第3章信号标准化.pptVIP

第三章 信号的标准化Standardization of Signal;第一节 模拟信号的标准化 一、模拟气动信号 20KPa～100KPa 二、模拟直流电流信号 0～10mA（DDZ-Ⅱ），0 ～1500 Ω 0 ～3000 Ω 4～20mA （DDZ-Ⅲ），250～750Ω（其阻抗不可过大）; 三、直流电流信号的优点 （1）直流比交流干扰小（指对附近仪表的干扰） （2）直流对负载要求简单，无须考虑负载的容抗和感抗。 （3）电流信号比电压信号更利于远距离传输。恒流源内阻无穷大，恒压源内阻无穷小。 （4）直流信号容易获得基准电压。因此，世界各国都以直流电流和直流电压作为统一信号。 ;四、 直流电流信号 应用电流作为统一信号时，如一个发送仪表的输出电流要同时输送给几个接收仪表，那末所有这些仪表必须串联连接，如图3-1所示。;图中：r0为变送器的输出电阻，R cm和 ri分别为连接导线的电阻和接收仪表的输入电阻，由它们组成为变送??的负载电阻。在实际使用中，导线长度和接收仪表的个数是可以在一定范围内变化的，因此负载电阻也不是定值。由于发送仪表的输出阻抗不可能无限大，负载电阻在一定范围内变化时，输出电流的变化应小于允许值，这就是所谓的“恒流性能”。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;五、 直流电压信号 应用电压信号作为联络信号时，如一个发送仪表的输出电压要同时输送给几个接收仪表，则几台接收仪表应并联连接，如图3-2所示。在并联连接时，由于并联仪表的输入阻抗不是无限大，信号电压将在发送仪表内阻及导线电阻上减弱，从而造成信号传输误差ε。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; ⑴为减小传输误差，要求发送仪表内阻及导线电阻足够小。若远距离传输电压信号，则增大了R cm势必对接收仪表电阻提出过高的要求，而输入阻抗高将易于引入干扰，因此电压信号不适于作远距离传输的信号。 ⑵接收仪表输入阻抗越高，误差越小。当并接的仪表较多时，相当于总的输入阻抗减小，误差增大，因此并接的仪表越多，要求每个仪表的输入阻抗就越大。;六、信号上下限大小的比较 表3-2中，传输信号的下限值(“零点”)电流不一样，序号1规定为4mA，序号2规定为0mA。后者称为“真零”信号，前者称为“活零”信号。 信号下限从零开始，便于进行模拟量的加、减、乘、除、开方等数学运算。“真零”信号最为直观，处理起来十分方便。但是它难以区别正常情况下的下限值和电路故障(例如断线)，容易引起误解或误操作。“活零”信号在正常的下限值时是4mA，一旦出现0mA，肯定是发生了断线、短路或是停电，能及时发现故障，对生产安全极为有利。;采用“活零”信号不但为两线制变送器创造了工作条件，而且还能避开晶体管特性曲线的起始非线性，这也是4～20mA信号比0～10mA信号优越之处。;在运算处理“活零”信号之前，要先把对应于零点的信号值减掉，运算完的结果还要把零点信号加上去。这固然不甚方便，但在广泛应用运算放大器和微处理机的仪表里，减或加某个常数(相当于电压1V)是非常容易的，所以采用“活零”信号也就不成问题了。;信号电流范围的上限值受到电路功率的限制，不宜过大，以免输出电路的设计和器件选择不便。况且信号电流过大还容易使导线和元器件发热，不利于安全防爆。国外的电动仪表，一般信号的上限都不超过50mA。从减小直流电流信号在传输线中的功率损失和减小仪表体积，以及提高仪表的防爆性能等方面看，希望电流信号上限小些好。但是，信号上限值选得过小也不好，因为微弱信号易受干扰，而且要求接收的仪表有较高的灵敏度，这给仪表的输入和放大电路带来设计上的困难。;当确定采用“活零”信号后，上限值与下限值之比最好是5：1，以便与气动模拟信号的上下限有同样的比值，这样，电流信号和气压信号就有一一对应的关系，容易相互换算。所以，我国规定的4～20mA及其辅助联络信号1～5V和20～100kPa具有同样的上下限比值。;第二节 数字信号标准化 安装在生产现场的仪表和控制室内的仪表或装置之间的数字式串行通信链路，称为现场总线。 现场总线是数字通信系统里最低的一级，也是最基本的一级。 现场总线从现场各类变送器或传感器取得信息，并通过控制器（DCS）向现场执行器传送控制指令或直接（FCS）向执行器传送控制指令。;现场总线的关键技术是通信协议。在发展初期，各大自动化集团