什么是模擬輸出？
　　模擬輸出是來自控制系統 CPU 的輸出，其電流或電壓會發生變化。在現場總線技術流行之前，這種輸出方式非常常見，通常用于控制各種設備，例如驅動器 (VFD) 或伺服驅動器。模擬輸出至今仍用于控制相同的設備或設置中的參數。模擬輸出有幾種不同的類型，并且有幾種連接模擬輸出下游設備的方法。在本文中，我概述了輸出類型之間的一些差異以及如何將模擬輸出連接到控制系統。

　　處理輸入和輸出時，參考設備非常重要。VFD 將具有模擬輸入和模擬輸出。VFD 的輸出將進入 PLC 的輸入，反之亦然。在本文中，“輸出”將指 PLC 輸出。

　　1734-OE2C 點 I/O 輸出模塊
　　圖 2. Allen-Bradley 1734-OE2C 點 I/O 輸出模塊。圖片由McNaughton-McKay提供
　　模擬輸出的類型：電壓和電流
　　選擇模擬輸出時，需要考慮兩種類型：電壓或電流。電壓輸出通常為 0-10 VDC 或 (-)10-(+)10 VDC，在參數設置中很常見。電流輸出通常為4-20 mA，但也可以采用 0-20 mA。電流或電壓的決定因素完全取決于讀取此信號的設備。如果連接到 VFD，請查看手冊以了解輸入。設備同時支持電流和電壓輸入并不罕見，但可能需要配置設備或使用單獨的端子。

　　典型電機驅動裝置的 I/O 引腳標識

　　圖 3. 典型電機驅動裝置的 I/O 引腳標識。請注意，Ao0- 和 Ao0+ 表示模擬輸出。圖片由羅克韋爾自動化提供
　　電氣噪聲
　　電氣噪聲是指高頻信號在模擬信號上感應出電壓。這會導致模擬設備讀數不正確或出現錯誤。有許多方法可以抵消電氣噪聲。一種常見的方法是使用屏蔽。這種電纜有特殊的接地線，有助于將電氣噪聲引流到地面。一些制造商會為屏蔽線提供指定的端子。如果沒有端子，請使用機箱接地，而不是 24 VDC 接地。
　　解決信號噪聲問題的另一種常見方法是使用共模抵消，這意味著每個信號（電壓或電流）的 (+) 和 (-) 線都成束傳輸。如果其中一根線受到干擾，第二根線上的噪聲也應該相同。那么真正的信號不是 (+) 信號的幅度，而是兩根信號線之間的差值（減法）。
　　2 線、3 線、4 線
　　這是指設備將使用的電線數量以及設備將如何連接到 PLC。
　　2 線模擬設備通常為電流模擬設備，并通過相同的兩根線傳輸電源、信號和地線。這些設備通常采用直流供電，用于參數設置信號。由于只有兩根線且沒有額外的電源，因此限制因素是設備與控制系統之間的距離以及設備可以消耗的電量。
　　當接收設備由外部電源供電時，也會使用 2 線配置，例如接收速度參考信號的電機控制器，或具有模擬設定點的 PID 控制器。模擬輸出將僅包含 2 線：信號和參考。
　　3 線配置將有一根信號線、一根共用公共線和一根。在這種配置下，電源是隔離的，因此設備可以從控制系統接收電源，從而允許與信號不同的電壓設置。
　　4 線連接將具有電源和接地連接，設備將使用它們為自身供電，以及具有自己的參考公共端的信號。此配置提供了的靈活性。設備可以通過交流或直流供電，并且信號線完全隔離。如果設備需要高負載交流電，則可能需要運行兩根電纜而不是一根。
　　連接電流輸出模塊
　　連接模擬電流輸出設備與連接電壓設備時，會存在細微差異。不同制造商之間或模塊是遠程模塊還是底盤模塊之間可能會存在差異。請務必參考制造商的說明，了解正確的接線技術。
　　電流 - 以 Allen-Bradley 1734-OE2C 為例，我們可以從下圖中看到兩個通道可以以兩種不同的方式連接。該圖顯示了與通道 1 的 2 線連接和與通道 0 的 4 線連接。兩個設備都使用屏蔽電纜連接，漏極線連接到端子 2 和 3。
　　電流變化的信號連接到端子零和端子一，公共端（參考信號）連接到端子四和端子五。另一個示例是西門子模擬輸出模塊 6ES7532-5HD00-0AB0。此特定模塊可配置為輸出電流或模擬信號。
　　以下是電流輸出配置的接線圖。通道 0 的輸出信號位于端子 1，參考信號位于端子 3，并且沒有提供漏極線端子。

　　4 線和 2 線電流輸出

　　圖 4. 4 線和 2 線電流輸出。圖片由羅克韋爾自動化提供

　　2 線模擬輸出示意圖

　　圖 5. 2 線模擬輸出示意圖。圖片由西門子提供
　　連接模擬電壓模塊
　　電壓模塊的接線方式類似，只是有時會在圖紙上標明極性。Allen-Bradley 模塊使用 2 線連接，信號線再次連接到端子零和端子一。西門子示例在使用電壓配置時接線稍多一些。下圖顯示了兩種配置，一種是無線路電阻補償的 2 線連接，另一種是帶線路電阻補償的 4 線連接。

　　2 線電壓輸出連接，無線路電阻補償，可能會在發送和接收信號之間產生誤差

　　圖 6. 2 線電壓輸出連接，未補償線路電阻，這可能會在發送和接收信號之間產生誤差。圖片由羅克韋爾自動化提供

　　模擬輸出模塊上的 2 線 (1) 和 4 線 (2) 連接

　　圖 7.模擬輸出模塊上的 2 線 (1) 和 4 線 (2) 連接。圖片由西門子提供
　　模擬輸出連接
　　這些只是模擬輸出設備如何連接到 PLC 輸出模塊的一些示例。從上圖可以看出，每個制造商都有自己的設備連接方式。請務必參考輸出模塊的手冊，以確保設備正確連接到輸出模塊。