模擬量采集模塊使用4~20 mA傳輸信號的原因以及優(yōu)勢

一、4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制是什么？

4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制是國際電工委員會（IEC）：過程控制系統(tǒng)用模擬信號標(biāo)準(zhǔn)。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標(biāo)準(zhǔn)信號制，儀表傳輸信號采用4~20mA.DC，聯(lián)絡(luò)信號采用1~5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。

4~20mA電流環(huán)工作原理：

在工業(yè)現(xiàn)場，用一個(gè)儀表放大器來完成信號的調(diào)理并進(jìn)行長線傳輸，會產(chǎn)生以下問題：第一，由于傳輸?shù)男盘柺请妷盒盘枺瑐鬏斁€會受到噪聲的干擾；第二，傳輸線的分布電阻會產(chǎn)生電壓降；第三，在現(xiàn)場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個(gè)問題。為了解決上述問題和避開相關(guān)噪聲的影響，我們用電流來傳輸信號，因?yàn)殡娏鲗υ肼暡⒉幻舾小?～20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報(bào)警。

二、4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制的優(yōu)點(diǎn)？

現(xiàn)場儀表可實(shí)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?yàn)樾盘柶瘘c(diǎn)電流為4mA.DC，為變送器提供了靜態(tài)工作電流，同時(shí)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(gè)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(jì)算機(jī)、報(bào)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?yàn)楝F(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(gè)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(gè)信號時(shí)，它們的輸入電阻必須串聯(lián)起來，這會使最大負(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，最簡單的辦法就是：在電流傳送回路中串聯(lián)一個(gè)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)。

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