信号方式	类别	传输距离	实时性	抗干扰	成本	典型场景
4-20mA 电流	模拟量	300~900m	连续实时	强	低	液压缸位置、压力、温度、液位等过程量检测
0-10V 电压	模拟量	30~90m	连续实时	弱	最低	控制柜内短距离、低成本检测
Start/Stop 脉冲	脉冲数字	几十米	高（微秒级脉冲）	强	低	注塑机射台、伺服定位、液压缸位置
SSI 同步串行	脉冲数字	100~400m	高（μs级）	强	中	数控机床、轧钢、风力变桨、精密定位
RS485	串行总线	1200m	中（轮询）	强	低	PLC 通讯、多传感器组网、仪表采集
Modbus RTU	串行总线	1200m	低-中（轮询周期）	强	最低	SCADA、PLC、传感器数据采集
CAN / CANopen	串行总线	500m~1km	高（事件驱动）	强	中	液压、注塑、工程机械、汽车电子
PROFIBUS / DeviceNet / CC-Link	现场总线	100~1200m	中-高（ms级）	强	中	欧洲/北美/日本存量产线、注塑、汽车
PROFINET	工业以太网	100m（星型）	RT 1-10ms / IRT 250μs	强	中高	欧洲产线、过程控制、伺服定位
EtherCAT	工业以太网	100m	极高（31.25μs+）	强	中高	机器人、CNC、半导体、高速包装
Modbus TCP	工业以太网	局域网/跨网段	低（50-500ms）	强	低	SCADA、数据采集、跨品牌互联、改造项目
IO-Link	智能协议	≤20m	中（周期 0.1~10ms）	强	中	传感器状态监控、快速换线、OEE 提升
HART	智能协议	300~1500m	模拟实时/数字慢	强	低	过程仪表（压力/温度/液位）存量升级
OPC UA	智能协议	局域网/广域网	中（轮询/订阅）	强	中	MES/SCADA 集成、设备数据上云、IT/O
MQTT	智能协议	互联网/4G/5G	低（秒级）	强	低	设备远程监控、云平台接入、预测性维护

⏦

模拟量

2 种

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4-20mA 电流

模拟量

工业现场最主流的模拟量信号，电流大小正比于测量值。

原理

4mA 对应零位、20mA 对应满量程，4mA 活零点兼作回路供电与断线检测。

✓ 优势

· 抗干扰强（电流不受感应电压影响）
· 传输距离远（300~900m）
· 两线制可回路供电
· 断线可检测（0mA=故障）

✗ 短板

· 信息量单一（一个测量值）
· 需匹配回路电阻
· 故障诊断能力弱
· 需要模拟量采集模块

距离 300~900m 实时连续实时成本低

适用：液压缸位置、压力、温度、液位等过程量检测

延伸阅读

▸ 位移传感器信号电流传输和电压传输的优劣、特点及接线 ▸ 如何计算拉绳位移传感器的精度和精度 ▸ Germanjet磁致伸缩位移传感器电流型的几种接线方式 ▸ 位移传感器输出怎么选？4-20mA到Profinet，按工况对号入座

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0-10V 电压

模拟量

简单直观的电压输出，0V=0%、10V=100%。

原理

输出电压正比于测量值，通过电压幅值直接读位置。

✓ 优势

· 接线简单、成本低
· 万用表即可调试
· 兼容所有模拟量输入模块
· 可并联多个接收设备

✗ 短板

· 长距离电压降明显（30~90m）
· 易受电磁干扰
· 无断线检测（0V可能是故障或真零位）
· 需独立供电

距离 30~90m 实时连续实时成本最低

适用：控制柜内短距离、低成本检测

延伸阅读

▸ 位移传感器信号电流传输和电压传输的优劣、特点及接线 ▸ LSM直线位移传感器（电子尺）安装使用演示视频 ▸ 位移传感器输出怎么选？4-20mA到Profinet，按工况对号入座

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脉冲数字

2 种

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Start/Stop 脉冲

脉冲数字

磁致伸缩传感器经典数字输出，脉冲宽度代表位移。

原理

激励脉冲与回波脉冲的时间差换算位置，微米级分辨率。

✓ 优势

· 精度高（微米级）
· 无需模数转换
· 绝对位置、断电不丢失
· 响应快

✗ 短板

· 依赖 PLC 高速计数模块
· 计数频率不足会丢脉冲
· 传输距离有限
· 单轴单点

距离几十米实时高（微秒级脉冲）成本低

适用：注塑机射台、伺服定位、液压缸位置

延伸阅读

▸ 磁致伸缩位移传感器start/stop数码模拟转换模拟量模块设定 ▸ 磁致伸缩位移传感器的选型输出信号 ▸ START/STOP信号转模拟量模块调试演示视频

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SSI 同步串行

脉冲数字

同步串行接口，时钟+数据双线输出绝对值位置。

原理

主站发时钟脉冲，从站按位输出格雷码/二进制位置数据，速率可达 1MHz。

✓ 优势

· 绝对值、断电保持
· 差分信号抗干扰强（RS-422）
· 高速读取（1MHz+）
· 可带位置+速度多参数

✗ 短板

· 单向传输（主站读）
· 接线为时钟+数据+地
· 需专用计数/接口模块
· 长距离受时钟衰减影响

距离 100~400m 实时高（μs级）成本中

适用：数控机床、轧钢、风力变桨、精密定位

延伸阅读

▸ 德敏哲Germanjet磁致伸缩位移传感器SSI输出选购及设置指引 ▸ Germanjet位移传感器CANbus、Profibusnet、ethercat信号接线图

↔

串行总线

3 种

↔

RS485

串行总线

差分串行物理层，Modbus RTU 等协议的标准载体。

原理

差分信号 A/B 双线，多点半双工，支持 32~256 节点手拉手组网。

✓ 优势

· 抗共模干扰强
· 多节点组网（32+）
· 距离远（1200m 加终端电阻）
· 成本低、生态成熟

✗ 短板

· 半双工（轮流收发）
· 需终端电阻匹配
· 波特率/校验配置易错
· 星型接线会反射

距离 1200m 实时中（轮询）成本低

适用：PLC 通讯、多传感器组网、仪表采集

延伸阅读

▸ RS485传感器连不上PLC？现场先查这6个地方，多数一次就好 ▸ Modbus RTU怎么配才能通？位移传感器参数、寄存器与调试实例 ▸ ETME拉绳位移传感器RS485协议说明 ▸ 讲述RS-485通信及其终端电阻的选择原理 ▸ 拉绳位移传感器信号输出方式？▸ 拉绳拉线直线位移传感器输出信号分类

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Modbus RTU

串行总线

工业最普及的串行通讯协议，主从问答式。

原理

主站轮询从站地址，功能码读写寄存器，CRC 校验保证数据可靠。

✓ 优势

· 生态极广（几乎所有设备支持）
· 帧结构简单
· CRC 校验可靠
· 免费开放

✗ 短板

· 轮询效率低（节点多时慢）
· 非实时
· 单向主从（从站不能主动上报）
· 波特率限制速率

距离 1200m 实时低-中（轮询周期）成本最低

适用：SCADA、PLC、传感器数据采集

延伸阅读

▸ Modbus RTU怎么配才能通？位移传感器参数、寄存器与调试实例 ▸ RS485传感器连不上PLC？现场先查这6个地方，多数一次就好 ▸ 位移传感器输出怎么选？4-20mA到Profinet，按工况对号入座

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CAN / CANopen

串行总线

多主总线，仲裁机制保证优先级，汽车与工业双栖。

原理

CAN 2.0 报文仲裁、CAN FD 加大数据段；CANopen 在其上定义对象字典与 PDO/SDO。

✓ 优势

· 多主通信、实时性好
· 仲裁机制（高优先级不等待）
· 抗干扰强（差分）
· CANopen 标准设备描述

✗ 短板

· 报文短（经典 CAN 8 字节）
· 波特率需全网一致
· 终端电阻要求严格
· 调试需分析仪

距离 500m~1km 实时高（事件驱动）成本中

适用：液压、注塑、工程机械、汽车电子

延伸阅读

▸ CAN总线一根断线全挂？仲裁机制、CAN FD与位移传感器接线 ▸ CAN总线磁致伸缩位移传感器(Germanjet徳敏哲品牌)介绍 ▸ 磁致伸缩位移传感器CANopen输出 ▸ 19系列位移传感器CAN输出详解 ▸ 德敏哲Germanjet CANopen磁致伸缩位移传感器更改node-ID范例

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现场总线

1 种

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PROFIBUS / DeviceNet / CC-Link

现场总线

传统现场总线三大家：欧系、美系、日系。

原理

PROFIBUS-DP（西门子，RS485 高速轮询）；DeviceNet（罗克韦尔，基于 CAN）；CC-Link（三菱，日系产线）。

✓ 优势

· PROFIBUS 欧洲存量巨大
· DeviceNet 与 AB PLC 无缝
· CC-Link 日系设备生态
· 各有标准诊断

✗ 短板

· 厂商绑定强
· 互不兼容
· 速率低于工业以太网
· 线缆/接插件有品牌要求

距离 100~1200m 实时中-高（ms级）成本中

适用：欧洲/北美/日本存量产线、注塑、汽车

延伸阅读

▸ PROFIBUS、DeviceNet、CANopen、CC-Link：现场总线四选一怎么定？▸ 磁致伸缩位移传感器PROFIBUS-DP输出 ▸ 徳敏哲Germanjet磁致伸缩位移传感器PROFIBUS-DP总线

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工业以太网

3 种

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PROFINET

工业以太网

西门子主导的工业以太网，RT/IRT 双实时等级。

原理

标准以太网硬件 + 实时通道：RT 约 1~10ms，IRT 硬件级 250μs。

✓ 优势

· 西门子 S7 生态无缝
· RT/IRT 分级满足不同需求
· 兼容 IT 网络
· 诊断丰富

✗ 短板

· IRT 需专用交换机
· 西门子生态绑定
· 配置复杂（GSD 文件）

距离 100m（星型）实时 RT 1-10ms / IRT 250μs 成本中高

适用：欧洲产线、过程控制、伺服定位

延伸阅读

▸ PROFINET还是EtherCAT？工业以太网选型别再纠结实时性 ▸ Profinet磁致伸缩位移传感器的全面使用与维护指南 ▸ 位移传感器输出怎么选？4-20mA到Profinet，按工况对号入座

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EtherCAT

工业以太网

倍福主导的"飞读飞写"硬实时以太网，运动控制首选。

原理

单帧贯穿所有从站，逐站处理不缓存，周期可达 31.25μs，分布式时钟纳秒级同步。

✓ 优势

· 实时性最强（μs级）
· 任意拓扑
· 节点容量大
· 同步精度高（多轴联动）

✗ 短板

· 需专用从站芯片
· 调试门槛高
· 生态偏向运动控制
· 成本较高

距离 100m 实时极高（31.25μs+）成本中高

适用：机器人、CNC、半导体、高速包装

延伸阅读

▸ PROFINET还是EtherCAT？工业以太网选型别再纠结实时性 ▸ EtherCAT磁致伸缩位移传感器的深度使用指南 ▸ 磁致伸缩位移传感器Ethercat协议使用要点

☁

Modbus TCP

工业以太网

Modbus 的以太网版，标准 TCP/IP 上运行，万能对接。

原理

端口 502 主从问答，报文结构与 RTU 一致，走标准以太网。

✓ 优势

· 全设备兼容（免费开放）
· 可用 Wireshark/脚本调试
· 与 IT 网络融合
· 无需专用硬件

✗ 短板

· 非实时（10~500ms）
· TCP 重传不确定性
· 无优先级保证
· 安全性依赖网络隔离

距离局域网/跨网段实时低（50-500ms）成本低

适用：SCADA、数据采集、跨品牌互联、改造项目

延伸阅读

▸ RS-485、Modbus、TCP、MQTT到底什么关系？工业通信协议分层讲清 ▸ 位移传感器输出怎么选？4-20mA到Profinet，按工况对号入座

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智能协议

4 种

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IO-Link

智能协议

点对点智能传感器协议，三线制同时传数据+参数+诊断。

原理

IEC 61131-9 标准，过程数据+参数数据+诊断数据三种模式，经网关接入现场总线。

✓ 优势

· 接线同传统三线（低成本升级）
· 参数远程配置/复制
· 设备级诊断
· 免品牌锁定

✗ 短板

· 点对点需网关
· 距离 20m 内
· 需要 IO-Link 主站/网关
· 动态参数交换需理解

距离 ≤20m 实时中（周期 0.1~10ms）成本中

适用：传感器状态监控、快速换线、OEE 提升

延伸阅读

▸ IO-Link传感器就两根线？原理、三种数据和位移传感器玩法 ▸ 位移传感器输出怎么选？4-20mA到Profinet，按工况对号入座

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HART

智能协议

4-20mA 上叠加 FSK 数字信号，老仪表远程诊断。

原理

FSK 频率键控在 4-20mA 环路上叠加 ±0.5mA 数字调制，模拟+数字并行。

✓ 优势

· 不改造现有 4-20mA 布线
· 模拟控制+数字诊断并行
· 存量仪表升级路径
· 本质安全支持

✗ 短板

· 带宽低（1200bps）
· 仅点对点
· 数字信号是"叠加"非独立通道
· 调试需 HART 手操器/调制解调器

距离 300~1500m 实时模拟实时/数字慢成本低

适用：过程仪表（压力/温度/液位）存量升级

延伸阅读

▸ HART协议还在用吗？4-20mA上叠数字信号，老仪表也能远程诊断

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OPC UA

智能协议

工业4.0核心通信标准，跨厂商数据互操作的中枢。

原理

服务端/客户端架构，信息模型标准化，独立于传输层（TCP/HTTPS），内置安全加密。

✓ 优势

· 跨厂商跨平台互操作
· 信息模型（语义标准化）
· 内置安全（证书/加密）
· 从现场到云全链路

✗ 短板

· 配置学习成本
· 实时性非主打
· 需要 OPC UA 服务器
· 带宽占用高于现场总线

距离局域网/广域网实时中（轮询/订阅）成本中

适用：MES/SCADA 集成、设备数据上云、IT/OT 融合

延伸阅读

▸ OPC UA是什么？9大工业通信协议怎么搭，一篇给你理清 ▸ 设备数据怎么上云？工业物联网网关的协议转换与边缘计算

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MQTT

智能协议

轻量级发布/订阅物联网协议，云端数据通道。

原理

Broker 中转，主题订阅/发布，QoS 分级，适合低带宽高延迟链路。

✓ 优势

· 轻量（报文头小）
· 发布订阅解耦
· QoS 消息可靠分级
· 云平台原生支持

✗ 短板

· 非确定性实时
· 依赖 Broker 稳定性
· 安全性靠 TLS 配置
· 不适合运动控制

距离互联网/4G/5G 实时低（秒级）成本低

适用：设备远程监控、云平台接入、预测性维护

延伸阅读

▸ RS-485、Modbus、TCP、MQTT到底什么关系？工业通信协议分层讲清 ▸ 设备数据怎么上云？工业物联网网关的协议转换与边缘计算

怎么选？按这五步对号入座

看距离

>100m 优先 4-20mA、RS485；<30m 才考虑 0-10V

看实时性

运动控制选 EtherCAT/SSI；过程量选 4-20mA/Modbus 足够

看 PLC

西门子配 PROFINET、罗克韦尔配 EtherNet/IP、日系配 CC-Link

看环境

强干扰选差分/电流/光纤；防爆区选 4-20mA 本质安全回路

看升级

存量改造用 Modbus TCP/HART；新项目一步到位选 IO-Link/OPC UA

信号选型小结：没有"最好"的信号，只有"最合适"的工况。模拟量简单可靠但信息单一，总线适合多节点组网，工业以太网适合实时控制与远程诊断，智能协议（IO-Link/OPC UA/MQTT）面向工业4.0与数据上云。选型时先定距离、再定实时性、后对齐 PLC 生态。