'4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?'

設計 軟件 電氣自動化應用 2019-08-17
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原創不易,請勿抄襲!

工業上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等;另外電物理量(簡稱電量),例如電流、電壓、功率、頻率等,都需要轉換成標準模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱為變送器。工業上最廣泛採用的標準模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。

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原創不易,請勿抄襲!

工業上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等;另外電物理量(簡稱電量),例如電流、電壓、功率、頻率等,都需要轉換成標準模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱為變送器。工業上最廣泛採用的標準模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼為什麼4~20mA是行業標準呢?

採用電流信號的原因是不容易受干擾。並且電流源內阻無窮大,導線電阻串聯在迴路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低於4mA,當傳輸線因故障斷路,環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。

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原創不易,請勿抄襲!

工業上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等;另外電物理量(簡稱電量),例如電流、電壓、功率、頻率等,都需要轉換成標準模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱為變送器。工業上最廣泛採用的標準模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼為什麼4~20mA是行業標準呢?

採用電流信號的原因是不容易受干擾。並且電流源內阻無窮大,導線電阻串聯在迴路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低於4mA,當傳輸線因故障斷路,環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼既然4-20 mA是行業標準,為什麼還有其他量程?

不知道大家注意過沒有S7-200smart的模擬量輸入通道的電流類型的範圍只有0-20 mA,那麼西門子工程師是設計錯了嗎?

當然不是,儀表的使用其實有些混亂,有一些儀表使用的是0-10mA,有的使用4-20 Ma,而0-20mA有一個巨大的優勢,就是即可以接收0-10mA,也可以接收4-20mA,只要在程序裡做設置即可,而S7-200smart定位就是一個小型PLC,因此功能自然會少很多。

那麼4-20mA是不是就沒有缺點呢?

4-20Ma最致命的缺點就是分辨率低,以前我們講過稱重,那麼稱重可以通過模擬量連接到PLC,但是很多人都不想使用這種最為方便的方式,其原因就是因為模擬量的分辨率低,單就分辨率而言,4-20 mA沒有-20mA-+10mA的顯示效果好。

說到分辨率我們不得不再舉一個西門子的例子,大家都知道S7-300/400的模擬量輸入有很多種量程,其中包括0-10V,那麼是不是作為升級版的博途軟件是否會有更多的量程範圍呢?恰恰相反!安裝了軟件的可以打開軟件去軟件裡面看一下,博途全系都沒有0-10V,而是使用-10V-+10V去取代0-10V,原因就是容納的量程變寬而且分辨率相對變高。

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原創不易,請勿抄襲!

工業上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等;另外電物理量(簡稱電量),例如電流、電壓、功率、頻率等,都需要轉換成標準模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱為變送器。工業上最廣泛採用的標準模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼為什麼4~20mA是行業標準呢?

採用電流信號的原因是不容易受干擾。並且電流源內阻無窮大,導線電阻串聯在迴路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低於4mA,當傳輸線因故障斷路,環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼既然4-20 mA是行業標準,為什麼還有其他量程?

不知道大家注意過沒有S7-200smart的模擬量輸入通道的電流類型的範圍只有0-20 mA,那麼西門子工程師是設計錯了嗎?

當然不是,儀表的使用其實有些混亂,有一些儀表使用的是0-10mA,有的使用4-20 Ma,而0-20mA有一個巨大的優勢,就是即可以接收0-10mA,也可以接收4-20mA,只要在程序裡做設置即可,而S7-200smart定位就是一個小型PLC,因此功能自然會少很多。

那麼4-20mA是不是就沒有缺點呢?

4-20Ma最致命的缺點就是分辨率低,以前我們講過稱重,那麼稱重可以通過模擬量連接到PLC,但是很多人都不想使用這種最為方便的方式,其原因就是因為模擬量的分辨率低,單就分辨率而言,4-20 mA沒有-20mA-+10mA的顯示效果好。

說到分辨率我們不得不再舉一個西門子的例子,大家都知道S7-300/400的模擬量輸入有很多種量程,其中包括0-10V,那麼是不是作為升級版的博途軟件是否會有更多的量程範圍呢?恰恰相反!安裝了軟件的可以打開軟件去軟件裡面看一下,博途全系都沒有0-10V,而是使用-10V-+10V去取代0-10V,原因就是容納的量程變寬而且分辨率相對變高。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

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原創不易,請勿抄襲!

工業上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等;另外電物理量(簡稱電量),例如電流、電壓、功率、頻率等,都需要轉換成標準模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱為變送器。工業上最廣泛採用的標準模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼為什麼4~20mA是行業標準呢?

採用電流信號的原因是不容易受干擾。並且電流源內阻無窮大,導線電阻串聯在迴路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低於4mA,當傳輸線因故障斷路,環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼既然4-20 mA是行業標準,為什麼還有其他量程?

不知道大家注意過沒有S7-200smart的模擬量輸入通道的電流類型的範圍只有0-20 mA,那麼西門子工程師是設計錯了嗎?

當然不是,儀表的使用其實有些混亂,有一些儀表使用的是0-10mA,有的使用4-20 Ma,而0-20mA有一個巨大的優勢,就是即可以接收0-10mA,也可以接收4-20mA,只要在程序裡做設置即可,而S7-200smart定位就是一個小型PLC,因此功能自然會少很多。

那麼4-20mA是不是就沒有缺點呢?

4-20Ma最致命的缺點就是分辨率低,以前我們講過稱重,那麼稱重可以通過模擬量連接到PLC,但是很多人都不想使用這種最為方便的方式,其原因就是因為模擬量的分辨率低,單就分辨率而言,4-20 mA沒有-20mA-+10mA的顯示效果好。

說到分辨率我們不得不再舉一個西門子的例子,大家都知道S7-300/400的模擬量輸入有很多種量程,其中包括0-10V,那麼是不是作為升級版的博途軟件是否會有更多的量程範圍呢?恰恰相反!安裝了軟件的可以打開軟件去軟件裡面看一下,博途全系都沒有0-10V,而是使用-10V-+10V去取代0-10V,原因就是容納的量程變寬而且分辨率相對變高。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

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工業上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等;另外電物理量(簡稱電量),例如電流、電壓、功率、頻率等,都需要轉換成標準模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱為變送器。工業上最廣泛採用的標準模擬量電信號是用4~20mA直流電流來傳輸模擬量。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼為什麼4~20mA是行業標準呢?

採用電流信號的原因是不容易受干擾。並且電流源內阻無窮大,導線電阻串聯在迴路中不影響精度,在普通雙絞線上可以傳輸數百米。上限取20mA是因為防爆的要求:20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時不會低於4mA,當傳輸線因故障斷路,環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

那麼既然4-20 mA是行業標準,為什麼還有其他量程?

不知道大家注意過沒有S7-200smart的模擬量輸入通道的電流類型的範圍只有0-20 mA,那麼西門子工程師是設計錯了嗎?

當然不是,儀表的使用其實有些混亂,有一些儀表使用的是0-10mA,有的使用4-20 Ma,而0-20mA有一個巨大的優勢,就是即可以接收0-10mA,也可以接收4-20mA,只要在程序裡做設置即可,而S7-200smart定位就是一個小型PLC,因此功能自然會少很多。

那麼4-20mA是不是就沒有缺點呢?

4-20Ma最致命的缺點就是分辨率低,以前我們講過稱重,那麼稱重可以通過模擬量連接到PLC,但是很多人都不想使用這種最為方便的方式,其原因就是因為模擬量的分辨率低,單就分辨率而言,4-20 mA沒有-20mA-+10mA的顯示效果好。

說到分辨率我們不得不再舉一個西門子的例子,大家都知道S7-300/400的模擬量輸入有很多種量程,其中包括0-10V,那麼是不是作為升級版的博途軟件是否會有更多的量程範圍呢?恰恰相反!安裝了軟件的可以打開軟件去軟件裡面看一下,博途全系都沒有0-10V,而是使用-10V-+10V去取代0-10V,原因就是容納的量程變寬而且分辨率相對變高。

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

4-20ma在電氣領域到底是怎樣的存在?為什麼可以作標準?

好吧,我們再聊下兩線制和四線制吧!

電流輸出型變送器將物理量轉換成4~20mA電流輸出,必然要有外電源為其供電。最典型的是變送器需要兩根電源線,加上兩根電流輸出線,總共要接4根線,稱之為四線制變送器。 當然,電流輸出可以與電源公用一根線(公用VCC或者GND),可節省一根線,稱之為三線制變送器。

其實大家可能注意到, 4-20mA電流本身就可以為變送器供電。變送器在電路中相當於一個特殊的負載,特殊之處在於變送器的耗電電流在4~20mA之間根據傳感器輸出而變化。顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線,因而被稱為兩線制變送器。工業電流環標準下限為4mA,因此只要在量程範圍內,變送器至少有4mA供電。這使得兩線制傳感器的設計成為可能。

在工業應用中,測量點一般在現場,而顯示設備或者控制設備一般都在控制室或控制櫃上。兩者之間距離可能數十至數百米。按一百米距離計算,省去2根信號傳輸導線意味著成本降低近百元!另外四線制變送器和三線制變送器因導線內電流不對稱必須使用昂貴的屏蔽線,而兩線制變送器可使用非常便宜的的雙絞線導線,因此在應用中兩線制變送器必然是首選。

最後多說一句,針對混亂的儀表市場如果遇到兩線制和四線制需要轉換的時候,大家可以選擇隔離配電器做轉換。

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