兩線制、三線制、四線制壓力變送器接線方式

首先，我們先看一下它們的定義

兩線制：兩根線及傳輸電源又傳輸信號，也就是傳感器輸出的負(fù)載和電源是串聯(lián)在一起的，電源是從外部引入的，和負(fù)載串聯(lián)在一起來驅(qū)動負(fù)載。

三線制：三線制傳感器就是電源正端和信號輸出的正端分離，但它們共用一個COM端。

四線制：電源兩根線，信號兩根線。電源和信號是分開工作的。

幾線制的稱謂，是在兩線制變送器誕生后才有的。這是電子放大器在儀表中廣泛應(yīng)用的結(jié)果，放大的本質(zhì)就是一種能量轉(zhuǎn)換過程，這就離不開供電。因此先出現(xiàn)的是四線制的變送器；即兩根線負(fù)責(zé)電源的供應(yīng)，另外兩根線負(fù)責(zé)輸出被轉(zhuǎn)換放大的信號（如電壓、電流、等）。但目前，很多變送器采用二線制。下面，我們就來具體看看不同線制變送器的差異有哪些？

不同線制變送器的差異

一、兩線制

要實現(xiàn)兩線制變送器，必須要同時滿足以下條件：

1. V≤Emin-ImaxRLmax

變送器的輸出端電壓V等于規(guī)定的低電源電壓減去電流在負(fù)載電阻和傳輸導(dǎo)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。

3. P＜Imin(Emin-IminRLmax)

變送器的小消耗功率P不能超過上式，通常＜90mW。

式中：Emin=低電源電壓，對多數(shù)儀表而言Emin=24(1-5%)=22.8V，5%為24V電源允許的負(fù)向變化量；

Imax=20mA；

Imin=4mA；

RLmax=250Ω+傳輸導(dǎo)線電阻。

如果壓力變送器在設(shè)計上滿足了上述的三個條件，就可實現(xiàn)兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線，這兩根電線既是電源線又是信號線。兩線制變送器由于信號起點(diǎn)電流為4mA DC，為變送器提供了靜態(tài)工作電流，同時儀表電氣零點(diǎn)為4mA DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便于使用安全柵，利于安全防爆。

圖 1 為二線制變換器的接線圖。直流電源 U（ 24V ）通過兩根線向現(xiàn)場的變換器供電，同時這兩根線又是輸出信號（ 4～20mA ）的傳輸線。輸出的電流信號需經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)電阻 RL=250Ω 轉(zhuǎn)換為電壓 UL=IRL= （ 1～5 ） U 送至控制器。這種二線制變換器的特點(diǎn)是只用于檢測信號而沒有控制功能。

二、三線制

三線制變換器的接線圖如圖 2 所示，電流輸出系統(tǒng)除了兩根電流傳輸線以外，還有一根電源線向變壓器提供電源。三線制就是電源正端用一根線，信號輸出正端用一根線，電源負(fù)端和信號負(fù)端共用一根線。其供電大多為 DC 24V ， 輸出信號有 DC4-20mA ，負(fù)載電阻為 250Ω 或者 DC0-10mA ，負(fù)載電阻為 0-1.5kΩ ；有的還有 mA 和 mV 信號，但負(fù)載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。

由于 DC4-20mA 、 DC 1-5V 信號制的普及和應(yīng)用，在控制系統(tǒng)應(yīng)用中為了便于連接，就要求信號制的統(tǒng)一， 為此要求一些非電動單元組合的儀表， 如在線分析、 機(jī)械量、 電量等儀表， 能采用輸出為DC4-20mA 信號制，但是由于其轉(zhuǎn)換電路復(fù)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兩線制，就只能采用外接電源的方法來做輸出為DC4-20mA 的四線制變送器了。四線制變送器供電大多為 AC 220V ，也有供電為 DC24V 的。輸出信號有 DC 4-20mA ， 負(fù)載電阻為 250Ω ， 或者 DC 0-10mA ， 負(fù)載電阻為 0-1.5kΩ ；的還有 mA 和 mV 信號，但負(fù)載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同，如圖 4.3 所示。

輸入接收儀表的是電流信號， 如將電阻 RL 并聯(lián)接入時，則接收的就是電壓信號了。由于各種變送器的工作原理和結(jié)構(gòu)不同，從而出現(xiàn)了不同的產(chǎn)品，也就決定了變送器的兩線制、三線制、四線制接線形式。

三、四線制

圖三 四線制變送器接線示意圖

四線制變送器如圖三所示，其供電大多為220V AC，也有供電為24V DC的。輸出信號有4-20mA DC，負(fù)載電阻為250Ω，或者0-10mA DC，負(fù)載電阻為0-1.5KΩ；有的還有mA和mV信號，但負(fù)載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。

以上三個圖中，輸入接收儀表的是電流信號，如將電阻RL并聯(lián)接入時，則接收的就是電壓信號了。

從上面敘述可看出，由于各種變送器的工作原理和結(jié)構(gòu)不同，從而出現(xiàn)了不同的產(chǎn)品，也就決定了變送器的兩線制、三線制、四線制接線形式。對于用戶而言，選型時應(yīng)根據(jù)本單位的實際情況，如信號制的統(tǒng)一、防爆要求、接收設(shè)備的要求、投資等問題來綜合考慮選擇。

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(jié)構(gòu)與兩線制的是不一樣的，因此在應(yīng)用中其輸出負(fù)端能否和24V電源的負(fù)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、共地及避免附加干擾的產(chǎn)生。