Question

仪表为什么要用4-20MA电流信号

Answer 1

仪器仪表为什么都喜欢用4-20mA电流传输信号？请看下文
4-20mA信号制是国际电工委员会(IEC)过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4-20mA，联络信号采用1-5V，即采用电流传输、电压接收的信号系统。

为什么仪器仪表都选用4-20mA电流传输信号？

在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：

1、由于传输的信号是电压信号，传输过程中会受到干扰；

2、传输线的分布电阻会产生电位差；

3、在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用4-20mA电流来传输信号，因为电流对干扰并不敏感。4-20mA电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA和高于20mA的信号用于各种故障的报警。

为什么最大信号电流20mA呢？

最大信号电流为20mA主要是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。30V电压30mA电流所引起的火花是可以点燃危险气体平均下限，为了保险起见，同时参照其它传统设定，所以将许多仪表定为24V供电，同时限定电流小于30mA，为了留有余地，信号上限定为20mA。

信号起点选择4mA的原因是什么？

传感器选择2线制可以减少接线的复杂性，2线既要传输信号，又要给传感器供电，在信号值为零时仍需要一定的能量供应。在24V供电条件下，4mA电流提供的能量，是当时制定标准时，大部分仪表生产商能接受的能量供应下限，同时仪表电气零点为4mA，不与机械零点重合，这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障，这样4-20mA的标准就确定了。

Answer 2

4-20mA信号电流是国际标准化组织规定的，全球统一采用的仪器、仪表信号传送的标准信号。
采用起点为4mA是为了能迅速判断出信号回路是否开路，信号回路一旦出现开路时，信号电流就为零。相比以前采用的以0mA为起点就可以迅速得出判断，这就使得检测回路可以迅速隔离错误的检测信号，排除故障源。
4-20mA的电流信号可以通过250欧盟的标准电阻转换成1-5V的信号电压，以前用单体仪表组成控制回路时，1-5V的信号电压可以很方便地并联多台仪表，如调节器、报警仪、记录仪等，当其中一台仪表出现故障时，可以毫不影响地进行隔离、更换。现在由于基本都采用PLC或DCS作为控制系统，1-5V的信号相对就用得比较少。
4-20mA电流信号与测量值只是百分比的对应关系，与其具体的测量值大小无关。比如一台压力变送器的量程是0-100kPa，那么当0kPa时，即为其全量程的0％，对应的是4mA，100kPa时，即为其全量程的100％，对应的是20mA。它们之间的对应关系是：
（（测量值-零点值）/（量程值-零点值））＝（（电流值-4）/（20-4））
当电流值为已知值时，可以计算出测量值。反之，已知测量值时，可以计算出电流值。对于温度，流量，液位等等的测量，都是可以用同样的公式进行计算，且不管其量程的大小。