仪表和控制依赖于将物理或过程变量转换为更有用的格式以供操作员显示。
管道中的压力转换为膜片的机械挠度，通过应变片（膜片和应变片构成传感器）将其转换为电能，然后通过 I/O 模块转换为数字整数值，然后 浮点工程单位值由 PLC 或HMI进行显示。
该信息还用于帮助生成输出命令，这些命令被转换为电信号，然后转换为机械动作。 诀窍是了解各种转换器的 I/O 关系。
PLC 如何从现场发送器读取数据
例如，当流体流过流孔时，流孔将导致可预测的压降。 压力变送器可以通过比较上游压力与下游压力来测量该压降。
尽管该压差与流量不是线性的，但它与流量具有可重复的关系。 这种关系最好近似为平方根函数。
取差压信号的平方根，有效地将其与流量线性化。
建立线性关系后，从一次测量即可推导出从变送器到计算机显示器的整个转换序列。
下图描述了两种典型的温度测量电路，如下所示： 顶部配置使用变送器的外部电源为信号环路供电。
这种配置称为四线环路。 底部配置使用内部电源（AI 卡电源）为环路供电。 这种配置称为两线环路。
以下有关单位转换的讨论适用于两种电路类型。 重点关注顶部电路。
热电偶是传感元件。 热电偶是利用双金属接触原理产生小毫伏信号的装置。
请注意，图表中显示的温度-电压曲线在整个温度区间内相对线性。
在该温度区间之外，信号的线性度可能会降低（热电偶的特性），但这在这里并不重要。
仪器标定必须始终从过程测量开始。 设计人员查阅了我们假想系统的热与材料平衡 (HMB) 表，发现测量点的预期温度约为 105°C。
上游加热器能够将系统加热到大约 130°C，然后系统会因超温联锁而关闭。
设计工程师知道正确校准的跨度会将正常工作点置于曲线的中间附近。 上端温度需要高于 130°C。
经过深思熟虑，工程师决定校准范围为 15 至 150°C，并选择 K 型热电偶，它在该温度区间内提供 0.597 至 6.138 mV 的输出。
然后，必须对温度变送器进行工作台校准，以提供与热电偶预期的 0.597 至 6.138 mV 输入信号成比例的 4 -20 mA 输出信号。
变送器是一个电流源（与电压源相反），根据需要改变其功率输出，以保持稳定的毫安输出，该输出与其输入的毫伏（即测量的温度读数）成正比。
（注意：电压源，例如电池，无论负载如何都试图保持恒定电压，而电流源无论负载如何都试图保持恒定电流）。
然后，温度变送器将该信号转换为经过缩放的 4–-20 mA 信号，在本例中，跨度为 15 至 –150°C。
PLC有一个模拟输入模块，用于检测温度变送器的输出。 事实上，所有模拟输入模块都是电压表，即使它们被列为毫安输入。
有时电阻器位于端子排的外部，有时位于 PLC I/O 模块的内部（如图所示）。 无论哪种情况，4-20 mA 信号都将转换为电压。
通常，该电压为 1-–5 VDC，因为使用的电阻为 250 欧姆。 然后必须将该模拟值转换为二进制值。
在我们的示例中，PLC 规范将这个特定的 PLC I/O 模块列为具有 12 位分辨率。 要根据过程变量找到模块的分辨率，请执行二进制转换：212 = 4095。
因此，对于 1-5 VDC 的输入范围，PLC I/O 模块向 PLC 程序提供一个范围从 0 到 4095 的整数值。
PLC 程序可以获取该数据以根据需要使用。 PLC 程序可能执行的操作之一是将该数据值移至网络接口缓冲区（PLC 内存中的一系列连续位置），以便向上游传输至 HMI。
然后，原始计数整数值可用于通过网络传输数据。
HMI 接收传输的数据流，然后将其存储在输入数据缓冲区中。 HMI 计算机有一个标签文件数据库，其中包含有关如何操作每个数据项以呈现给操作员的指令。
标签文件中的许多标签链接到输入数据缓冲区中的数据项。 一个这样的标签链接到该特定位置。
通过使用标签文件数据库或使用该信息的图形屏幕软件中嵌入的公式，提取 0 到 4095 的原始值并将其转换为工程单位。
我们示例案例中的公式如下图所示。
生成的值 (85.88) 将以 ℃ 为单位显示给操作员，如下图所示：
