儀表二線制、三線制、四線制的區(qū)別

1、儀表二線制、三線制、四線制的區(qū)別【文章導(dǎo)讀】 兩線制、三線制、四線制，是指各種輸出為模擬直流電流信號的變送器，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。_ 1 _今天和大家討論的兩線制、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。_ 2 _首先，我們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(fù)載和電源是串聯(lián)在一起的，電源是從外部引入的，和負(fù)載串聯(lián)在一起來驅(qū) 動負(fù)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

2、是分開工作的。DC24V1K24V+ C24V42thig傳感器4nlzm .傳感器:5 二二500 la !VIS CQMi/IH OOM二線制電流信號轉(zhuǎn)電壓信號三線制電流信號轉(zhuǎn)電壓信號線制電流信號轉(zhuǎn)電壓信號二線制、三線制、四線制工作原理幾線制的稱謂，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)換過程，這就離 不開供電。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（如電壓、電流、等）。但目前， 很多變送器采用二線制。_ 3 _下面，我們就來具體看看不同線制變送器的差異有哪些？不同線制變送器的差異

3、一、兩線制要實(shí)現(xiàn)兩線制變送器，必須要同時滿足以下條件：V wEmin-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 阻和傳輸導(dǎo)線電阻上的壓降。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。P v Imin(Emin-IminRLmax)變送器的最小消耗功率 P不能超過上式，通常v 90mW。式中：Emin=最低電源電壓，對多數(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 Q+傳輸導(dǎo)線電阻。如果變送器在設(shè)計上滿足了上述的三個條件，就可實(shí)現(xiàn)兩

4、線制傳所謂兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場變送器 與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線，這兩根電線既是電 源線又是信號線。兩線制變送器由于信號起點(diǎn)電流為 4mA DC ,為變送器提供了靜態(tài) 工作電流，同時儀表電氣零點(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。兩線制變送器接線示意圖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(fù)載電阻為250 Q, 24V電源的負(fù)線電位最低，它就是信號 公共線，對于智能變送器還可在 4-20mA DC 信號上加載HART協(xié)

5、議的 FSK鍵控信號。二、三線制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。十ill源裝置現(xiàn)場 控制室I三線制變送器接線示意圖三線制變送器如圖所示，所謂三線制就是電源正端用一根線，信號 輸出正端用一根線，電源負(fù)端和信號負(fù)端共用一根線。其供電大多為24V DC,輸出信號有4-20mA DC ,負(fù)載電阻為 250 Q或者0-10mA DC ,負(fù)載電阻為 0-1.5K Q;有的還有 mA和mV信 號，但負(fù)載電阻或輸入電阻，因

6、輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。三、四線制由于4-20mA DC (1-5V DC )信號制的普及和應(yīng)用，在控制系統(tǒng)應(yīng) 用中為了便于連接，就要求信號制的統(tǒng)一，為此要求一些非電動單元組 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，難于全部滿足兩線制 變送器設(shè)計的三個條件，從而無法做到兩線制，就只能采用外接電源的 方法來做輸出為4-20mA DC 的四線制變送器了。1自流交流1變1力-e屯源裝置 11一送；A1按: n收器:Hrl儀T克4i 現(xiàn)場；控制室1四線制變送器接線示意圖四線制變送器如圖所示，其供電大多為24V DC

7、 的。輸出信號有4-20mA DC ,負(fù)載電阻為220V AC ,也有供電為250 Q ,或者 0-10mADC,負(fù)載電阻為0-1.5K Q;有的還有mA和mV信號，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。以上三個圖中，輸入接收儀表的是電流信號，如將電阻RL并聯(lián)接入時，則接收的就是電壓信號了。從上面敘述可看出，由于各種變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。對于用戶而言，選型時應(yīng)根據(jù)本單位的實(shí)際情況，如信號制的統(tǒng) 一、防爆要求、接收設(shè)備的要求、投資等問題來綜合考慮選擇。要指出的是三線制和四線制變送器輸出的4-20

8、mA DC信號，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。兩線制與四線制互改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，在電流為零的狀態(tài)下，變送器的電 子放大器是無法建立工作點(diǎn)的，因此將難于正常工作。如果用直流電源，并保證儀表原來的恒流特性，當(dāng)變送器在負(fù)載電 阻為0-1.5K Q時，與其串聯(lián)的反饋動圈電阻 2KQ左右，當(dāng)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(fù)載為 0-1.5K Q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