詳解位移傳感器輸出的4-20mA電流信號

　　在實際工業或者工控工程上最廣泛的采用4-20mA的電流信號來傳輸模擬量。這是為什么呢？我們知道常見的標準電信號有0-20mA 4-20mA 0-10V 0-5V等等，為啥一定要選用4-20mA的電流信號來傳輸模擬量呢？

　　1、首先是從現場應用的安全考慮

　　安全重點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和動態功耗降低到最低限度。輸出4~20mA.DC標準信號的變送器，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線的分布電容及電感，如2mm2 的導線其分布電容為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值，顯然這對防爆是非常有利的。

　　2、傳送信號用電流源優于電壓源

　　因為現場與控制室之間的距離較遠，連接電線的電阻較大時，如果用電壓源信號遠傳，由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產生較大的誤差，如果用電流源信號作為遠傳，只要傳送回路不出現分支，回路中的電流就不會隨電線長短而改變，從而保證了傳送的精度。

　　3、信號最大電流選擇20mA的原因

　　最大電流20mA的選擇是基于安全、實用、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對易燃氫氣也是安全的，對于24V.DC氫氣的引爆電流為200mA，遠在20mA以上，此外還要綜合考慮生產現場儀表之間的連接距離，所帶負載等因素；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、信號起點電流選擇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、負載串聯在一起，有一公共點，而現場變送器與控制室儀表之間的信號聯絡及供電僅用兩根電線。為什么起點信號不是0mA？這是基于兩點：一是變送器電路沒有靜態工作電流將無法工作，信號起點電流4mA.DC，不與機械零點重合，這種“活零點”有利于識別斷電和斷線等故障。

　　舉例說明4-20mA電流信號如何轉化成電壓信號

　　現有一壓力變送器，輸出為4-20mA的電流，作為變頻器的輸入信號，現在要求將變頻器的輸入信號改為電壓信號，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，該怎么樣才能轉化呢？

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

　　一、EM235的連線圖：

　　詳解4-20mA電流信號

　　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，其A- 端接PLC公共點M。A輸入口設置為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，輸出口設置為電壓輸出模式：0~10V（或 0~5V）。

　　一、plc編程梯形圖：

　　詳解4-20mA電流信號

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

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