一、DI-DO-AI-AO是什么

DI-DO-AI-AO，工业自动化控制系统，在PLC中得到标准化，并逐渐成为整个工业控制领域最通用的I/O接口分类。

DI，是指判断一个开关类型的输入，是开还是关； DO，是指输出一个开关信号，对外部设备做控制； AI，用于采集连续变化的模拟量，可以是电压，电流，也可以是压力，温度，流量，液位，湿度，重量。 AO，是指输出一个联系的，可以多个值的数值，可以是电压，也可以是电流，或者其他的数值。

二、DI-DO-AI-AO 的典型实现

DI 的原始输入，一般是电压，24V, 12V, 36V,都有可能。

所以，对接到 MCU 或者模组的实现电路，是降压+限流+光耦隔离，输入方波信号给gpio，由 GPIO 判断是0还是1；

DO 的实现有继电器和晶体管两种方式，

继电器适合控制大电流，大功率的外设。

1，优点：

（1）完全电气隔离（2）交直流都能切（3）兼容性好

2，缺点：

（1）响应时间慢，（2）寿命短；

3，适用场景

（1）启动和停止电机（2）开锁，门禁（3）PLC输入（4）变频器DI

晶体管的实现，包括三极管， MOS管，双向晶闸管。

（1）三极管，适合低速指示灯，普通直流信号的控制；（2）MOS管，适合高频PWM、高速脉冲、直流负载控制；（3）双向晶闸管，适合控制交流负载，例如交流加热丝，交流风扇，交流照明，交流SSR。

1，优点

（1）速度快（2）无机械磨损，寿命长，

2，缺点

（1）不能隔离（2）只能DC

3，适用场景

（1）PLC （2）编码器（3）高速计数（4）脉冲输出

AI 的实现，主要依靠ADC采样。

常见的工业输入信号有：

0-48V 电压，0 -20mA 电流。

对于电压的输入，要做电阻分压，映射到0-3.3V, 被ADC采样；

对于电流的输入，用采样电阻转换成电压，再被ADC采样；

MCU或者4G模组通常没有DAC，部分MCU内置DAC，但精度通常不足以满足工业要求，因此工业产品通常采用外置DAC。

1，输出连续电压值

（1） PWM+运放的实现

MCU PWM -> RC低通滤波 -> 平滑电压 -> 运放放大 -> 输出连续的电压值

这种方案的优点是成本低，但是精度和稳定性一般。

（2）外置 DAC 芯片

通过 MCU I2C/SPI 接口外接 DAC芯片，再接上运放芯片，输出连续的电压。

这种方案，是工业品更推荐的用法。

2，输出连续电流值

DAC 芯片，接上电流环输出芯片，可以输出连续的电流值，一般是输出 4-20mA 的电流作为AO的输出。

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合宙的Air8301通过继电器支持了DO，通过GPIO 支持了 DI。

后续合宙会陆续推出支持 AI和AO的产品型号。