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在工控領(lǐng)域中，傳輸模擬量信號(hào)是很常見(jiàn)的一種應(yīng)用場(chǎng)景。常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)有4-20mA/0-5V/0-10V等等，但在實(shí)際工業(yè)或者工控工程中，采用4-20mA的電流信號(hào)來(lái)傳輸模擬量是最廣泛的。為什么工控領(lǐng)域傳輸模擬量更多用4-20mA，而很少用到0-5V或0-10V呢？

4-20mA電流環(huán)的優(yōu)勢(shì)

抗干擾能力強(qiáng)
4-20mA電流環(huán)在長(zhǎng)距離傳輸中表現(xiàn)出色，因?yàn)殡娏餍盘?hào)在傳輸過(guò)程中不容易受到電磁干擾。相比之下，電壓信號(hào)如0-5V或0-10V在傳輸過(guò)程中更容易受到電磁噪聲、信號(hào)衰減等因素的影響，導(dǎo)致信號(hào)失真或誤差增大。

線性傳輸與故障檢測(cè)
4-20mA電流環(huán)的輸出范圍從4mA到20mA，這種設(shè)計(jì)不僅保證了傳感器的線性輸出，還能通過(guò)電流的下限（4mA）來(lái)檢測(cè)斷線故障。即使在信號(hào)失常的情況下，系統(tǒng)也能快速識(shí)別并采取相應(yīng)的措施。而對(duì)于0-5V或0-10V的電壓信號(hào)來(lái)說(shuō)，斷線時(shí)輸出可能為0V，與正常信號(hào)低值難以區(qū)分，增加了故障檢測(cè)的難度。

傳輸距離長(zhǎng)
電流環(huán)能夠在長(zhǎng)距離傳輸中保持信號(hào)的穩(wěn)定性，電流的大小不隨線纜長(zhǎng)度或阻抗變化而顯著波動(dòng)。這在大規(guī)模工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或復(fù)雜的布線環(huán)境中尤為重要。相比之下，電壓信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，線纜的電阻和電容效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電壓降，使信號(hào)衰減，影響測(cè)量精度。

供電與信號(hào)合二為一
4-20mA電流環(huán)系統(tǒng)往往結(jié)合了供電與信號(hào)傳輸功能，即使用兩根線纜既傳輸信號(hào)又供電，這種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了布線，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。而0-5V或0-10V系統(tǒng)通常需要額外的供電線，增加了布線和維護(hù)的難度。

0-5V/0-10V電壓信號(hào)的局限性

抗干擾能力弱
電壓信號(hào)更容易受到周?chē)h(huán)境的電磁干擾，特別是在工業(yè)環(huán)境中，干擾源豐富，電壓信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性不如電流環(huán)。即使是較短距離的傳輸，強(qiáng)烈的電磁噪聲也可能導(dǎo)致電壓信號(hào)失真。

傳輸距離有限
在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，電壓信號(hào)容易因?yàn)榫€纜電阻的影響而出現(xiàn)電壓降，導(dǎo)致信號(hào)衰減，影響測(cè)量精度。這使得0-5V或0-10V電壓信號(hào)更適合于短距離、低干擾的環(huán)境中使用。

故障檢測(cè)困難
對(duì)于電壓信號(hào)，0V通常既可以表示信號(hào)的最低點(diǎn)，也可能表示斷線或其他故障。這種情況下，系統(tǒng)難以區(qū)分正常信號(hào)和故障狀態(tài)，可能導(dǎo)致誤判或安全隱患。

總結(jié)

4-20mA電流環(huán)在工控領(lǐng)域受到偏愛(ài)并非偶然，其強(qiáng)大的抗干擾能力、長(zhǎng)距離傳輸穩(wěn)定性、故障檢測(cè)便利性以及簡(jiǎn)化布線等優(yōu)勢(shì)，使其在工業(yè)環(huán)境中表現(xiàn)得更加可靠。而0-5V/0-10V電壓信號(hào)雖然在一些應(yīng)用中也有其優(yōu)勢(shì)，如成本低、易于集成，但在需要高可靠性、長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓I(yè)應(yīng)用中，電流環(huán)顯然更具競(jìng)爭(zhēng)力。

因此，在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境中，4-20mA的電流環(huán)仍然是傳輸模擬量的首選，而0-5V/0-10V電壓信號(hào)更多地被用于環(huán)境干擾較小、傳輸距離較短的場(chǎng)景。

審核編輯 黃宇