传感器主要输出信号类型及特点

1.  模拟输出 (Analog Output):

  常见类型: `0-10V` (电压信号), `4-20mA` (电流信号 - *工业领域最主流*)。

特点:

  连续变化: 输出信号的大小连续、线性地代表被测物理量的变化（如温度、压力、位移等）。

  接线简单: 通常只需两根线（信号+， 信号-/地；4-20mA有时需要额外供电线）。

  直接兼容: 与绝大多数传统的 PLC、DCS、显示仪表、数据采集卡的模拟输入通道直接兼容。

成本: 传感器本身和接入设备（PLC AI模块）通常成本较低。

          简单、通用、成本低、易于理解。

劣势:

  易受干扰: 电压信号（0-10V）在长距离传输时容易受到电磁干扰影响信号精度。电流信号（4-20mA）抗干扰能力强很多（是首选模拟信号）。

  传输距离有限: 尤其是0-10V，长距离压降和干扰问题显著。4-20mA虽好，但长距离（如>500m-1000m以上）线阻也可能导致接收端电压下降，需注意接收设备的最小工作电压。

  信息量单一: 通常只传输一个主要的测量值。

  诊断能力弱: 难以通过信号本身判断传感器是否故障（断线或短路除外，4-20mA的0mA和超20mA有时可用于诊断）。

  分辨率限制: 受限于ADC（模数转换器）的位数。

2.  数字输出 (Digital Output):

  常见类型:

  数字接口/总线: `RS-485` (常基于 `Modbus RTU` 等协议), `CAN` (CANopen, J1939 等), `Ethernet` (Modbus TCP/IP, EtherNet/IP, PROFINET 等), `IO-Link` (点对点，到网关), `HART` (叠加在4-20mA上的数字信号)，`USB`, `SPI`, `I2C` (后两者通常用于板级短距离通信) 等。

  脉冲/频率输出: 开关量信号（如 PNP/NPN）、脉宽调制 (`PWM`)、频率信号（输出频率与被测量成正比）。

特点 (以 RS-485/CAN 等总线为例:

  离散数据包: 以数字形式（0和1）传输数据包。

  组网能力强: 最大优势之一。如 RS-485 和 CAN 总线天然支持在一条总线上挂接多个传感器（需地址区分），极大简化布线（如申思测控的 Sanseer-D 系列）。Ethernet 支持更复杂的网络拓扑。

  长距离传输: 核心优势。RS-485/CAN 在适当速率下轻松实现 > 1000m 的可靠传输。Ethernet 使用光纤可达数公里。

  抗干扰性强: 差分信号（如 RS-485, CAN）本身具有很高的抗共模干扰能力。

  信息丰富: 可传输多个参数（主测量值、单位、状态、诊断信息、序列号、量程设置等）。

  诊断功能强: 可主动上报传感器状态（如超量程、故障、需要校准、通信错误等）。

  高分辨率/精度: 理论上分辨率仅受限于传感器自身和数字位宽，避免了模拟信号传输和ADC引入的误差。

优势: 抗干扰、长距离、多节点组网、高信息量、强诊断、高精度潜力大。

劣势:

    系统复杂度: 需要额外的通信协议栈配置（地址、波特率等），调试可能比模拟信号复杂。

    兼容性: 需要后端系统（PLC, SCADA, DCS）有对应的数字通信接口卡（如 RS-485 端口、CAN 卡、Ethernet 卡）并支持相同的通信协议。

    成本: 传感器本身和接入设备（专用通信模块、网关）的成本通常高于模拟传感器和普通 AI 模块。协议授权也可能增加成本（部分现场总线）。

    实时性差异: 部分总线协议（如标准 Modbus RTU）的轮询机制可能不如模拟信号或 CAN/EtherCAT 等实时总线快（但对于大多数过程量监测足够）。