4-20mA是什么意思

　　工業(yè)上普遍需要測量各類非電物理量去完善，例如溫度應用擴展、壓力我有所應、速度深刻認識、角度等，它們都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上管理。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器新型儲能。工業(yè)上最廣泛采用的是用4~20mA電流來傳輸模擬量。

　　4-20mA應用提升，指的就是最小電流為4mA不同需求，最大電流為20mA 。

　　在工業(yè)現(xiàn)場引人註目，要完成信號的調(diào)理并進(jìn)行長線傳輸關註，會產(chǎn)生以下問題：

　　第一，由于傳輸?shù)男盘柺请妷盒盘柾卣?，傳輸線會受到噪聲的干擾;

　　第二提供堅實支撐，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問題。

　　為了解決上述問題和避開相關(guān)噪聲的影響創造更多，我們會用電流來傳輸信號，因?yàn)殡娏鲗υ肼暡⒉幻舾小?-20***電流環(huán)便是用4mA表示零信號好宣講，用20mA表示信號的滿刻度連日來，而低于4mA高于20***信號用于各種故障的報警。

　　肯定有很多朋友會問：為什么選擇4-20mA而不是0-20mA呢?很簡單不斷進步，如果0是最小信息化技術，那么開路故障就檢測不到了!

　　那么，為什么偏偏是4mA呢?正常工作時認為，電流信號不會低于4mA責任製。當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0良好。常取2mA作為斷線報警值不合理波動。有兩個原因。一個原因是為了避免干擾大幅拓展，另一個原因是在4-20mA使用的是兩線制助力各業，即兩根線即是信號線，同時也是電源線重要工具，而4mA是為了給傳感器提供電路的靜態(tài)工作電流用將進一步。

　　繼電器輸入

　　這個4-20mA控制回路是怎么工作的呢?

　　4-20mA構(gòu)成基礎(chǔ)要件：

　　24V電源供電

　　變送器控制4-20mA信號使其與過程變量成比例變化

　　指示器將4-20mA信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)過程變量

　　指示器或控制器I/O輸入電阻250Ω分流器生成1-5V輸入信號(歐姆定律：電壓=電流*電阻，4-20 mA X 250 ohms = 1-5V)

　　通常情況下：

　　1)它們將熱電偶或熱電阻傳感器的溫度信號轉(zhuǎn)換為4-20mA信號然后再輸出;

　　2)控制器再將4-20mA反譯為具體的溫度值;

　　3)基于此溫度值提供有力支撐，控制回路給實(shí)現(xiàn)對過程終端控制元件的控制實際需求。

　　同樣基礎，控制回路中的壓力變送器，通常用來測量過程介質(zhì)的壓力值：

　　1)傳感器感知壓力奮勇向前，又由變送器將信號轉(zhuǎn)換為4-20mA信號;

　　2)控制器再將4-20mA信號反譯為壓力值;

　　3)控制器根據(jù)壓力值，給閥門發(fā)送指令預期，控制閥門開度實(shí)現(xiàn)安全閥控制經驗，確保容器不產(chǎn)生危險壓力。

　　常見故障加強宣傳、原因與排查步驟

　　接線和端子的問題：壞的終端敢於監督，絕緣問題，線路的腐蝕及污染等;

　　回路電源：噪音干擾互動式宣講、過壓等問題都可能導(dǎo)致回路工作的不正常;

　　控制系統(tǒng)I/O卡件故障;

　　變送器;

　　傳感器：元件的損壞組建、測量通道的阻塞。

　　1. 驗(yàn)證4-20mA信號

　　用串聯(lián)法或用毫安電流鉗表測量4-20毫安信號：

　　1)驗(yàn)證電源供電

　　2)查找線路問題

　　3)查找I/O問題

　　4)查找有問題的接線終端

　　故障排查步驟：

　　1)測量回路中的毫安數(shù)值結構，如果測量到了0mA深入交流研討，那么繼續(xù)深入排障;

　　2)如果控制器沒有指示顯示，可能是I/O輸入的保險絲熔斷效果較好，回路出現(xiàn)開路故障集聚效應。

　　2.控制器I/O問題排障：4-20mA回路排障(替代測試)

　　變送器替代測試是非常好的I/O故障分析方法，即使用測試設(shè)備輸出一個標(biāo)準(zhǔn)信號來核對控制的輸出廣泛應用。

　　故障排查步驟：

　　1)斷開變送器連接提升，將回路校準(zhǔn)器或過程表連接在原變送器位置;

　　2)設(shè)置毫安模擬，并設(shè)置范圍在4-20毫安;

　　3)驗(yàn)證指示器的正確數(shù)值情況，在同一測試中完成對線路、電源供電和I/O的測試;

　　4)如果控制器沒有指示顯示，可能是I/O輸入的保險絲熔斷綠色化，回路出現(xiàn)開路故障設計。可通過測量在250Ω輸入來進(jìn)行驗(yàn)證能力建設。

　　3.電源供電問題排查

　　使用回路校驗(yàn)儀或多用表高效，測量回路供電電壓。

　　故障排查步驟：

　　1)測量電源供電基礎，應(yīng)該在近似24V領域。

　　2)如果測量結(jié)果是不確定的，就進(jìn)行替代測試要素配置改革。

　　a. 斷開裝置回路電源

　　b.將回路校準(zhǔn)器或過程表的24V回路供電端連接在這個位置

　　c.如果此時問題得到解決，那么裝置的回路電源可能有缺陷或者存在過載

　　4.線路噪聲排障

　　線路噪聲產(chǎn)生的原因絕緣性能差、電纜屏蔽故障無障礙、接地回路故障體系、臨界電源供電宣講活動、布線錯誤等。

　　噪聲信號的捕捉和確認(rèn)可以通過帶萬用表功能的過程多用表註入新的動力，或者萬用表快速融入、手持式示波表等設(shè)備來查找系統(tǒng)中是否存在交流信號。

　　在正常情況下工藝技術，系統(tǒng)中應(yīng)該只有少量的mV級的交流電壓存在發揮作用。

　　兩線制4-20mA電流信號能傳多遠(yuǎn)呢?

　　4-20mA電流環(huán)是可以分為兩線制和三線制的，今天先不說那么多其他內(nèi)容了系統，下面請大家跟小編一起計(jì)算一下吧十分落實。

　　1.干擾因素

　　①與激勵電壓高低有關(guān);

　≈鸩斤@現、谂c變送器允許的最小工作電壓有關(guān);

　∽饔?、叟c板卡設(shè)備采集電流用地取壓電阻大小有關(guān);

　　④與導(dǎo)線電阻的大小有關(guān)近年來。

　　通過這四項(xiàng)有關(guān)量銘記囑托，可以計(jì)算出4-20mA電流信號的理論傳輸距離。

　　2.要使4-20mA信號無損失在兩線回路里傳輸形式，必須滿足歐姆定律擴大。

　　即：

　　(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)≥輸出電流×電流環(huán)路總電阻

　　當(dāng)輸出電流I=20mA，即0.02A時傳遞，上式取等號讓人糾結，

　　則：

　　電流環(huán)路總電阻=(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)÷0.02，將這個計(jì)算值記作r動力，

　　即r=(激勵電壓-變送器允許的最小工作電壓)×50不斷豐富，單位Ω。

　　這個r多種方式，業(yè)界稱之為電流信號的負(fù)載電阻同時，也就是電流信號的最大帶載能力。

　　3.為什么要特意給出這個r的計(jì)算式呢?

　　4-20mA電流信號能傳多遠(yuǎn)臺上與臺下，實(shí)質(zhì)是實(shí)際電阻與r比大小的問題幅度。

　　當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻>r時，就算傳輸距離為0效高性，變送器也是沒辦法輸出20mA電流的;

　　當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻=r時各有優勢，變送器輸出20mA電流，傳輸距離只能為0米(超導(dǎo)除外);

　　當(dāng)環(huán)路實(shí)際總電阻

　≈匾淖饔?、儆捎诎蹇ú杉娏饔玫娜弘娮铻槎ㄖ蒂Y料，故導(dǎo)線電阻大小，決定著傳輸距離的長短;

　≈匾囊饬x、趯?dǎo)線電阻越小集成，信號傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn);

　∫幠Ｗ畲?、蹖?dǎo)線若是超導(dǎo)，電阻≈0，那電流傳到美國去也不是事重要手段，傳到火星去也沒問題。

　　綜上所述橫向協同，電流環(huán)路的總電阻R落地生根，必須滿足R≤r，否則4～20mA信號技術的開發，無法正常傳輸。

　　4.電流環(huán)路的總電阻R更讓我明白了，由板卡設(shè)備上采集電流信號的取壓電阻R1健康發展，和導(dǎo)線電阻R2組成。

　　取壓電阻R1飛躍，多見250Ω堅實基礎、150Ω、100Ω大數據、50Ω前景，而今流行100Ω-40Ω等小電阻取壓。

　　導(dǎo)線電阻R2=電導(dǎo)率×導(dǎo)線總長度÷導(dǎo)線橫截面積=單位長度電阻×導(dǎo)線總長度=單位長度電阻×傳輸距離×2

　　5.編個小題算一算

　　4~20mA電流信號的理論傳輸距離L(單位千米)連日來，A采用2.5平方毫米雙絞線保障性，每1000米的電阻=7.5Ω，用此導(dǎo)線傳輸信號A自研自造的SC322無零漂壓力變送器信息化技術，最小允許激勵電壓=10VDC領先水平，DCS板卡上采集電流用的取壓電阻R1=100Ω，DCS板卡上的供電電壓=24VDC責任製，電流信號的最大傳輸距離距離為多少?

　　計(jì)算如下：

　⌒?、傧扔?jì)算變送器的負(fù)載電阻r，r=(24-10)×50=700Ω

　‰p重提升、谠賹懗霏h(huán)路總電阻R的算式：

　　R=R1 R2=100 7.5×L×2=100 15L 單位Ω

　≡鰪?、塾捎谟蠷≤r，即(100 15L)≤700

　　計(jì)算得：L≤40千米結果，即最大傳輸距離為40000米戰略布局。