工控系统中的AI、AO、DI、DO：功能与区别详解

工控系统中的AI、AO、DI、DO：功能与区别详解

在项目现场调试的时候，偶尔会遇到一些接入或控制需求，比如把温度传感器接入PLC或RTU，或者对继电器进行控制。这个时候，我们首先应该了解设备上的DI、DO、AI、AO接口。

AI（Analog Input，模拟量输入）用于采集连续变化的物理量。AO（Analog Output，模拟量输出）用于驱动需要连续调节的执行器。DI（Digital Input，数字量输入）用于接收开关状态或脉冲信号。DO（Digital Output，数字量输出）用于控制继电器、指示灯等设备。

在工业自动化和控制系统中，AI、AO、DI和DO是指不同类型的输入和输出模块，用于连接传感器、执行器和其他外围设备到控制器（如RTU、PLC、DCS）。这些模块负责处理模拟量和数字量信号。

AI(Analog Input，模拟量输入)

特点：

• 信号类型：通常接收电压0-10V（直流DC）、电流4-20mA等标准模拟信号。
• 应用：适用于温度、压力、流量、液位等连续变化的测量数据。
• 功能：包括信号处理（如滤波、线性化）、A/D转换（模数转换）等。

示例：
温度传感器，通过检测敏感元器件（如热电偶）的电阻变化，将其转换为电压或电流信号，通过AI模块转换为数字信号，供PLC处理。

AO(Analog Output，模拟量输出)

AO模块用于将控制器内部的数字信号转换为模拟信号，以驱动执行器或其他模拟设备。

特点：

• 信号类型：通常输出电压0-10V（直流DC）、电流4-20mA等标准模拟信号。
• 应用：适用于调节阀、变频器、电机控制器等需要连续调节的设备。
• 功能：包括D/A转换（数模转换）、信号放大等。

示例：
PLC根据当前温度值通过AO模块输出模拟信号，调节加热器的工作功率。

DI(Digital Input，数字量输入)

DI模块用于接收开关状态或脉冲信号，通常是离散的二进制信号（0或1）。

特点：

• 信号类型：通常是干接点（无电，如行程开关）、湿接点（有电），如继电器触点、TTL电平（0V/5V）等。
• 应用：适用于按钮、光电开关、接近开关、限位开关等。
• 功能：包括信号隔离、滤波等。

示例：
光电开关检测物体，在未检测到物体时输出低电平信号0V，检测到物体时输出高电平信号5V给DI模块，通知PLC有物体通过。

DO(Digital Output，数字量输出)

DO模块用于控制继电器、指示灯、电磁阀等设备，输出二进制信号（0或1）。

特点：

• 信号类型：通常是干接点（无电）、湿接点（有电），如继电器输出、晶体管输出等。
• 应用：适用于指示灯、报警器、电动阀门、接触器等。
• 功能：包括信号隔离、过载保护等。

示例：
PLC根据逻辑判断通过DO模块控制继电器动作，开启或关闭电动阀门。

关于电压信号和电流信号

模拟量的输入输出分为电压信号和电流信号。

• 电压信号输出相对简单，精度较高，适用于短距离传输和高精度要求的场合，但抗干扰能力相对较弱，传输距离较短，易受到线路电阻和噪声的影响。
• 电流信号输出型温度传感器则通过测量温度敏感元件的电阻变化，将其转换为电流信号输出，常见的电流输出范围包括4-20mA和0-10mA等。电流信号具有抗干扰能力强、传输距离远、稳定性好等优点，适用于长距离传输和复杂环境下的信号传输，但需要消耗一定的功率，且对线路的阻抗匹配和稳定性要求较高。