對于熱工控制儀表，在設計時就應力求做到通用化和相互兼容。通用化是指同一臺儀表可以來顯示或控制不同的參數，盡管被測的參數千差萬別，不論它們的變化范圍如何，雖然所用的傳感器、變送器、轉換器不一樣，但顯示儀表卻完全相同，目前這些技術在顯示儀表上已成熟應用。相互兼容(也稱可互換性)是指不同系列或不同生產廠家的儀表能夠共同使用在同一檢測控制系統中，彼此配合，共同實現系統的功能。如能做到通用化和相互兼容，就能改善控制儀表及其部件的互換性，減少備品備件，在生產工藝流程改變時，原有儀表中的大多數都能物盡其用，節省改建的投資。

 

　　以前廣泛使用的電動或氣動單元組合儀表具有很好的通用性，不僅其顯示單元和控制單元是通用的，甚至像差壓變送器這樣的變送單元也可以用于壓力、流量、液位、密度和力等多種信號的測量。比如智能溫度變送器設計成既可以配熱電偶，也可以配熱電阻，既可以測或一個點的溫度，也可以測量幾個點的溫度(通常被稱為溫度遠傳監測儀)或溫差，其測量范圍和零點都能自由調整。通用化不但使儀表制造廠減少了品種規格，還給用戶帶來靈活方便、一物多用的好處。

 

　　在火電廠中，安裝在控制室的DCS系統要與安裝在生產現場的壓力變送器、執行器等進行信號連接，要做到通用性和相互兼容，必須統一儀表間的信號制式，無論模擬信號還是數字信號都應該標準化。

 

　　信號制是指在成套系列儀表中，各個儀表的輸入、輸出信號采用何種統一的聯絡信號問題。只有采用統一信號，才能使各個儀表間的任意連接成為可能。

 

　　1、模擬氣動信號標準

 

　　GB/T 777-2008《工業自動化儀表用模擬氣動信號》中規定：模擬氣動信號下限值為20kPa，上限值為100kPa

 

　　2、模擬直流電流信號標準

 

　　GB/T 3369.1-2008《過程控制系統用模擬信號第1部分：直流電流信號》中模擬直流電流信號(負載電阻為0-300Ω)的規定見表1表1模擬直流電流信號

 

　　3、電模擬信號

 

　　電模擬信號有直流電流、直流電壓、交流電流和交流電壓四種。從信號范圍看，下限可以從零開始，也可以不從零開始(即有一個活零點)，上限也可高可低。如何確定統一信號的種類和范圍，對整套儀表的技術性和經濟性有著直接影響。下面昌暉儀表對直流電流、直流電壓進行分析比較。

 

　　3.1直流電流信號

 

　　直流電流信號是目前使用*廣泛的信號類型，它具有以下優點：

 

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　　交流容易產生交變電磁場的干擾，對附近儀表和電路有影響，外界交流干擾信號混入后與有用信號形式相同，難以濾波；直流信號就沒有這個缺點。在信號傳輸中，直流不受到交流感應影響，易于解決儀表的抗干擾問題。

 

　?、谥绷餍盘枌ω撦d的要求簡單

 

　　交流有頻率和相位問題，對負載的感抗或容抗敏感，使得影響因素增多，計算復雜；直流電路只考慮電阻。直流不受傳輸線路的電感、電容及負荷性質的影響，不存在相位移問題，使接線簡化。

 

　?、鄄捎弥绷餍盘柋阌谶M行模數轉換和統一信號，便于等現場儀表與壓力變送器數字儀表配用。

 

　?、苤绷餍盘柸菀撰@得基準電壓。因此，世界各國都以直流電流和直流電壓作為統一信號。

 

　　3.2直流電壓信號

 

　　用直流電壓信號作為聯絡信號時，如果一個發送儀表的輸出電壓要同時輸送給幾個接收儀表，則幾臺接收儀表應并聯連接，如圖1所示。

 

　　發送儀表的輸出電壓要同時輸送給幾個接收儀表，則幾臺接收儀表應并聯連接

 

　　采用直流電壓信號需要注意兩點：

 

　?、贋闇p少傳輸誤差，要求發送儀表內阻r0及導線電阻Rcm足夠小。若遠距離傳輸電壓信號，則增大了的Rcm值勢必對接收儀表電阻ri提出過高的要求，而輸入阻抗高將易于引入干擾，因此直流電壓信號不適于作遠距離傳輸的信號。

 

　?、诮邮諆x表輸入阻抗越高，誤差越小。當并接的儀表較多時，相當于總的輸入阻抗減小，誤差增大，因此并接的儀表越多，要求每個儀表的輸入阻抗就越大。

 

　　用直流電壓作為聯絡信號時，由于儀表是并聯連接，其主要優點是：在設計安裝上比較簡單；增加或減少某個儀表不會影響其他儀表工作；對儀表輸出級的耐壓要求可以降低，從而提高了儀表的可靠性。

 

　　從以上分析可見，直流電流信號傳輸與直流電壓信號傳輸各有特點，直流電流信號適于遠距離傳輸，電壓信號使儀表可采用并聯連接。因此，在國外的電動儀表系統以及我國的DDZ-Ⅲ型儀表中，進出控制室的傳輸信號采用直流電流信號，控制室內部各儀表之間聯絡信號采用直流電壓信號，即連線的特點是電流傳輸、并聯接收電壓信號的方式。

 

　　4、信號上下限大小的比較

 

　　表1中，傳輸信號的下限值(零點)電流不一樣，分別為4mA和0mA。前者稱為活零點信號，后者稱為真零信號。

 

　　真零信號下限值從零開始，便于進行模擬量的加、減、乘、除、開方等數學運算，處理起來十分方便，但是它難以區分正常情況下的下限值和電路故障(如斷線)，容易引起誤解或誤操；活零點信號在正常情況下是4mA，一旦出現0mA，肯定是發生了斷線、短路或是停電，能及時發現故障，對生產安全極為有利。

 

　　采用活零點信號不但為兩線制壓力變送器創造了工作條件，而且還能避開晶體管特性曲線的起始非線性，這也是4-20mA信號比0-10mA信號優越之處。

 

　　要在運算處理活零點信號之前，先把對應于零點的信號值減掉，運算完的結果還要把零點信號加上去。固然不甚方便，但在廣泛應用運算放大器和微處理器的儀表里，減或者加幾個常數是非常容易的，所以采用活零點也就不成問題了。

 

　　信號電流范圍的上限值受到電路功率的限制，不宜過大，以避免輸出電路的設計和器件選擇不便。況且信號電流過大還容易使導線和元件發熱，不利于安全防爆。國外的電動儀表。一般信號的上限都不超過50mA。從減小直流電流性信號在傳輸線中的功率損失和減小儀表體積，以及提高儀表的防爆性能等方面看，電流信號的上限值小些好。但是，信號上限值選擇過小也不好，因為微弱信號易受到干擾，而且要求接收儀表壓力變送器有較高的靈敏度，這就給儀表的輸入和放大電路帶來設計上的困難。

 

　　當確定采用活零點信號后，上限值與下限值之比*好是5:1，以便與氣動模擬信號的上下限有同樣的比值，這樣，直流電流信號和氣壓信號就有一一對應關系，容易相互換算。所以，我國規定的4-20mA及輔助聯絡信號1-5V和20-100kPa具有同樣的上下限比值。這些就是4-20mA信號上下限范圍確定的由來。


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