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4～20mA，指的就是最小電流為4mA，最大電流為20mA。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，要完成信號(hào)的調(diào)理并進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：
①由于傳輸?shù)男盘?hào)是電壓信號(hào)，傳輸線會(huì)受到噪聲的干擾；
②傳輸線的分布電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降；
③在現(xiàn)場(chǎng)如何提供儀表放大器的工作電壓也是個(gè)問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題和避開相關(guān)噪聲的影響，我們會(huì)用電流來(lái)傳輸信號(hào)，因?yàn)殡娏鲗?duì)噪聲并不敏感。4～20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號(hào)，用20mA表示信號(hào)的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號(hào)用于各種故障的報(bào)警。
肯定有很多朋友會(huì)問(wèn)：為什么選擇4～20mA而不是0～20mA呢？很簡(jiǎn)單，如果0是最小，那么開路故障就檢測(cè)不到了！為什么偏偏是4mA呢？正常工作時(shí)，電流信號(hào)不會(huì)低于4mA。當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報(bào)警值。有兩個(gè)原因。一個(gè)原因是為了避免干擾，另一個(gè)原因是在4～20mA使用的是兩線制，即兩根線即是信號(hào)線，同時(shí)也是電源線，而4mA是為了給傳感器提供電路的靜態(tài)工作電流用。
這個(gè)4～20mA控制回路是怎么工作的呢？
4～20mA構(gòu)成基礎(chǔ)要件：
①24V電源供電；
②變送器控制4～20mA信號(hào)使其與過(guò)程變量成比例變化；
③指示器將4～20mA信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)過(guò)程變量；
④指示器或控制器I/O輸入電阻250Ω分流器生成1～5V輸入信號(hào)（歐姆定律：電壓=電流*電阻，4～20mAX250ohms = 1～-5V）。
通常情況下：①它們將熱電偶或熱電阻傳感器的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)然后再輸出；②控制器再將4～20mA反譯為具體的溫度值；③基于此溫度值，控制回路給實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程終端控制元件的控制。
同樣，控制回路中的壓力變送器，通常用來(lái)測(cè)量過(guò)程介質(zhì)的壓力值：①傳感器感知壓力，又由變送器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)；②控制器再將4～20mA信號(hào)反譯為壓力值；③控制器根據(jù)壓力值，給閥門發(fā)送指令，控制閥門開度實(shí)現(xiàn)安全閥控制，確保容器不產(chǎn)生危險(xiǎn)壓力。
常見故障、原因與排查步驟
①接線和端子的問(wèn)題：壞的終端，絕緣問(wèn)題，線路的腐蝕及污染等；
②回路電源：噪音干擾、過(guò)壓等問(wèn)題都可能導(dǎo)致回路工作的不正常；
③控制系統(tǒng)I/O卡件故障；
④變送器、傳感器：元件的損壞、測(cè)量通道的阻塞。
1、驗(yàn)證4-20mA信號(hào)
用串聯(lián)法或用毫安電流鉗表測(cè)量4～20毫安信號(hào)：
①驗(yàn)證電源供電；②查找線路問(wèn)題；③查找I/O問(wèn)題；④查找有問(wèn)題的接線終端。
故障排查步驟：①測(cè)量回路中的毫安數(shù)值，如果測(cè)量到了0mA，那么繼續(xù)深入排障；②如果控制器沒有指示顯示，可能是I/O輸入的保險(xiǎn)絲熔斷，回路出現(xiàn)開路故障。
2、控制器I/O問(wèn)題排障：4～20mA回路排障(替代測(cè)試)
變送器替代測(cè)試是非常好的I/O故障分析方法，即使用測(cè)試設(shè)備輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)來(lái)核對(duì)控制的輸出。
故障排查步驟：
①斷開變送器連接，將回路校準(zhǔn)器或過(guò)程表連接在原變送器位置；
②設(shè)置毫安模擬，并設(shè)置范圍在4-20毫安；
③驗(yàn)證指示器的正確數(shù)值，在同一測(cè)試中完成對(duì)線路、電源供電和I/O的測(cè)試；
④如果控制器沒有指示顯示，可能是I/O輸入的保險(xiǎn)絲熔斷，回路出現(xiàn)開路故障。可通過(guò)測(cè)量在250Ω輸入來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。
3、電源供電問(wèn)題排查
使用回路校驗(yàn)儀或多用表，測(cè)量回路供電電壓。
故障排查步驟：
①測(cè)量電源供電，應(yīng)該在近似24V。
②如果測(cè)量結(jié)果是不確定的，就進(jìn)行替代測(cè)試。
a.斷開裝置回路電源；b.將回路校準(zhǔn)器或過(guò)程表的24V回路供電端連接在這個(gè)位置；c.如果此時(shí)問(wèn)題得到解決，那么裝置的回路電源可能有缺陷或者存在過(guò)載
4、線路噪聲排障
線路噪聲產(chǎn)生的原因絕緣性能差、電纜屏蔽故障、接地回路故障、臨界電源供電、布線錯(cuò)誤等。噪聲信號(hào)的捕捉和確認(rèn)可以通過(guò)帶萬(wàn)用表功能的過(guò)程多用表，或者萬(wàn)用表、手持式示波表等設(shè)備來(lái)查找系統(tǒng)中是否存在交流信號(hào)。在正常情況下，系統(tǒng)中應(yīng)該只有少量的mV級(jí)的交流電壓存在。
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