控制系统供应商如何为不同的信号类型提供一系列I/O（输入/输出），这些各类信号类型存在于过程工厂的过程传感器仪表和执行器当中。这其中就包括“四大”过程变量（流量、压力、温度和液位），相关的设备有调节阀、检测传感器、分析仪和测重设备等等。

        这里我们将重点介绍三种信号格式：HART的模拟信号、数字信号（二进制）和脉冲信号（本文将忽略各种现场总线协议、无线和以太网）。下面就让我们看看这三种信号：

        模拟信号

        传感器通过调整电信号测量变量。它会引起电压、电阻或者电容的变化。比如：

        1、热电偶产生与温度相关的电压。

        2、与位移或者温度呼应的应变计、热敏电偶和RTD阻尼变化。

        3、一些压力传感器设计使用阻尼的变化来量化压力变化。

        源自自动化仪表的原始信号一般并不能直接用于控制系统，它需要进行数据加工，调整缩放、线性度并进行补偿等等。拥有这些功能的自动化设备被称作变送器。很多控制系统中热电偶和RTD则是例外，它们拥有I/O卡可以直接接收原始信号。然而，并不是任何远距离传输都可以进行输送，因此用户经常需要加入一个变送器来放大信号。在大多数情况下，这会架构出一个4-20毫安的回路。变送器会根据变量，将控制系统I/O连接的供电控制在24Vdc的水平。变量的零值置于直流4毫安，而最大值则置于直流20毫安。任何超出这个范围的值都被看作是仪表功能失效。

        双线设备仅使用来自电源的电流为内部电路供电，这就意味着运行电流是4毫安或者更低。然而，有一些设备需要外部电源。在这些四线设备当中，有两条线传输过程变量，还有两条线负责各种水平的供电。绝大多数制造商对于信号模式都已经实现了标准化，因为老的0～10v电压信号会由于线缆电阻出现损失，也已经不再使用。

        将HART协议加入到模拟信号当中，通过允许模拟方式承载数字化信息，而不需要损坏基本过程变量传输，这样就可以调整电流信号，传递更多的信息。仔细研究模拟信号搭载的HART，会发现它并不是一条水平线，而是在1.2或者2.2 kHz进行调节，传递二进制序列。I/O连接没有调制解调器的时候无法解析数字信号，因此过程变量不会发生改变。

        数字信号

        有时候称一个信号为“数字信号”，是指像现场总线或者以太网这些技术，将数据打包发送。但是，这里我们谈论的是二进制信号，也就是开关信号。有很多过程传感器并不发送变量数据。如果有变量超过了某个阈值，它们就会改变信号状态。

        举例来说，如果液位与油罐底部太近，低液位报警就会启动。或者压力达到某个数值的时候，压力开关也会开启。这些设备和中继器类似，就只是简单地开启或者闭合。还有一些情况，模拟信号可能会改变：20毫安意味着启动，而4毫安意味着关闭，但是这确实是模拟设备。

        脉冲信号

        一些传感器，尤其是涡轮流量计，会发送脉冲信号，其频率代表过程变量，这样的流量计使用接近传感器，在每次涡轮螺旋桨经过的时候触发。过程更大会让涡轮叶片旋转的更快，从而发出频率更高的脉冲。

        信号的格式多种多样，对一些任务来说非常好，但是实际的结果也可能会引起操作人员的迷惑。至少在近些年来，信号格式的数量已经减少了，普时仪表提供商正在努力适应剩余的信号格式。

                                                                                                                                                                                                                                                            普时仪表

                                                                                                                                                                                                                                                        2015年7月7日