4~20mA模拟输出技术详解与应用

"这份文档主要讲述了4到20mA模拟输出在工业自动化中的应用，以及其优于电压信号传输的原因。4~20mA电流环标准由国际电工委员会制定，用于解决长距离传输中的噪声干扰、电压降和断线检测问题。文档还区分了二线制和三线制电流环的工作原理，并提到了它们在传感和测量应用中的角色。此外，介绍了变送器和传感器的概念，以及两线制电流环的工作方式。" 详细知识点： 1. **4~20mA信号标准**：4~20mA DC信号是国际电工委员会(IEC)制定的过程控制系统用模拟信号标准，用于解决噪声干扰、电压降和工作电压供给等问题。 2. **电压信号传输问题**：电压信号在长线传输中容易受到噪声干扰，且分布电阻会导致电压降，同时现场提供仪表放大器的工作电压也是一个挑战。 3. **电流信号的优势**：电流信号不易受干扰，电流源内阻无穷大，导线电阻不影响精度，适合长距离传输。20mA的上限是基于防爆考虑，而4mA的下限用于断线检测。 4. **二线制与三线制电流环**：二线制电流环中，电源和信号共享同一根导线，由接收端供电；三线制则有单独的电源线，用于驱动现场设备，如阀门。 5. **变送器与传感器**：变送器是将非标准电信号转换为标准电信号的设备，而传感器则是将物理量转换为电信号的器件。当传感器输出标准信号时，称为变送器。 6. **两线制电流环工作原理**：两线制电流环电源和信号共用导线，电源由接收端提供，两根线既是电源线也是信号线，4mA作为起点电流，为变送器提供工作电源。 7. **典型应用**：4~20mA电流环常用于工业现场的各种传感器和测量设备，如压力、温度、液位等参数的监测。 8. **安全考虑**：低于4mA的信号用于故障报警，高于20mA可能引发火花，因此不采用。断线时电流降为0，便于检测。 9. **电源供应**：在二线制系统中，接收端通过电流环为远端变送器供电；而在三线制系统中，电源独立于信号传输线。 这些知识点对于理解和应用4~20mA模拟输出技术在工业自动化系统中至关重要，它们涵盖了信号传输的基本原则、安全标准以及系统设计的考虑因素。