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什么是4-20mA回路？它是如何工作的？
工業(yè)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?shù)交芈分械钠渌鼏卧?，例如顯示器和控制器；接著控制器根據(jù)信號對過程進行控制，例如，對閥門等執(zhí)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：
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；
控制器再將4-20mA反譯為具體的溫度值；
基于此溫度值，控制回路會給實現(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：
傳感器感知壓力，又由變送器將信號轉換為4-20mA信號；
控制器再將4-20mA信號反譯為壓力值；
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，確保容器不產生危險壓力。
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(tǒng)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(lián)法或用毫安電流鉗表測量4-20毫安信號
驗證電源供電
查找線路問題
查找I/O問題
查找有問題的接線終端
故障排查步驟：
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；
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。
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：
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；
設置毫安模擬，并設置范圍在4-20毫安；
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；
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。
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：
測量電源供電，應該在近似24V。
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
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(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。
回路排障工具推薦
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| 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 | 測得的毫安數(shù)值是否為預計的數(shù)值？ |
| 輸出4-20mA信號 | 回路校準器 | 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 | 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 | 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 | I/O或者其他電壓輸入設備是否正確工作？ |
| 連續(xù)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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編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
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