CSD-仪表基础知识

保护数字量输出触点的方法：
1)当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。 2)当驱动直流回路的感性负载（如继电器线圈）时，用户电路需并联续流 二极管（注意二极管极性）； 3)当驱动交流回路的感性负载时，用户电路需并联RC浪涌吸收电路。
5、PI/PO量（脉冲量输入/输出）
与物理量的瞬时值或累积值对应，信号类型与DI/DO类似。 脉冲信号---与累积值对应。 频率信号---与瞬时值对应。 脉冲信号 脉冲当量---单位脉冲对应的累积值。如流量：m3/8000脉冲 累积值=脉冲数×脉冲当量 （m3） 瞬时值=脉冲数×脉冲当量 / 测量时间（s）×3600 （m3/h） 此类信号测量累积值方便，测量瞬时值困难。 若脉冲频率较小时，应通过测量脉冲周期测量瞬时值。若脉冲频率较大时， 可通过测量单位时间脉冲数测量瞬时值。 频率信号 瞬时值与频率值成正比，如：0~30 m3 /h 对应 0~5000Hz 此类信号测量瞬时值方便，测量累积值困难。测量累积值要有精确定时。
漏型输入和源型输入与干接点的连接
漏型输入与接近开关的连接
源型输入与接近开关的连接
选择PLC的DI模块是要分清源型还是漏型
S7-200PLC既可接漏型，也可接源型； 300PLC一般是源型，GE FANUC PLC既有源型又有漏型； 欧美一般是源型，输入一般用PNP的开关，高电平输入； 日韩产品常用漏型 ，一般使用NPN型的开关，低电平输入。
Vcc J Vi
Vcc 外接电源 J 继电器 驱动继电器
在数字量输出类型选择和使用时应注意以下几点：
（1） 一定要关注负载容量。 输出端口必须遵守允许最大电流限制，以保证输出端口的发热限制在允 许范围。继电器由于是机械元件受到动作次数的寿命限制，且与负载容量有 关（通常额定负载时触点100000次），当负载容量增加时，触点寿命将大大 降低；晶体管是电子原件在允许电流范围内只有老化，没有使用寿命限制。 （2） 一定要关注负载性质。 当驱动感性负载时建议在负载两端接入保护电路。尤其在工作频率比较 高或连接感性较强负载时务必增加保护电路。 原则上输出端口不宜接入容性负载，若为必须，需保证其冲击浪涌电流 小于其允许的最大电流。 （3） 一定要关注动作频率。 当动作频率较高时，建议选择晶体管输出类型，如果同时还要驱动大电 流则可以使用晶体管输出驱动中间继电器的模式。当控制步进电机/伺服系统， 或者用到高速输出/PWM波，或者用于动作频率高的节点等场合，只能选用晶 体管型。如选择继电器输出时，由于继电器响应时间比较慢（约10ms-20ms）， 开闭频率不得大于1HZ。
V→I
4~20mA
mV信号（电位器信号）→4~20mA
激励 mV→V
信号 连续位移、角位移等
V→I
4~20mA
仪表接线 二线制、三线制、四线制。
4~20mA
24V
24V
仪表
4~20mA
仪
仪
表
250欧
表
250欧
220V 4~20mA 250欧
二线制
三线制
四线制
2、AO量（模拟量输出）
用于信号输出、驱动、PID调节等
线驱动原理图
集电极开路输出
集电极开路电路是灌电流(Sink Current)输出器件。在关断状态时，集电极 开路输出连到地；在导通状态时，集电极开路输出悬空。因此，集电极开路 输出需要一个源电流输入接口。
集电极开路原理图
集电极开路输出连接电路
Vcc R
Vi
DI/DO
Vcc 外接电源 R 上拉电阻 输出管截止 DO高 1 输出管饱和 DO低 0 可变电平输出，驱动大负载
Vi
I2
热电阻信号→4~20mA 四线接法
RS1、RS2 导线电阻 R热电阻阻值 Vi=IR 输入阻抗很大，导线影响忽略
I RTD R
RS1 Vi
RS2
热电阻信号→4~20mA 转换原理
RTD
R→V
V→I
4~20mA
电阻→电压转换 电压→电流转换
热电偶信号→4~20mA
两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两端点温度不同时，则会在其 回路内产生热电流（热电动势）。 与热电阻比较，热电偶测量范围宽，但线性差，需冷端补偿。 冷端补偿方法：电路补偿，软件补偿。 线性化：线性化电路，通过查分度表软件线性化。
TC
Vi V→V
补偿导线
V→I
4~20mA
mV信号（电桥信号）→ 4~20mA
激励
激励方法：
电压激励 恒压源，负荷传感器 （10V）
电流激励 恒流源
差动输出：差动输出，高阻输入， 一般为mV信号 Vi 5根接线：2激励，2信号，1屏蔽。
mV信号（电桥信号）→ 4~20mA 转换原理
mV→V Vi
与物理量值对应，如压力、液位、流量、温度等。
①电流信号 ②电压信号 ③热电阻信号 ④热电偶信号 ⑤电桥信号
4~20mA/0~20mA DC（直流信号）
1~5V/0~5V
DC（直流信号）
RTD PT100等（相应标准、电阻变化）
TC J、K、S、B等 （相应标准、电动势）
压力传感器、负荷传感器、电位器等
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内部技术培训与交流文档 仪表基础知识部分
本次培训及交流内容如下：
1、AI：模拟量输入（电流、电压信号） 2、AO：模拟量输出（电流、电压信号） 3、DI：数字量输入（开关量） 4、DO：数字量输出（开关量） 5、PI/PO：脉冲量输入/输出（频率信号）
1、AI量（模拟量输入）
当瞬时值小于此值时不累积。
余量累积问题
每次进行累积计算时，由于累积精度问题，可能使较小的部分累积不上， 造成累积误差。
Q ####.##
△Q # . # # # #
每次应把上次余量累加到本次△Q上，再累加有效部分。
谢谢！
累积测量时的一般问题 精确定时问题，始动量问题，余量累积问题。
精确定时问题 当通过瞬时值计算累积值时，存在精确定时问题。 Q=∑△Q 逐次累加 △Q=V× △T
Q总累积 △Q时间分段累积 V瞬时值 △T分段时间 △T 需精确定时，否则将产生较大误差。在编程时需考虑此问题。
始动量问题 当通过瞬时值计算累积值时，存在始动量问题。 由于瞬时量有波动（干扰），造成无流量时仍有累积，因此需要有一始动量，
①电流信号
4~20mA/0~20mA DC（直流信号） 分有源和无源两类，一般为有源信号
②电压信号 1~5V/0~5V
DC（直流信号）
电流信号 电压信号
负载电阻越大负载越重 负载电阻越小负载越重
3、DI（数字量输入）
如启停状态、开关状态、三通状态等。 源型Source逻辑：当信号输入流入电流时，信号变为ON，为源型逻辑。 漏型Sink逻辑：当信号输入流出电流时，信号变为ON，为漏型逻辑。
C1 1µf/50V （滤波电容）
R2
D1 C1
1~5V 0~5V
热电阻信号→4~20mA
二线接法
I RS1
RTD R
I
Vi
RS2
RS1、RS2 导线电阻 R热电阻阻值
Vi=IRS1+IR+IRS2 导线产生电压引入误差电压
热电阻信号→4~20mA 三线接法
RTD R
RS1
I1
I2
RS2
2I
RS1、RS2 导线电阻 R热电阻阻值 RS1≈RS2 I1≈I2 Vi=I1RS1+I1R-I2RS2≈I1R 通过导线电压抵消消除导线引入的误差 I1
4、DO（数字量输出）
如开关信号、报警信号、指示信号等。 ①触点信号 （内置继电器的干接点输出） ②源型Source输出 （线驱动/差动输出） ③漏型Sink输出 （集电极开路输出）
线驱动/差动输出
线驱动器是一个源电流(Source Current)输出器件。在导通状态时，线驱动 器输出为高电平（Vcc）；在关断状态时，输出悬空。因此，线驱动器需要一 个灌电流输入接口。
（mV电压信号）
③④⑤
①
②
调理、变换、 专用电路、 模块、仪表
电流电压转换、 250欧电阻转换、 专用电路。
电流信号→电压信号 信号变换原理
F1 4~20mA R1 0~20mA
F1 100mA 可恢复保险（过流保护）
D1

R2 10KΩ （滤波电阻）