在實(shí)際工業(yè)或者工控工程上最廣泛的采用4-20mA的電流信號(hào)來傳輸模擬量。這是為什么呢？我們知道常見的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)有0-20mA 4-20mA 0-10V 0-5V等等，為啥一定要選用4-20mA的電流信號(hào)來傳輸模擬量呢？

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(dòng)態(tài)功耗降低到最低限度。輸出4~20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(hào)用電流源優(yōu)于電壓源

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時(shí)，如果用電壓源信號(hào)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(hào)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(huì)隨電線長短而改變，從而保證了傳送的精度。

3、信號(hào)最大電流選擇20mA的原因

最大電流20mA的選擇是基于安全、實(shí)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?/span>24V.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(hào)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(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。為什么起點(diǎn)信號(hào)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(hào)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(shí)別斷電和斷線等故障。

舉例說明4-20mA電流信號(hào)如何轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)

現(xiàn)有一壓力變送器，輸出為4-20mA的電流，作為變頻器的輸入信號(hào)，現(xiàn)在要求將變頻器的輸入信號(hào)改為電壓信號(hào)，也就是要將4-20mA的電流換成0-5V或0-10V的電壓。該變頻器有0-5V和0-10V兩種輸入。請問，該怎么樣才能轉(zhuǎn)化呢？

通常這種轉(zhuǎn)化都是直接用PLC的模擬量輸入與輸出模塊（如EM235），再通過plc編程可實(shí)現(xiàn)將輸入的4-20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)成0-5V或0-10v電壓信號(hào)，見下電路圖與梯形圖：

一、EM235的連線圖：

連線：1、選用A輸入口：將A+與RA接在一起，外接4~20mA電流輸入信號(hào)，其A- 端接PLC公共點(diǎn)M。A輸入口設(shè)置為0~20mA電流輸入模式。

2、模擬輸出口用電壓輸出端口V0，其M0口接公共端 M，輸出口設(shè)置為電壓輸出模式：0~10V（或 0~5V）。

一、plc編程梯形圖：

程序說明：4~20mA電流輸入到A口，模塊將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量：AIW0=6400~32000，

如將AIW0值減去6400，則AIW0-6400的數(shù)字量為：0~25600，如將此值（AIW0-6400）×5÷4，則其數(shù)字量范圍變?yōu)椋?/span>0~32000，將0~32000送入AQW0，由V0口輸出0~10V（或0~5V）電壓信號(hào)。

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