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說說關于儀表線制的含義與應用
  • 发布日期:2017-08-30      浏览次数:780
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      隨著互聯網的發展,網絡知識變得紛繁複雜,也變得真假難分,儀表的“線制”學問有多深?一文,是一篇來自網絡整合編輯的文章,但是卻存在很多表述上的錯誤,本文就原文的引用,進行對比辨識,幫助大家正確認識儀表信號的“二線制、三線制、四線制”。

      1、三種線制的含義

      原文:兩線制:“兩根線既是電源線又同時是信號線,一般用于4~20mA信號傳輸”。

      辨識:“線制”是指儀表供電和標准信號傳輸采用的導線數。兩線制是兩根導線供電的同時傳輸4~20mA標准信號。非此標准信號不稱爲兩線制。兩線制供電能力爲:4mA×24V-接收儀表功耗-線路損耗。

      原文:三線制:“是指一根線爲電源正線,一根線爲信號正線,一根線爲電源負線和信號負線的公共線;一般用于1~5號傳輸”。

      辨識:三線制的三根線是:一根爲電源線(通常爲24VDC+),一根爲信號線,一根爲電源與信號的公共線,用于電壓參考點和電流回路。當用兩線制提供的功率不足以給儀表供電時,采用三線制方式,信號爲4~20mA標准信號。
      1~5號只采用兩根線即可。通常在4~20mA標准信號回路中串聯250Ω電阻獲得。

      原文:四線制:“指電源兩根線,信號兩根線。電源和信號是分開工作的。即在三線制的基礎上,信號線有自己的地,不和電源線共地。自己的電流是總電流的一部分,且因爲不和電源共地而相比三線制它的電流可能難于計算。”

      辨識:四線制信號的儀表是指:供電回路和信號回路各自獨立,采用隔離電路分開,用于隔離的4~20mA標准信號。所以信號一定是隔離的,通常不接地。電源可以是24VDC,也可以是220VAC。220VAC供電的儀表一定是四線制。
      四線制並不是在三線制的基礎上“信號與電源不共地”演變的,信號電流也不是總電流的一部分。電源電流是儀表額定功率與供電電源之比。


      2 、 三种线制的异同

      原文:二線制、三線制、四線制各自的優缺點

      辨識:三種線制是根據儀表供電需要選擇的,並不可簡單比較其優缺點。

      原文:二线制的优点是接线简单,只适用一般功率小的一次传感器,如:压变、差压变、温变、电容式液位计、射频导纳、電磁流量計、渦街流量計等。传感器本身用电由二线制中得到,是必影响其带载能力。

      辨識:二線制4~20mA信號是國際標准信號制,用于電動單元組合儀表、各種小功率變送器、傳感器等。由于儀表通常采用24VDC標准供電電壓,所以供電功率有一定限制。

      原文:三限制的优点是熱電阻采取三线制接法,是为了打消衔接导线电阻惹起的丈量偏差。这是由于丈量熱電阻的电路个别是不均衡电桥。熱電阻作为电桥的一个桥臂电阻,其衔接导线(从熱電阻到中控室)也成为桥臂电阻的一部门,这一部门电阻是未知的且随情况温度变更,形成丈量偏差。采取三线制,将导线一根接到电桥的电源端,其他两根分辨接到熱電阻地点的桥臂及与其相邻的桥臂上,如许打消了导线线路电阻带来的丈量偏差。

      辨識:熱電阻有二根線、三根線、四根線的不同接法,但不是標准信號,與三種線制的標准信號不一樣,不能混爲一談!“是必”、“打消”、“丈量”、“銜接”、“部門電阻”、“分辨接到”、“如許”等用詞錯誤!應爲:勢必、減少、測量、連接、部分電阻、分別接到、實現等等。三線制的用途是:當用于兩線制提供的功率不足以給儀表供電時,采用三線制爲儀表供電。

      原文:四線制的優點是由于是將電源和功率分開,所以本機的功率與信號是沒有功率上的關聯的,適用于大功率的的傳感器,如超聲波(由于其爲了加大抗幹擾能力,所以發射的功率會很大,所以此款宅女社区選型時要盡量四線的,二線的一般抗幹擾能力較弱),就不能作成2線的,只能是4線,分別是工作電源2個,輸出2個。

      辨識:“将电源和功率分开”应该是“供电和信号分开”。“本机的功率与信号是没有功率上的关联的”的说法不准确!仪表额定功率是负载功率加上本机消耗功率,信号负载功率是包括在仪表额定消耗功率中的。“为了加大抗干扰能力,所以发射的功率会很大”这句话也不准确。超声波仪表消耗功率较大是为了获得较大的超声波探测信号的强度,使检测端获得足够的信号强度,得到较好的检测信号。“抗干扰”是一个范围较广的词,可以是电磁干扰、环境条件干扰、同类杂散信号干扰等。抗干扰措施是复杂的综合措施,也不是仅仅靠提高功率实现的。“电源2个,输出2个”应该是电源两线、信号两线。


      3 、一种线制只有一种接线方式

      原文:在傳感器的大家庭中除了有兩線制傳感器,還有三線制、四線制傳感器;不僅是傳感器,像變送器、液位計,流量計等都有不同的接線方式……

      辨識:线制和接线方式是两码事,每一种线制只有一种接线方式。

      4、線制與幹擾沒有關系

      原文:二線制傳感器與三線制傳感器的區別?
      二线制与三线制 (一根正电源线,两根信号线,其中一根共GND)和四线制(两根正负电源线,两根信号线)相比,两线制的优点是:

      辨識:三线制是:一根电源线(通常为24VDC+),一根信号线,一根电源与信号的公共线。

      原文:(1)不易受寄生熱電偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的更细的导线;可节省大量电缆线和安装费用;

      辨識:完全错误!两线制的优点是仅用两根导线完成供电和信号传输,节省导线。什么叫“寄生熱電偶”?无论几线制都有线路电阻,两线制并不能减少线路电阻的影响。“温漂”是传感器的参数,不是线制的参数。

      原文:(2)在電流源輸出電阻足夠大時,經磁場耦合感應到導線環路內的電壓,不會産生顯著影響,因爲幹擾源引起的電流極小,一般利用雙絞線就能降低幹擾;二線制與三線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地;

      辨識:这句话含义不明确。即使电流源内阻很大,但信号负载是一定的(通常是250Ω)干扰信号也足以影响测量信号,不论导线电流大小,都会有影响,否则后面就不需要降低干扰的措施了。电磁感应产生的是电流,而不是电压。

      辨識:是否采用屏蔽线与二线制与三线制无关,与干扰环境有关,并不是“必
      須”用屏蔽線。一般地,標准信號導線在導線路徑沒有電磁場的情況下是不用雙絞線的。“妥善接地”的說法並不准確,怎樣才算妥善?

      原文:(3)電容性幹擾會導致接收器電阻有關誤差,對于4~20mA二線制環路,接收器電阻通常爲250Ω(取樣Uout=1~5V)這個電阻小到不足以産生顯著誤差,因此,可以允許的電線長度比電壓遙測系統更長更遠;

      辨識:干扰导致的是信号误差,不是“接收器”电阻的误差。干扰电流在250Ω信号电阻上产生的信号误差是不可小视的,因此才需要采取减少干扰电流的措施。电线长度比“电压遥测系统”的什么更长更远?

      原文:(4)各個單台示讀裝置或記錄裝置可以在電線長度不等的不同通道間進行換接,不因電線長度的不等而造成精度的差異,實現分散采集,分散式采集的好處就是:分散采集,集中控制。

      辨識:这段话与线制无关,更不是二线制的特点。

      原文:(5)將4mA用于零電平,使判斷開路與短路或傳感器損壞(0mA狀態)十分方便。

      辨識:4~20mA标准信号的4mA并不是“零电平”,二是测量的物理信号的起点,也就是测量信号的零点。比原来的0mA容易区别零信号、起始零点和线路故障。

      原文:(6)在兩線輸出口非常容易增設一兩只防雷防浪湧器件,有利于安全防雷防爆。

      辨識:电涌防护器的安装与线制无关,有两线制、三线制、四线制的品种和不同防护需要的规格。防雷器件与防爆无关!

      5、信号线制与熱電阻接线法不同

      辨識:信号线制是指仪表供电和标准信号传输采用的导线数。熱電阻的引线根数是指接线方法。二者不是一回事儿,不能混为一谈。仪表的信号线制是固定的规格,不能改变。熱電阻的引线根数可以根据需要采用。

      原文:二线制没有线路电阻补偿,配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的熱電阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。

      辨識:正确的说法是:熱電阻二线接线法没有线路平衡补偿,会由于线路电阻引起测量误差。

      原文:三線制有線路電阻補償,可以消除引線電阻的影響,測量精度高于2線制。作爲過程檢測元件,其應用zui廣。

      辨識:正确的说法是:熱電阻三线接线法有线路平衡导线,用于测量补偿,可以消除由于线路电阻引起测量误差。三线接线法并不是过程检测元件,后一句话意义不明确。

      原文:兩線制傳感器電阻變化值與連接導線電阻值共同構成傳感器的輸出值,由于導線電阻帶來的附加誤差使實際測量值偏高,用于測量精度要求不高的場合,並且導線的長度不宜過長。

      辨識:正确的说法是:熱電阻二线接线法。

      原文:三線制:要求引出的三根導線截面積和長度均相同,測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋,鉑電阻作爲電橋的一個橋臂電阻,將導線一根接到電橋的電源端,其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上,當橋路平衡時,導線電阻的變化對測量結果沒有任何影響,這樣就消除了導線線路電阻帶來的測量誤差,但是必須爲全等臂電橋,否則不可能完全消除導線電阻的影響。采用三線制會大大減小導線電阻帶來的附加誤差,工業上一般都采用三線制接法。

      辨識:正确的说法是:熱電阻三线接法采用三根同样截面积和长度的导线,分别正确接入测量电桥的两个桥臂和供电端,用来消除线路电阻的影响。由于仪表的接线和应用都有说明书,并不涉及内部接线,所以正确按照说明书接线即可。


      6、熱電阻接线法的区别

      原文:二线制熱電阻与三线制熱電阻、四线制熱電阻的区别?

      辨識:熱電阻没有信号线制,只有接线方法的不同。同一只熱電阻可以采用二线、三线、四线等接线方法。

      原文:二线制没有线路电阻补偿,配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的熱電阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。
      三線制有線路電阻補償,可以消除引線電阻的影響,測量精度高于2線制。作爲過程檢測元件,其應用zui廣。
      四线制在熱電阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为熱電阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至PLC。这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,但成本较高,主要用于高精度的温度检测。

      辨識:准确的说法应该是:熱電阻的二线、三线、四线接线方法。“作为过程检测元件”应为这种接线法。

      7、二線制變送器

      原文:二線制變送器與三線制變送器、四線制變送器的區別?
      實現二線制變送器必須同時滿足以下條件:
          1.V≤Emin-ImaxRLmax
      變送器的輸出端電壓V等于規定的zui低電源電壓減去電流在負載電阻和傳輸導線電阻上的壓降。
          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。

      辨識:准确的说法应该是:变送器的正常工作电流就是变送器的输出信号电流。这是固有特点,不是条件。
          3. P<Imin(Emin-IminRLmax)
      變送器的zui小消耗功率P不能超過上式,通常<90mW。
      式中:Emin=zui低電源電壓,對多數儀表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%爲24V電源允許的負向變化量;
          Imax=20mA;
      Imin=4mA;
      RLmax=250Ω+傳輸導線電阻。

      原文:如果變送器在設計上滿足了上述的三個條件,就可實現兩線制傳輸。所謂二線制即電源、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,這兩根電線既是電源線又是信號線。二線制變送器由于信號起點電流爲4mA.DC,爲變送器提供了靜態工作電流,同時儀表電氣零點爲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。而且二線制還便于使用安全柵,利于安全防爆。

      辨識:只有1、3两个条件,如果是本安系统,还要减去安全栅上的电压降。二线制的定义不是“电源、负载串联在一起,有一公共点”,而是两根线供电的同时传输4~20mA标准信号,这两根电线既是电源线又是信号线。“信号联络”应为信号传输;“仪表电气零点”应为信号起始点。zui后一句:“二线制还便于使用安全栅”不对!二线制、三线制、四线制都有相应配套的安全栅,用于本安系统,无所谓“便于”。


      8 、三线制变送器

      原文:有的儀表廠爲了減小變送器的體積和重量、並提高抗幹擾性能、減化接線,而把變送器的供電由220V.AC改爲低壓直流供電,如電源從24V.DC電源箱取用,由于低壓供電就爲負線共用創造了條件,這樣就有了三線制的變送器宅女社区。

      辨識:三线制仪表并不是由220VAC供电的四线制仪表演变而来,也并不是为了减小变送器的体积和重量,而是根据仪表需要的供电功率设计的。用24VDC供电的目的是减少220VAC供电的仪表,减少非安全电压供电。三线制仪表也并不因此比四线制仪表的抗干扰性能好。

      原文:從上面敘述可看出,由于各種變送器的工作原理和結構不同,從而出現了不同的宅女社区,也就決定了變送器的二線制、三線制、四線制接線形式。對于用戶而言,選型時應根據本單位的實際情況,如信號制的統一、防爆要求、接收設備的要求、投資等問題來綜合考慮選擇。

      辨識:仪表选型并不需要考虑线制问题,只需要根据所选的仪表线制正确接线。

      9、四線制變送器

      原文:由于4-20mA.DC(1-5V.DC)信號制的普及和應用,在控制系統應用中爲了便于連接,就要求信號制的統一,爲此要求一些非電動單元組合的儀表,如在線分析、機械量、電量等儀表,能采用輸出爲4-20mA.DC信號制,但是由于其轉換電路複雜、功耗大等原因,難于全部滿足上述的三個條件,而無法做到二線制,就只能采用外接電源的方法來做輸出爲4-20mA.DC的四線制變送器了。

      辨識:仪表信号的传输一定是同一种规格的信号,否则信号接收仪表是不能接收和识别的,不是便于连接的问题。电动单元组合仪表也有四线制仪表,例如:DDZⅡ型仪表。四线制仪表多数是采用220VAC供电的仪表,或者需要供电功率较大的仪表。

      原文:四線制變送器如圖二所示,其供電大多爲220V.AC,也有供電爲24V.DC的。輸出信號有4-20mA.DC,負載電阻爲250Ω,或者0-10mA.DC,負載電阻爲0-1.5KΩ;有的還有mA和m號,但負載電阻或輸入電阻,因輸出電路形式不同而數值有所不同。

      辨識:从1980’年代,四线制仪表已经全部采用4~20mA标准信号,淘汰了0~10mADC信号制。除了熱電偶信号是自生的m号外,没有mV类的标准信号。输出信号仪表的负载电阻就是信号接收仪表的输入电阻,是由信号接收仪表的输入电路和信号辨识需要而定的。大多数为250Ω,一般地,从50~750Ω,不可能为零。

      10、儀表的接線和信號的隔離

      原文:要指出的是三線制和四線制變送器輸出的4-20mA.DC信號,由于其輸出電路原理及結構與二線制的是不一樣的,因此在應用中其輸出負端能否和24V電源的負線相接?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、共地及避免附加幹擾的産生。

      辨識:仪表接线应该按照使用说明书接线,不能随意。也不需要注意“共地”等问题。仪表的共地有特定的含义,不是仪表电源和信号的“共地”和线制问题。隔离措施是采用隔离器,不是配电器和安全栅。隔离式安全栅有隔离作用,但主要目的是构成本安系统。采用隔离措施并不意味着与其它仪表“共电”、“共地”,这是另外一个大的话题:隔离器的应用。

      11、信號線制不可改變

      原文:那麽既然有二線制、三線制和四線制之分,那麽這些接線之間,可以互相更換接線方式嗎?下面一起看看,如何二線改四線,四線改二線?
      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,否則就不會有那麽多的線制了,由用戶來改動線制是很困難的,再者實際意義也不大。

      辨識:仪表设计定型成为宅女社区,线制就是固定的规格之一,不可改变。不同的线制有不同的用途,这是仪表本身设计时考虑的问题,不是仪表使用考虑的问题。仪表使用只需要按照说明书接线。

      原文:如果要把傳輸信號爲0-10mA.DC的四線制變送器改爲二線制,首先遇到的問題,就是其起始電流爲零,在電流爲零狀態下,變送器的電子放大器是無法建立工作點的,因此將難于正常工作。如果用直流電源,並保證儀表原來的恒流特性,當變送器在負載電阻爲0-1.5KΩ時,與其串聯的反饋動圈電阻2KΩ左右,當輸出爲10mA時,這兩部分的電壓降將大于24V,也就是說用24V.DC供電,負載爲0-1.5KΩ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。

      辨識:仪表定型宅女社区时,信号规格就是一定的了,使用者是不能改变的。改变已有仪表的线制没有任何意义,也不可能改变。任何试图改变都是徒劳的。

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