一文读懂工业信号：AI、AO、DI、DO四大模块对比与选型指南
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现代工业自动化系统，AI、AO、DI、DO 四类 I/O 模块是连接“物理世界”和“数字大脑”的枢纽。
他们负责模拟输入、模拟输出、开关输入和开关输出——准确有效地向现场传感器传输数据 PLC/DCS，并可靠地将控制器的计算结果反馈给执行机构。构建高可靠性、高精度、易于维护生产线的关键是要深入了解这四个模块的工作原理、性能指标和设计要点。
AI 模块通过现场传感器接收电压、电流或电阻等模拟信号，通过现场传感器接收电压、电流或电阻 ADC(模数转换器)转换为数字信号，传输到数字信号 PLC后续处理//DCS。
常见的传感器类型包括雷达物位计、热电偶、热电阻(PT100//NTC）、压力变送器、涡街流量计等。
从数 Hz 到数 kHz 不等；一般过程控制选择； 10–100 Hz，高速振动监测是必要的≥1 kHz。
通道与通道、通道与地面之间通常有通道≥1 kV 为了抑制共模干扰和地环流，隔离电压。
硬件低通滤波：（RC 或有源滤波)，在主要应用中，采样应保持不变（S/H）电路，防止混叠。
采用硬件触发运动控制、振动监测等场景，同时对各通道进行采样，消除相位误差。
热电偶，Pt100 在多点标定曲线或算法线性化中嵌入非线性传感器，定期校准以保持精度。
化学反应器内多点布置热电偶，通过高分辨率 AI 实时采集模块的温度分布，实现精确 PID 控制。
管道安装差压变送器，AI 精度达到 0.01mbar，用于实时流量计算和泄漏检测。
AO 模块将 PLC通过DCS内部的数字控制量 DAC(数模转换器)转换为模拟信号(4)–20 mA、0–10 V、±10 V 等等)，驱动阀定位器，比例调节器，变频器等执行部件。
电流输出需要能量驱动能力≥500 Ω负荷；需要提供电压输出；≥2 mA 电流。
1–10 ms，可以满足常规工艺控制，在特殊情况下可以选择较低的延迟模型。
RC被添加到长电缆或大感性负载中阻尼或 EMI 防止输出自激振荡的滤波器。
DI 模块收集离散信号，如按钮、限位开关、接近开关和继电器触点，将现场开关量转换为二进制“0/1”信息，并将其反馈给控制器。
DO 该模块将控制器的离散输出信号转换为实际驱动。常见的输出形式包括机械继电器和晶体管（NPN/PNP）还有固态继电器（SSR）。
继电器触点：继电器触点 2–10 A；晶体管 0.5–1 A；SSR 按型号一般为数百毫安至数安。
过程控制和精确测量优先选择高分辨率 AI/AO；优选状态监测和动作驱动 DI/DO。
优先选用具备自诊断、自校准及远程监测功能的智能 I/O 模块，降低维护成本。
AI、AO、DI、DO 四类 I/O 该模块构成了工业自动化系统感知和实施的核心。工程师不仅可以显著提高系统的测控精度和响应速度，还可以通过深入了解其性能指标、设计要点和应用场景，为智能化和数字化转型打下坚实的基础。
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