咱們評論的兩線制、三線制、四線制,是指各種輸出為模仿直流電流信號的變送器,其作業原理和布局上的差異,而并非只指變送器的接線方式。不然熱電偶配毫伏計丈量溫度可稱為是兩線制的開山祖師了!
先看一下它們的定義。
兩線制:兩根線及傳輸電源又傳輸信號,也就是傳感器輸出的負載和電源是串聯在一起的,電源是從外部引入的,和負載串聯在一起來驅動負載。
三線制:三線制傳感器就是電源正端和信號輸出的正端分離,但它們共用一個COM端。
四線制:電源兩根線,信號兩根線。電源和信號是分開工作的。
幾線制的稱謂,是在兩線制變送器誕生后才有的。這是電子擴大器在外表中廣泛運用的成果,擴大的實質即是一種能量變換進程,這就離不開供電。因而最先呈現的是四線制的變送器;即兩根線擔任電源的供給,別的兩根線擔任輸出被變換擴大的信號(如電壓、電流、等)。DDZ-Ⅱ型電動單元組合外表的呈現,供電為220V.AC,輸出信號為0--10mA.DC的四線制變送器得到了廣泛的運用,當前在有些工廠還可見到它的身影。
七十年代中國開端出產DDZ-Ⅲ型電動單元組合外表,并選用世界電工委員會(IEC)的:進程控制系統用模仿信號規范。即外表傳輸信號選用4-20mA.DC,聯絡信號選用1-5V.DC,即選用電流傳輸、電壓接納的信號系統。
選用4-20mA.DC信號,現場外表就可完成兩線制。但限于條件,其時兩線制僅在壓力、差壓變送器上選用,溫度變送器等仍選用四線制。如今國內兩線制變送器的商品規模也大大拓展了,運用領域也越來越多。一起從國外進來的變送器也是兩線制的居多。
不同線制變送器的差異搜索
一、兩線制
因為要完成兩線制變送器有必要一起滿意以下條件:
1.V≤Emin-ImaxRLmax
變送器的輸出端電壓V等于規則的最低電源電壓減去電流在負載電阻和傳輸導線電阻上的壓降。
2. I≤Imin
變送器的正常作業電流I有必要小于或等于變送器的輸出電流。
3. P<Imin(Emin-IminRLmax)
變送器的最小耗費功率P不能超過上式,一般<90mW。
式中:Emin=最低電源電壓,對大都外表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%為24V電源答應的負向改變量;
Imax=20mA;
Imin=4mA;
RLmax=250Ω+傳輸導線電阻。
若是變送器在規劃上滿意了上述的三個條件,就可完成兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負載串聯在一起,有一公共點,而現場變送器與控制室外表之間的信號聯絡及供電僅用兩根電線,這兩根電線既是電源線又是信號線。兩線制變送器因為信號起點電流為4mA.DC,為變送器供給了靜態作業電流,一起外表電氣零點為4mA.DC,不與機械零點重合,這種“活零點”有利于辨認斷電和斷線等毛病。并且兩線制還便于運用安全柵,利于安全防爆。
兩線制變送器如圖一所示,其供電為24V.DC,輸出信號為4-20mA.DC,負載電阻為250Ω,24V電源的負線電位最低,它即是信號公共線,關于智能變送器還可在4-20mA.DC信號上加載HART協議的FSK鍵控信號。
二、四線制
因為4-20mA.DC(1-5V.DC)信號制的遍及和運用,在控制系統運用中為了便于銜接,就需求信號制的一致,為此需求一些非電動單元組合的外表,如在線剖析、機械量、電量等外表,能選用輸出為4-20mA.DC信號制,可是因為其變換電路雜亂、功耗大等緣由,難于悉數滿意上述的三個條件,而無法做到兩線制,就只能選用外接電源的方法來做輸出為4-20mA.DC的四線制變送器了。
四線制變送器如圖二所示,其供電大多為220V.AC,也有供電為24V.DC的。輸出信號有4-20mA.DC,負載電阻為250Ω,或許0-10mA.DC,負載電阻為0-1.5KΩ;有的還有mA和mV信號,但負載電阻或輸入電阻,因輸出電路方式不一樣而數值有所不一樣。
三、三線制
有的外表廠為了減小變送器的體積和分量、并提高抗攪擾功能、減化接線,而把變送器的供電由220V.AC改為低壓直流供電,如電源從24V.DC電源箱取用,因為低壓供電就為負線共用發明了條件,這樣就有了三線制的變送器商品。
三線制變送器如圖三所示,所謂三線制即是電源正端用一根線,信號輸出正端用一根線,電源負端和信號負端共用一根線。其供電大多為24V.DC,輸出信號有4-20mA.DC,負載電阻為250Ω或許0-10mA.DC,負載電阻為0-1.5KΩ;有的還有mA和mV信號,但負載電阻或輸入電阻,因輸出電路方式不一樣而數值有所不一樣。
以上三個圖中,輸入接納外表的是電流信號,如將電阻RL并聯接入時,則接納的即是電壓信號了。
從上面敘說可看出,因為各種變送器的作業原理和布局不一樣,然后呈現了不一樣的商品,也就決議了變送器的兩線制、三線制、四線制接線方式。關于用戶而言,選型時應根據本單位的實際情況,如信號制的一致、防爆需求、接納設備的需求、出資等疑問來歸納思考挑選。
要指出的是三線制和四線制變送器輸出的4-20mA.DC信號,因為其輸出電路原理及布局與兩線制的是不一樣的,因而在運用中其輸出負端能否和24V電源的負線相接?能否共地?這是要注意的,必要時可采納阻隔辦法,如用隔離器、安全柵等,以便和其它外表共電、共地及防止附加攪擾的發生。
兩線制與四線制互改搜索
從上述可知各種線制變送器都能存在,那總是有存在的理由,否則就不會有那么多的線制了,由用戶來改動線制是很困難的,再者實際意義也不大。
如果要把傳輸信號為0-10mA.DC的四線制變送器改為兩線制,首先遇到的問題,就是其起始電流為零,在電流為零狀態下,變送器的電子放大器是無法建立工作點的,因此將難于正常工作。如果用直流電源,并保證儀表原來的恒流特性,當變送器在負載電阻為0-1.5KΩ時,與其串聯的反饋動圈電阻2KΩ左右,當輸出為10mA時,這兩部分的電壓降將大于24V,也就是說用24V.DC供電,負載為0-1.5KΩ時,要保證恒流特性是不可能的,也就談不上用兩線制傳輸了。
70年代曾有儀表廠做過把0-10mA.DC的四線制變送器改為兩線制變送器的工作,具體做法是:對原來的變送器電路進行改進,并將供電電壓提高至48V.DC,但變送器的起始電流仍不能為零,為此采用負向電流來抵消負載電阻上的起始輸出4mA的電流。但這樣的產品也沒有能得到推廣和應用。
如果想將兩線制改為四線制,根本沒有必要,再者這是一種技術上的倒退。
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原文標題:一文搞定儀表接線之兩線制、三線制、四線制
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