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什么是4-20mA回路?

時間:2021-05-12 20:55:17 來源:福祿克 點擊:1980次

什么是4-20mA回路?它是如何工作的?

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工業過程中測試回路包括傳感器輸入、溫度、壓力、流量等。
被測量的過程變量被轉化成信號傳輸到回路中的其它單元,例如顯示器和控制器;接著控制器根據信號對過程進行控制,例如,對閥門等執行關閉或開啟的動作。
控制回路可以是模擬量的,也可以是離散量。

4-20mA控制回路的構成基礎要件
?24V電源供電
?變送器控制4-20mA信號使其與過程變量成比例變化
?指示器將4-20mA信號轉化為相應過程變量
?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(歐姆定律:電壓=電流*電阻,4-20 mA X 250 ohms = 1-5V)

控制回路中的溫度變送器和壓力變送器
回路中的溫度變送器通常通常測量的是過程介質,如流體等的溫度值。
通常情況下:
1.它們將熱電偶或熱電阻傳感器的溫度信號轉換為4-20mA信號然后再輸出;
2.控制器再將4-20mA反譯為具體的溫度值;
3.基于此溫度值,控制回路給實現對過程終端控制元件的控制。
同樣,控制回路中的壓力變送器,通常用來測量過程介質的壓力值:
1.傳感器感知壓力,又由變送器將信號轉換為4-20mA信號;
2.控制器再將4-20mA信號反譯為壓力值;
3.控制器根據壓力值,給閥門發送指令,控制閥門開度實現安全閥控制,確保容器不產生危險壓力。

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常見控制回路故障及原因
?接線和端子的問題:壞的終端,絕緣問題,線路的腐蝕及污染等;
?回路電源:噪音干擾、過壓等問題都可能導致回路工作的不正常;
?控制系統I/O卡件故障;
?變送器;
?傳感器:元件的損壞、測量通道的阻塞。

回路故障排查步驟
一. 驗證4-20mA信號
用串聯法或用毫安電流鉗表測量4-20毫安信號
1.驗證電源供電
2.查找線路問題
3.查找I/O問題
4.查找有問題的接線終端

故障排查步驟:
1.測量回路中的毫安數值,如果測量到了0mA,那么繼續深入排障;
2.如果控制器沒有指示顯示,可能是I/O輸入的保險絲熔斷,回路出現開路故障。

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二. 控制器I/O問題排障:

4-20毫安回路排障(替代測試)
變送器替代測試是非常好的I/O故障分析方法,即使用測試設備輸出一個標準信號來核對控制的輸出。

故障排查步驟:
1.斷開變送器連接,將回路校準器或過程表連接在原變送器位置;
2.設置毫安模擬,并設置范圍在4-20毫安;
3.驗證指示器的正確數值,在同一測試中完成對線路、電源供電和I/O的測試;
4.如果控制器沒有指示顯示,可能是I/O輸入的保險絲熔斷,回路出現開路故障??赏ㄟ^測量在250Ω輸入來進行驗證。

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三. 電源供電問題排查
使用回路校驗儀或多用表,測量回路供電電壓。
故障排查步驟:
1.測量電源供電,應該在近似24V。
2.如果測量結果是不確定的,就進行替代測試。
2.1 斷開裝置回路電源
2.2 將回路校準器或過程表的24V回路供電端連接在這個位置
2.3 如果此時問題得到解決,那么裝置的回路電源可能有缺陷或者存在過載

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四. 線路噪聲排障
線路噪聲產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、布線錯誤等。
噪聲信號的捕捉和確認可以通過帶萬用表功能的過程多用表,或者萬用表、手持式示波表等設備來查找系統中是否存在交流信號。
在正常情況下,系統中應該只有少量的mV級的交流電壓存在。

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回路排障工具推薦

可被測量或被模擬輸出的變量
 測量和輸出信號所用工具
技術人員需要查驗哪些信息
測量4-20mA信號
萬用表,回路校準器,Fluke 773 毫安鉗形表,Fluke 789 過程萬用表
測得的毫安數值是否為預計的數值?
輸出4-20mA信號
回路校準器,Fluke 773 毫安鉗形表,Fluke 789過程萬用表
I/O或者其他毫安輸入設備是否正確工作?供電、布線和I/O是否正確工作?
測量24V回路電壓
萬用表,回路校準器,Fluke 773 毫安鉗形表,Fluke789 過程萬用表
完整的24V供電是否可用?是否存在缺陷和過載的情況?
提供24V回路電壓供電
回路校準器,毫安鉗形表,Fluke 789過程表
對固定供電儀表的替代測試,檢測回路供電是否要求?
輸出0-10V,1-5V電壓
具備電壓輸出的回路校準器或特定的毫安鉗形表 Fluke773
I/O或者其他電壓輸入設備是否正確工作?
連續性測量
萬用表,過程表,多功能過程校驗儀
查找短路、不良端子、電阻連接線和錯誤布線


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