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 開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量概述

在工控領(lǐng)域當(dāng)中,經(jīng)常會(huì)接觸到開關(guān)量,模擬量,數(shù)字量各種概念。而很多人在實(shí)際應(yīng)用中很容易將這些概念混淆以致弄錯(cuò),本文介紹開關(guān)量,模擬量,數(shù)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。

開關(guān)量:指的是反映開和關(guān)的兩個(gè)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(guān)的狀態(tài),一般的只有開和關(guān)兩種狀態(tài)的物理量都可以稱之為開關(guān)量,如繼電器的閉合和打開,開關(guān)的導(dǎo)通和斷開,電磁閥的通和斷等,開關(guān)量可以分輸入開關(guān)量和輸出開關(guān)量(又稱開關(guān)量采集和開關(guān)量控制),開關(guān)量采集一般都是指獲得某個(gè)設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)的反饋,開關(guān)量控制指的是對(duì)于開關(guān)某些設(shè)備的指令。

數(shù)字量:指的是多個(gè)開關(guān)量組合表示,就像用二進(jìn)制的0,1組合來表示八進(jìn)制,十六進(jìn)制的相應(yīng)數(shù)值,用三個(gè)開關(guān)量可以表示八個(gè)狀態(tài)的數(shù)字量,四個(gè)開關(guān)量來表示十六個(gè)狀態(tài)的數(shù)字量。數(shù)字量輸入/輸出英文簡(jiǎn)稱:DI/DO(DI:反饋開關(guān)量的狀態(tài)是開還是關(guān),一般分有源和無源的,DO:控制開關(guān)量的開關(guān)狀態(tài),一般有繼電器和大功率管輸出)多個(gè)開關(guān)量組合起來就表示為數(shù)字量,單個(gè)則為開關(guān)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(shù)物理量都是以模擬量的形式表示的。與數(shù)字量不同,模擬量是連續(xù)的,而數(shù)字量則是離散的。模擬量輸入/輸出的概念和開關(guān)量的輸入/輸出類似,模擬量采集指的是用于某個(gè)反饋監(jiān)視和控制計(jì)算,模擬量控制則是用于控制輸出,多用于控制設(shè)備的開度。模擬量一般都有一個(gè)量程的大小,也就是模擬量數(shù)值的上下限,比如液態(tài)水的溫度是0-100攝氏度,電動(dòng)閥門的開度是0-100%等。在工控領(lǐng)域,采用電壓電流信號(hào)表示模擬量的輸入輸出信號(hào),一般都是有如下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn):4-20mA,0-10mA,0-5V,1-5V,0-10V或者其他電壓電流信號(hào)。模擬量輸入/輸出英文簡(jiǎn)稱:AI/AO( AI:直流模擬量輸入信號(hào),多為4-20mA和0-5V電流信號(hào),AO:直流模擬量輸出信號(hào),多為4-20mA和0-10V電流信號(hào)作為信號(hào)調(diào)節(jié))

綜上所述,開關(guān)量,數(shù)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(shù)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(hào)在連續(xù)變化的過程中任何一個(gè)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(hào)的取值都有可能是不相同的(即在模擬量量程中所表示數(shù)值是無限多的)。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于模擬量信號(hào)只需要達(dá)到一定精度即可,將模擬量信號(hào)離散量化之后,就變?yōu)閿?shù)字量信號(hào),舉例說明模擬量和數(shù)字量的關(guān)系,一米長(zhǎng)的尺子,其長(zhǎng)度的數(shù)值是無限的,從零至一米的數(shù)值是無限多的,但是在實(shí)際使用中無限多的數(shù)值的實(shí)際意義不大,如果將數(shù)值精確到毫米的話,那一米尺子上的度量數(shù)值就只有一千個(gè)了,在一般的實(shí)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(shù)值數(shù)量都是有限的。將刻度標(biāo)識(shí)在尺子上面,就是一個(gè)量化的過程。數(shù)字量是時(shí)間和數(shù)值上都是斷續(xù)變化的物理量。

計(jì)算機(jī)電路只能識(shí)別0,1兩種開關(guān)信號(hào),也就是開關(guān)量信號(hào),但是外部世界需要表示數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止開關(guān)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(gè)量度,用十二個(gè)0,1來表示相關(guān)數(shù)值,利用開關(guān)量表示出來的數(shù)值也就是數(shù)字量。