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變送器二線制三線制四線制的區(qū)別在那及二線制的優(yōu)點(diǎn)和使用條件
閱讀次數(shù):889 發(fā)布時(shí)間:2019/10/9 8:51:24
許多初入自動(dòng)化行業(yè)的小朋友,常常不能理解所謂二線制、三線制、四線制,但又不樂(lè)于展現(xiàn)不恥下問(wèn)的精神,小編在此揮墨寫下這篇介紹二線制三線制四線制的區(qū)別與好處。
首先講一下壓力變送器和傳感器的區(qū)別:傳感器是能夠受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置的總稱,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí),則稱為變送器,常見(jiàn)的變送器如金湖虹潤(rùn)儀表生產(chǎn)的壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器、電流變送器、電壓變送器等。
二線制三線制四線制的區(qū)別
幾線制的稱謂,是在兩線制變送器誕生后才有的。我們討論的兩線制、三線制、四線制,是指各種輸出為模擬直流電流信號(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。
四線制
最先出現(xiàn)的是四線制的變送器;即兩根線負(fù)責(zé)變送器電源的供應(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)。四線制接線如下圖所示:
四線制儀表接線圖
四線制變送器供電大多為220VAC,也有供電為24VDC的。輸出信號(hào)有4-20mADC,負(fù)載電阻為250Ω,或0-10mADC,負(fù)載電阻為0-1.5KΩ;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。(ps:交流電會(huì)對(duì)信號(hào)精度有影響)
常見(jiàn)應(yīng)用:數(shù)顯表、電磁流量計(jì)變送輸出就是四線制。
三線制
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。三線制接線如下圖所示:
三線制儀表接線圖
三線制變送器供電大多為24VDC,輸出信號(hào)4-20mADC,負(fù)載電阻為250Ω或者0-10mADC,負(fù)載電阻為0-1.5KΩ;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。
常見(jiàn)應(yīng)用:電壓輸出的變送器輸出一般都是三線制。
兩線制
采用回路供電的方式,4-20mA電流本身就可以為變送器供電,變送器在電路中相當(dāng)于一個(gè)特殊的負(fù)載,顯示儀表只需要串在電路中即可。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。兩線制接線如下圖所示:
兩線制儀表接線圖
兩線制變送器供電為24VDC,輸出信號(hào)為4-20mADC,負(fù)載電阻為250Ω,24V電源的負(fù)線電位最低,它就是信號(hào)公共線。(ps: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。)
常見(jiàn)應(yīng)用:溫度變送器、4-20mA輸出的壓力變送器等都是二線制。
二線制使用條件
要實(shí)現(xiàn)兩線制變送器必須同時(shí)滿足以下條件:
1、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。
2、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、變送器的最小消耗功率P不能超過(guò)上式,通常<90mW。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=250Ω+傳輸導(dǎo)線電阻。)
由于4-20mADC(1-5VDC)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4-20mADC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4-20mADC的四線制變送器了。
相對(duì)于四線和三線制,兩線制有什么優(yōu)點(diǎn)呢?
兩線制的優(yōu)點(diǎn)
在工業(yè)應(yīng)用中,測(cè)量點(diǎn)一般在現(xiàn)場(chǎng),而顯示設(shè)備或者控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可能數(shù)十至數(shù)百米。按一百米距離計(jì)算,省去2根信號(hào)傳輸導(dǎo)線意味著成本降低近百元。另外四線制變送器和三線制變送器因?qū)Ь內(nèi)電流不對(duì)稱必須使用昂貴的屏蔽線,而兩線制變送器可使用非常便宜的的雙絞線導(dǎo)線,因此在應(yīng)用中兩線制變送器必然是首選。
1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響,可用非常便宜的更細(xì)的導(dǎo)線;可節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用;
2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí),經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓,不會(huì)產(chǎn)生顯著影響,因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小,一般利用雙絞線就能降低干擾;兩線制與三線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。
3、電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差,對(duì)于4~20mA兩線制環(huán)路,接收器電阻通常為250Ω(取樣Uout=1~5V)這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差,因此,可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn);
4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接,不因電線長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異,實(shí)現(xiàn)分散采集,分散式采集的好處就是:分散采集,集中控制....
5、將4mA用于零電平,使判斷開(kāi)路與短路或傳感器損壞(0mA狀態(tài))十分方便。
6、在兩線輸出口非常容易增設(shè)一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
總結(jié)
四線制是兩個(gè)信號(hào)線、兩個(gè)供電線,信號(hào)線和供電線分開(kāi),精度最好,帶載能力最強(qiáng),抗干擾能力最差,電路結(jié)構(gòu)最復(fù)雜,成本比較高昂;而三線制則是信號(hào)線和和供電線共用一個(gè)正極或負(fù)極,精度次之,抗干擾能力比四線制好,電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,成本比四線制低;而二線制則是兩個(gè)線既做供電用,又做信號(hào)線,誤差最大,帶載能力弱,抗干擾能力強(qiáng),電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本最低,應(yīng)用范圍最廣;另外二線制只能輸出mA電流信號(hào),三線制和四線制則沒(méi)有這個(gè)限制,現(xiàn)在的變送器大多采用二線制。
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