為什么變送器和傳感器偏愛4~20mA作傳送信號

2020年11月11日 09:41:35人氣：2640來源：北京拓普瑞晟測控技術(shù)有限公司

　　現(xiàn)場儀表可實現(xiàn)兩線制，所謂兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之前的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。因為信號起點(diǎn)電流為4mA.DC，為變送器提供了靜態(tài)工作電流，同時儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便于使用安全柵，利于安全防爆。

　　控制室儀表采用電壓并聯(lián)信號傳輸，同一個控制系統(tǒng)所屬的儀表之間有公共端，便于檢測儀表、調(diào)節(jié)儀表、計算機(jī)、報警裝置配用，并方便接線。

　　現(xiàn)場儀表與控制室儀表之間的聯(lián)絡(luò)信號采用4~20mA.DC的理由是：因為現(xiàn)場與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線的電阻較大，如果用電壓信號遠(yuǎn)傳，優(yōu)于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，而用恒流源信號作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會隨電線長短而改變，從而保證了傳送的精度。

　　控制室儀表之間的聯(lián)絡(luò)信號采用1~5V.DC理由是：為了便于多臺儀表共同接收同一個信號，并有利于接線和構(gòu)成各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)。如果用電流源作聯(lián)絡(luò)信號，當(dāng)多臺儀表共同接收同一個信號時，它們的輸入電阻必須串聯(lián)起來，這會使大負(fù)載電阻超過變送儀表的負(fù)載能力，而且各接收儀表的信號負(fù)端電位各不相同，會引入干擾，而且不能做到單一集中供電。

　　采用電壓源信號聯(lián)絡(luò)，與現(xiàn)場儀表的聯(lián)絡(luò)用的電流信號必須轉(zhuǎn)換為電壓信號，簡單的辦法就是：在電流傳送回路中串聯(lián)一個250Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻，把4~20mA.DC轉(zhuǎn)換為1~5V.DC，通常由配電器來完成這一任務(wù)。

　　為什么變送器選擇4~20mA.DC作傳送信號？

　　1、首先是從現(xiàn)場應(yīng)用的安全考慮

　　安全重點(diǎn)是以防爆安全火花型儀表來考慮的，并以控制儀表能量為前提，把維持儀表正常工作的靜態(tài)和動態(tài)功耗降低到低限度。輸出4~20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)信號的變送器，其電源電壓通常采用24V.DC，采用直流電壓的主要原因是可以不用大容量的電容器及電感器，就只需考慮變送器與控制室儀表連接導(dǎo)線的分布電容及電感，如2mm2 的導(dǎo)線其分布電容為0.05μ/km左右；對于單線的電感為0.4mH/km左右；大大低于引爆氫氣的數(shù)值，顯然這對防爆是非常有利的。

　　2、傳送信號用電流源優(yōu)于電壓源

　　因為現(xiàn)場與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線的電阻較大時，如果用電壓源信號遠(yuǎn)傳，由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，如果用電流源信號作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會隨電線長短而改變，從而保證了傳送的精度。

　　3、信號大電流選擇20mA的原因

　　大電流20mA的選擇是基于安全、實用、功耗、成本的考慮。安全火花儀表只能采用低電壓、低電流，4~20mA電流和24V.DC對易燃?xì)錃庖彩前踩?，對?4V.DC氫氣的引爆電流為200mA，遠(yuǎn)在20mA以上，此外還要綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場儀表之間的連接距離，所帶負(fù)載等因素；還有功耗及成本問題，對電子元件的要求，供電功率的要求等因素。

　　4、信號起點(diǎn)電流選擇4mA的原因

　　輸出為4~20mA的變送器以兩線制的居多，兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。為什么起點(diǎn)信號不是0mA？這是基于兩點(diǎn)：一是變送器電路沒有靜態(tài)工作電流將無法工作，信號起點(diǎn)電流4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識別斷電和斷線等故障。

關(guān)鍵詞：變送器控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)儀調(diào)節(jié)儀表報警裝置

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