信號是將測量的過程變量(如：溫度、壓力、流量、液位、組分等)，按照一定精度和一定關(guān)系，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后形成信息的一種物理表現(xiàn)。
在流程工業(yè)的過程控制中，采用的信號類型分別為氣動信號、電動信號和光信號。
電動信號的傳輸要求
作為電動信號，可以測量熱電偶的電壓、熱電阻的阻值變化以及流量、壓力、液位等過程參數(shù)被轉(zhuǎn)換為標準的電流信號。電動信號分為模擬信號和數(shù)字信號，前者為連續(xù)信號，后者為離散的、不連續(xù)信號，二者之間可以通過A/D，D/A轉(zhuǎn)換單元進行轉(zhuǎn)換。
1、流程工業(yè)中的信號類型
4-20mA(DC)/1-5V(DC)、4-20mA(DC)+數(shù)字信號(如HART)、數(shù)字信號。4-20mA(DC)/1-5V(DC)信號為國際公認的標準模擬信號?，F(xiàn)場傳輸信號為4-20mA(DC)(或疊加數(shù)字信號)，控制室內(nèi)傳輸信號為1-5V(DC)，信號電流與電壓的轉(zhuǎn)換電阻為250Ω。數(shù)字信號的大小采用有限位的二進制數(shù)表示。
①信號下限為4mA，不與機械零點重合，容易識別斷電、斷路等故障；變送器需要一定的靜態(tài)工作電流；
②信號上限為20mA，是基于安全防爆、功耗等方面的考慮；
③電動信號還有0-20mA，0-10mA，0-10V，0-5V等信號，目前已較少使用。電動信號種類見表1所列。
表1 電動信號種類
2、電動信號的優(yōu)缺點
1)電動信號優(yōu)點
①電動信號適用于計算機類控制系統(tǒng)的測量與控制；
②信號的傳輸距離長，且信號傳輸相應(yīng)速度快、無延遲；
③計算功能構(gòu)成簡單，精度高；
④電動信號能夠?qū)崿F(xiàn)多點記錄；
⑤儀表小型化，便于集中管理；
⑥可動部件少，在長時間使用時能夠保持性能不變；
⑦數(shù)字信號受干擾很小，具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高精度。
2)電動信號缺點
①電源故障時不能信號傳輸，需使用UPS裝置；
②因制造商的不同也會有不同的信號電平；
③電動信號易受到電力電纜等引起的電磁干擾；
④在爆炸環(huán)境中使用時，必須采用防爆結(jié)構(gòu)。
3)信號線制
信號線制主要分為兩線制、三線制、四線制。
①兩線制是指現(xiàn)場儀表(如變送器)和控制室儀表之間采用兩根導(dǎo)線連接，兩根導(dǎo)線既是電源線，又是信號線，既節(jié)省電纜和安裝費用，又有利于安全防爆。
②三線制是指現(xiàn)場儀表(如變送器)電源線的公共端(負端)和信號線的負端共用一根線，相比四線制節(jié)省一根導(dǎo)線，故稱為三線制。
③四線制是指現(xiàn)場儀表(如變送器)采用兩根電源線供電，采用兩根導(dǎo)線傳輸信號至控制室儀表，由此稱為四線制。
HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠程傳感器高速公路通信協(xié)議，用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備(如DCS等)之間的通信協(xié)議。目前，智能儀表信號傳輸是將HART協(xié)議疊加在4-20mA(DC)的模擬信號上，實現(xiàn)智能儀表的信號傳輸及雙向數(shù)字通信，二者在同一對導(dǎo)線上傳輸且互不干擾；儀表的測量信號采用4-20mA(DC)傳輸，智能儀表設(shè)備的信息、狀態(tài)、組態(tài)、校準、診斷等信息通過HART協(xié)議進行訪問；這種方式處于模擬向純數(shù)字信號傳輸轉(zhuǎn)變的過渡。通過手持通信終端、儀表設(shè)備管理系統(tǒng)(IDM)等對現(xiàn)場的智能儀表進行管理。優(yōu)點：信號疊加具有兼容性好，額外提供現(xiàn)場設(shè)備信息，基本能夠滿足儀表設(shè)備管理系統(tǒng)(IDM)的需求。缺點：數(shù)字信號傳輸速度低，模擬信號的缺點無法避免。
現(xiàn)場總線是連接現(xiàn)場智能儀表與控制系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的一種通信網(wǎng)絡(luò)。其特點是數(shù)字化、分布式、開放性、雙向串行傳輸、互操作性、互用性、節(jié)省布線空間、智能自診斷性。優(yōu)點：數(shù)字信號傳輸速率高；信號多樣化；傳輸信息多；能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)字通信；控制功能靈活；減少I/O模塊；減少信號電纜數(shù)量與種類。缺點：技術(shù)復(fù)雜；維護成本高；不易于維護；種類較多，兼容性較差。
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