前言

随着安全监管的加强，对化工的自动化要求越来越严格，如，国家规定对于危险化工工艺及其上下游工艺必须采用全流程自动化。化工企业必须配有自动控制系统，大部分企业还有SIS（安全仪表系统）。化工工艺过程产生的大量数据要以信号的形式传递给中央控制系统，再由中央控制系统进行逻辑运算以画面、声光等信息传递给操作人员。

数据传输的信号类型是链接仪表和控制系统的关键，化工工程师应当了解最基本的信号类型及其应用场景，选择具有合适信号或协议的仪表/设备，推算控制系统需要的各种信号的数量，为仪表专业人员确定自动化系统提供支撑。下面简单介绍信号类型及基本应用。

1、开关量信号（也称作数字量信号）

化工行业中，开关量信号通常以有和无来表示，也就是常说的“开”和“关”状态。在控制系统中它常以布尔值的方式存在，可以表示为“0”、“1”，因此也称为数字信号。

开关量信号一般起到表示“ 到位 ”的功能。通常为到达指定位置后发出信号。

最常见的开关量信号为阀门的开到位和关到位信号。

在控制系统中通常以DI、DO表示，通常用以表示和统计控制点数。D是Digital简称，I是Input简称，O是Output简称。DI代表数字输入信号，DO代表数字输出信号，输入输出是以控制系统作为参考而言的，并不是以仪表作为参考。即：仪表输出的开关量信号在控制系统中表示为DI，输入的开关量信号在控制系统中表示为DO。

2、模拟量信号

在实际应用中，压力、温度、流量、液位等需要连续监控的数值就需要用模拟量信号进行传输。模拟量信号有多种类型，最常见的为电压、电流类型，电压有0-5V，0-10V以及热电偶电压信号；电流通常为4-20mA。

电压信号传输受到的影响因素较多，对于热电偶来说，还需要有补偿导线，否则测量数值偏差。因此通常情况电压信号不适用于较长距离的信号传输。

应用最广的为4-20mA电流信号，通常通过其它电子转换原件，将电阻、电压、脉冲等信号转换为电流信号，然后传输至控制系统。电流信号抗干扰能力强，传输距离远。

4-20mA信号以以4mA作为量程下限，20mA作为量程上限，通常为线性关系。比如0-100℃的量程，当温度为0℃时，仪表向控制系统发出4mA电流信号，100℃时，发出20mA信号，而50℃时，发出的信号电流为12mA。从以上描述中可以看到，如果发出4-20mA电流信号，则必须有电源供电。因此，通常情况下仪表需要额外的24V直流电源供电。

同开关量信号一样，在控制系统中通常以AI、AO表示，通常用以表示和统计控制点数。A是Analog简称，I是Input简称，O是Output简称。AI代表模拟输入信号，AO代表模拟输出信号，输入输出是以控制系统作为参考而言的，并不是以仪表作为参考。即：仪表输出的模拟量信号在控制系统中表示为AI，输入的模拟量信号在控制系统中表示为AO。

模拟量信号指示连续数值变化，用途非常广，可以起到随时监控及控制作用。AI信号用作监控现场变化，AO信号用作向现场仪表发出命令，实现控制过程。

3、通讯协议

对于仪表来说，通常不会仅有一个信号，往往是多个信号的组合。对于简单仪表，可以采取直接接收发送数字/模拟信号来实现监控与控制。比如一个最简单的控制阀门，可以有一个开到位信号、关到位信号、开信号、关信号。这种情况可以直接使用信号，直接接线。

对于复杂的仪表或设备，往往带有十多个甚至几十上百个信号，如果采用直接接线的方式将会是一项复杂的工程，且造价成本较高，因此就需要通讯协议帮助。

通过处理器，在仪表/设备内部将多个信号转换为具有统一协议的信号，再通过网络输入到控制系统。这样就实现了一根线传输几十上百个信号的作用。最常见的通讯协议有HART及Modbus协议，两者区别请参阅仪表专业内容。

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