兩線制三線制四線制電流信號(hào)的區(qū)別

1、兩線制、三線制、四線制的原理及其區(qū)別時(shí)間：2012-04-2616:05:16來(lái)源：作者：所謂的兩線制、三線制、四線制，是指各種輸出為模擬直流電流信號(hào)的變送器，其工作原理和結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，而并非只指變送器的接線形式。幾線制的稱(chēng)謂，是在兩線制變送器誕生后才有的。這是電子放大器在儀表中廣泛應(yīng)用的結(jié)果，放大的本質(zhì)就是一種能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，這就離不開(kāi)供電。因此最先出現(xiàn)的是四線制的變送器；即兩根線負(fù)責(zé)電源的供應(yīng)，另外兩根線負(fù)責(zé)輸出被轉(zhuǎn)換放大的信號(hào)(如電壓、電流、等)。ddz-ii型電動(dòng)單元組合儀表的出現(xiàn)，供電為220v.ac,輸出信號(hào)為0-10ma.dc的四線制變送器得到了廣泛的應(yīng)用，目前在有些工廠還可見(jiàn)到它

2、的身影。七十年代我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)ddz-iii型電動(dòng)單元組合儀表，并采用國(guó)際電工委員會(huì)(iec)的：過(guò)程控制系統(tǒng)用模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。即儀表傳輸信號(hào)采用4-20ma.dc,聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用1-5v.dc,即采用電流傳輸、電壓接收的信號(hào)系統(tǒng)。采用4-20ma.dc信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)儀表就可實(shí)現(xiàn)兩線制。但限于條件，當(dāng)時(shí)兩線制僅在壓力、差壓變送器上采用，溫度變送器等仍采用四線制?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)兩線制變送器的產(chǎn)品范圍也大大擴(kuò)展了，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越多。同時(shí)從國(guó)外進(jìn)來(lái)的變送器也是兩線制的居多。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)兩線制變送器必須同時(shí)滿(mǎn)足以下條件：1. vemin-imaxrlmax變送器的輸出端電壓v等于規(guī)定的最低電源電壓減去電流在負(fù)載電阻和

3、傳輸導(dǎo)線電阻上的壓降。2. i&imin變送器的正常工作電流i必須小于或等于變送器的輸出電流。3. pvimin(emin-iminrlmax)變送器的最小消耗功率p不能超過(guò)上式，通常v90mw式中:emin=最低電源電壓，對(duì)多數(shù)儀表而言emin=24(1-5%)=22.8v,5%為24V電源允許的負(fù)向變化量；imax=20ma;imin=4ma;rlmax=250+傳輸導(dǎo)線電阻。如果變送器在設(shè)計(jì)上滿(mǎn)足了上述的三個(gè)條件，就可實(shí)現(xiàn)兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)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，這兩根電線既是電源線又是信號(hào)線。兩線制變送器由于信號(hào)

4、起點(diǎn)電流為4ma.dc,為變送器提供了靜態(tài)工作電流，同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為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。而且兩線制還便于使用安全柵，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(hào)為4-20ma.dc,負(fù)載電阻為250，24v電源的負(fù)線電位最低，它就是信號(hào)公共線，對(duì)于智能變送器還可在4-20ma.dc信號(hào)上加載hart協(xié)議的fsk鍵控信號(hào)。11交送裳一兩，-1+電源裝置圖現(xiàn)場(chǎng)戈制變送器接名戈示1了制空萋圖RL+接收儀由于4-20ma.dc(1-5v.dc)信號(hào)制的普及和應(yīng)用，在控制系統(tǒng)應(yīng)用中為了便于連接，就要求信號(hào)制的統(tǒng)一，為此要求一

5、些非電動(dòng)單元組合的儀表，如在線分析、機(jī)械量、電量等儀表，能采用輸出為4-20ma.dc信號(hào)制，但是由于其轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜、功耗大等原因，難于全部滿(mǎn)足上述的三個(gè)條件，而無(wú)法做到兩線制，就只能采用外接電源的方法來(lái)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(hào)有4-20ma.dc,負(fù)載電阻為2503,或者0-10ma.dc,負(fù)載電阻為0-1.5kw;有的還有ma和mv信號(hào)，但負(fù)載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。圖二四線制變送贛接線示意圖有的儀表廠為了減小變送器的體積和重量、并提高抗干擾性能、減化接線，而

6、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，由于低壓供電就為負(fù)線共用創(chuàng)造了條件，這樣就有了三線制的變送器產(chǎn)品。三線制變送器如圖三所示，所謂三線制就是電源正端用一根線，信號(hào)輸出正端用一根線，電源負(fù)端和信號(hào)負(fù)端共用一根線。其供電大多為24v.dc,輸出信號(hào)有4-20ma.dc,負(fù)載電阻為2503或者0-10ma.dc,負(fù)載電阻為0-1.5kw;有的還有ma和mv信號(hào)，但負(fù)載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。圖三三線制變送器接線示意圖以上三個(gè)圖中，輸入接收儀表的是電流信號(hào)，如將電阻rl并聯(lián)接入時(shí)，則接收的就是電壓信號(hào)了。從上面敘述可看出，由于各種變

7、送器的工作原理和結(jié)構(gòu)不同，從而出現(xiàn)了不同的產(chǎn)品，也就決定了變送器的兩線制、三線制、四線制接線形式。對(duì)于用戶(hù)而言，選型時(shí)應(yīng)根據(jù)本單位的實(shí)際情況，如信號(hào)制的統(tǒng)一、防爆要求、接收設(shè)備的要求、投資等問(wèn)題來(lái)綜合考慮選擇。要指出的是三線制和四線制變送器輸出的4-20ma.dc信號(hào)，由于其輸出電路原理及結(jié)構(gòu)與兩線制的是不一樣的，因此在應(yīng)用中其輸出負(fù)端能否和24v電源的負(fù)線相接？能否共地？這是要注意的，必要時(shí)可采取隔離措施，如用配電器、安全柵等，以便和其它儀表共電、共地及避免附加干擾的產(chǎn)生。最后談?wù)剝删€制改四線制、四線制改兩線制的問(wèn)題。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(huì)有那么多的線制了，由用戶(hù)來(lái)改動(dòng)線制是很困難的，再者實(shí)際意義也不大。如果要把傳輸信號(hào)為0-10ma.dc的四線制變送器改為兩線制，首先遇到的問(wèn)題，就是其起始電流為零，在電流為零狀態(tài)下，變送器的電子放大器是無(wú)法建立工作點(diǎn)的，因此將難于正常工作。如果用直流電源，并保證儀表原來(lái)的恒流特性，當(dāng)變送器在負(fù)載電阻為0-1.5k3時(shí)，與其串聯(lián)的反饋動(dòng)圈電阻2kco左右，當(dāng)輸出為10ma時(shí)，這兩部分的電壓降將大于24v,也就是說(shuō)用24v.dc供電，負(fù)載為0-1.5k3時(shí)，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(guò)把0-10ma.dc的四線制變送器改為