提到工業(yè)現(xiàn)場信號，長期處在工業(yè)圈子的朋友可能是耳熟能詳，就是“模擬量”“開關(guān)量”兩種信號。這兩種信號的出現(xiàn)解決了目前工業(yè)自動化中的絕大多數(shù)工業(yè)信號傳輸問題，今天我們一起來了解一下這些信號有什么特點(diǎn)，應(yīng)用于什么場景。
首先我們先來看下什么叫做模擬量，這得從模擬信號說起。模擬信號是一種連續(xù)變化的物理量，一般展現(xiàn)形式為電壓或者電流。大多數(shù)傳感器采集到的信號為模擬信號，模擬信號一般是連續(xù)變化的，例如溫濕度傳感器，光照傳感器等等，這類信號是連續(xù)的，都可以稱為模擬信號。
另外一類信號是開關(guān)信號，與模擬信號的區(qū)別在于開關(guān)信號是不連續(xù)的一種信號。開關(guān)信號只有“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)，或者可以稱之為“接通”和“斷開”兩種狀態(tài)。這類信號又分為了有源和無源兩種，有源信號稱為“濕接點(diǎn)”信號，無源信號稱為“干接點(diǎn)”。一般行程開關(guān)、浮球開關(guān)等都屬于開關(guān)型傳感器，一般為濕節(jié)點(diǎn)傳感器的需要注意極性問題，干節(jié)點(diǎn)不需要。
國際電工委員會(IEC)將電流信號4mA~20mA(DC)和電壓信號1V~5V(DC)確定為過程控制系統(tǒng)中模擬信號的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此，滿足這一標(biāo)準(zhǔn)的傳感器也被稱為變送器。
傳感器輸出一般為電流或電壓信號，但是這類信號會在傳輸過程中受到干擾，不利于遠(yuǎn)距離傳輸，也不利于控制設(shè)備的處理，因此這里就會用到遠(yuǎn)程IO模塊。
使用遠(yuǎn)程IO不僅能夠降低信號消減，還能節(jié)約設(shè)備投資和線纜成本。
傳感器將信號進(jìn)行采集，將生活中的各種量（溫度、濕度等）轉(zhuǎn)換成4mA~20mA(DC)電流信號，這類電流信號可以直接通過遠(yuǎn)程IO模塊進(jìn)行采集，這樣就可以輸出為標(biāo)準(zhǔn)的ModBus協(xié)議，這樣在通信協(xié)議上就形成了統(tǒng)一。
通常情況下，串口遠(yuǎn)程采集模塊一般將4mA~20mA(DC)轉(zhuǎn)換為ModBus RTU協(xié)議，以太網(wǎng)遠(yuǎn)程采集模塊一般將4mA~20mA(DC)轉(zhuǎn)換為ModBus TCP協(xié)議。
在工業(yè)控制系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程I/O模塊設(shè)備將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換為ModBus協(xié)議，這樣就能通過串口或者以太網(wǎng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。以太網(wǎng)設(shè)備可以直接接入交換機(jī)或路由器直接組建局域網(wǎng)絡(luò)，這樣就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上云，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管，這也就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的由來。通過PLC或HMI、工控機(jī)等設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動控制。
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