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标准信号为什么是4~20mA

更新时间:2021-11-19 09:04:48点击次数:250次
国际电工委员会(IEC)过程控制系统用模拟信号标准信号制是4~20mA.DC(1~5V.DC)。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用4~20mA.DC,联络信号采用1~5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。那么为什么标准信号要定为4~20mA呢?   1.远传信号用电流源优于电压源的原因 因为现场与控制室之间的距离较远,连接电线的电阻较大时,如果用电压源信号远传,由于电线电阻与...

国际电工委员会(IEC)过程控制系统用模拟信号标准信号制是4~20mA.DC(1~5V.DC)。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制,仪表传输信号采用4~20mA.DC,联络信号采用1~5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。那么为什么标准信号要定为4~20mA呢?  

1.远传信号用电流源优于电压源的原因

因为现场与控制室之间的距离较远,连接电线的电阻较大时,如果用电压源信号远传,由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压,将产生较大的误差,而用恒电流源信号作为远传,只要传送回路不出现分支,回路中的电流就不会随电线长短而改变,从而保证了传送的精度。

2.信号最大电流选择20mA的原因

最大电流20mA的选择是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。安全火花仪表只能采用低电压、低电流,20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯,非常安全;综合考虑生产现场仪表之间的连接距离,所带负载等因素;还有就是功耗及成本问题,对电子元件的要求、供电功率的要求等因素。

3.信号起点电流选择4mA的原因

(4~20)mA的变送器两线制居多,两线制即电源、负载串联在一起,有一个公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。为什么起点信号不是0mA?这是基于两点:

a.变送器电路没有静态工作电流将无法工作,信号起点电流4mA.DC就是变送器的静态工作电流。

b.同时仪表电气零点为4mA.DC,不与机械零点重合,这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。

4.电流信号(4~20)mA的优点

电流信号适合远距离传输,因为电流信号不受导线电阻的影响,而电压信号在导线本身具有电阻的情况下会分压,导致测量不精准。一般4~20mA最远传送距离控制在100m以内,再远则建议使用数字信号(485通讯)。

电流信号一般采用两线制,电压信号一般采用三线制,相比之下,两线制比三线制节省材料,降低成本。 

相对于现场工况是比较复杂的,电流信号抗干扰的能力相比电压信号更强。在有干扰的工况下,建议用户选择4~20mA信号。

电流信号可以适当超出量程的范围,输出不精准信号,如量程为1MPa,输出4~20mA的压力变送器,在超量程时可以输出24mA。而电压信号,则要根据供电不同而有些许不同。如量程为1MPa,输出0~10V的压力变送器,当供电为9V时,则无法输出9V以上信号。

当导线材质不一样的时候(如铜,镍),一般会产生磁场,对精度要求较高的场合电压信号会有误差,而电流信号则不会有。

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