第二章 工業模擬信號體系——從電壓表達，到電流傳輸，再到工業標準化本章目標上一章我們建立了一個最基礎的認知：工業系統面對的是連續變化的物理世界，而控制系統需要通過電信號感知這個世界。一個新的問題隨之出現：如何選擇一種可靠的電信號，把幾十米、幾百米甚至上千米之外的物理量準確送入控制系統？例如：現場壓力變送器距離 DCS 控制柜有 300 米電纜。傳輸什么信號最合適？可以選擇電壓、電流、電阻、頻率，甚至直接使用數字通信。工業歷史發展過程中，逐漸形成了不同的信號體系。其中最重要的包括：信號類型代表形式電壓信號0–10 V、1–5 V、±10 V電流信號4–20 mA電阻信號PT100 / PT1000熱電勢信號熱電偶 mV數字通信HART、Modbus、CAN、EtherCAT這些信號并不是簡單的技術選擇，而是工業現場環境、可靠性、成本與維護需求共同演化的結果。2.1 電壓信號模型2.1.1 電壓信號的基本思想電壓信號的核心思想非常簡單：用電壓大小表示被測物理量。例如溫度測量：實際溫度： 0 ℃ ---------------- 100 ℃ 對應電壓： 0 V ---------------- 10 V比例關系為：[U = \frac{T}{100} \times 10,\text{V}]溫度輸出電壓0 ℃0 V50 ℃5 V100 ℃10 V控制系統測量輸入電壓為 5 V，即可得知溫度為 50 ℃。這種方式直觀、簡單，早期工業控制大量采用電壓信號。