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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，要完成信號的調(diào)理并進行長線傳輸，會產(chǎn)生以下問題：

①由于傳輸?shù)男盘柺请妷盒盘?，傳輸線會受到噪聲的干擾；

②傳輸線的分布電阻會產(chǎn)生電壓降；

③在現(xiàn)場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。

為了解決上述問題和避開相關噪聲的影響，我們會用電流來傳輸信號，因為電流對噪聲并不敏感。4～20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。

肯定有很多朋友會問：為什么選擇4～20mA而不是0～20mA呢？很簡單，如果0是最小，那么開路故障就檢測不到了！為什么偏偏是4mA呢？正常工作時，電流信號不會低于4mA。當傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。有兩個原因。一個原因是為了避免干擾，另一個原因是在4～20mA使用的是兩線制，即兩根線即是信號線，同時也是電源線，而4mA是為了給傳感器提供電路的靜態(tài)工作電流用。

這個4～20mA控制回路是怎么工作的呢？

4～20mA構成基礎要件：

①24V電源供電；

②變送器控制4～20mA信號使其與過程變量成比例變化；

③指示器將4～20mA信號轉化為相應過程變量；

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（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(xiàn)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(jù)壓力值，給閥門發(fā)送指令，控制閥門開度實現(xiàn)安全閥控制，確保容器不產(chǎn)生危險壓力。

常見故障、原因與排查步驟

①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；

②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；

③控制系統(tǒng)I/O卡件故障；

④變送器、傳感器：元件的損壞、測量通道的阻塞。

1、驗證4-20mA信號

用串聯(lián)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(shù)值，如果測量到了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輸入的保險絲熔斷，回路出現(xiàn)開路故障。

2、控制器I/O問題排障：4～20mA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(shù)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(xiàn)開路故障?？赏ㄟ^測量在250Ω輸入來進行驗證。

3、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。

a.斷開裝置回路電源；b.將回路校準器或過程表的24V回路供電端連接在這個位置；c.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

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(tǒng)中是否存在交流信號。在正常情況下，系統(tǒng)中應該只有少量的mV級的交流電壓存在。