有繼電器和大功率管輸出)多個(gè)開(kāi)關(guān)量組合起來(lái)就表示為數字量,單個(gè)則為開(kāi)關(guān)量。

模擬量:指的是一些連續變化的量,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,模擬量是連續的,而數字量則是離散的。模擬量輸入/輸出的概念和開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出類(lèi)似,模擬量采集指的是用于某個(gè)反饋監視和控制計算,模擬量控制則是用于控制輸出,多用于控制設備的開(kāi)度。模擬量一般都有一個(gè)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(dòng)閥門(mén)的開(kāi)度是0-100%等。在工控領(lǐng)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(gè)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(jiǎn)稱(chēng):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)

綜上所述,開(kāi)關(guān)量,數字量和模擬量相互之間的關(guān)系如下:模擬量是在時(shí)間上和數值上都是連續變化的物理量,例如電流互感器和電壓互感器等傳送過(guò)來(lái)的電壓和電流,都是連續變化的變量,模擬量信號在連續變化的過(guò)程中任何一個(gè)取值都是具有具體的物理意義,且在連續變化過(guò)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(wú)限多的)。在實(shí)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(shuō)明模擬量和數字量的關(guān)系,一米長(cháng)的尺子,其長(cháng)度的數值是無(wú)限的,從零至一米的數值是無(wú)限多的,但是在實(shí)際使用中無(wú)限多的數值的實(shí)際意義不大,如果將數值精確到毫米的話(huà),那一米尺子上的度量數值就只有一千個(gè)了,在一般的實(shí)際使用過(guò)程中也是夠用的,如果需要更加精確的話(huà),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(gè)量化的過(guò)程。數字量是時(shí)間和數值上都是斷續變化的物理量。

計算機電路只能識別0,1兩種開(kāi)關(guān)信號,也就是開(kāi)關(guān)量信號,但是外部世界需要表示數值遠遠不止開(kāi)關(guān)兩種狀態(tài),利用0,1組合來(lái)表示模擬量,一般模擬量的精度用位來(lái)表示,模擬量需要8-16位來(lái)表示,一般模擬量常見(jiàn)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(gè)量度,用十二個(gè)0,1來(lái)表示相關(guān)數值,利用開(kāi)關(guān)量表示出來(lái)的數值也就是數字量。