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概述变送器(二,三,四线制)

   七十年代我国开始生产DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表,并采用国际电工委员会(IEC)的:过程控制系统用模拟信号标准。即仪表传输信号采用4-20mA.DC,联络信号采用1-5V.DC,即采用电流传输、电压接收的信号系统。采用4-20mA.DC信号,现场仪表就可实现两线制。但限于条件,当时两线制仅在压力、差压变送器上采用,温度变送器等仍采用四线制。现在国内两线制变送器的产品范围也大大扩展了,应用领域也越来越多。同时从国外进来的变送器也是两线制的居多。 
  
   两线制、三线制、四线制,是指各种输出为模拟直流电流信号的变送器,其工作原理和结构上的区别,而并非只指变送器的接线形式。否则热电偶配毫伏计测量温度可称为是两线制的鼻祖了!

  几线制的称谓,是在两线制变送器诞生后才有的。这是电子放大器在仪表中广泛应用的结果,放大的本质就是一种能量转换过程,这就离不开供电。因此*先出现的是四线制的变送器;即两根线负责电源的供应,另外两根线负责输出被转换放大的信号(如电压、电流、等)。DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表的出现,供电为220V.AC,输出信号为0--10mA.DC的四线制变送器得到了广泛的应用,目前在有些工厂还可见到它的身影。
   


两线制变送器,其供电为24V.DC,输出信号为4-20mA.DC,负载电阻为250Ω,24V电源的负线电位*低,它就是信号公共线,对于智能变送器还可在4-20mA.DC信号上加载HART协议的FSK键控信号。 
     由于4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制的普及和应用,在控制系统应用中为了便于连接,就要求信号制的统一,为此要求一些非电动单元组合的仪表,如在线分析、机械量、电量等仪表,能采用输出为4-20mA.DC信号制,但是由于其转换电路复杂、功耗大等原因,难于全部满足上述的三个条件,而无法做到两线制,就只能采用外接电源的方法来做输出为4-20mA.DC的四线制变送器了。
    四线制变送器,其供电大多为220V.AC,也有供电为24V.DC的。输出信号有4-20mA.DC,负载电阻为250Ω,或者0-10mA.DC,负载电阻为0-1.5KΩ;有的还有mA和mV信号,但负载电阻或输入电阻,因输出电路形式不同而数值有所不同。
    有的仪表厂为了减小变送器的体积和重量、并提高抗干扰性能、减化接线,而把变送器的供电由220V.AC改为低压直流供电,如电源从24V.DC电源箱取用,由于低压供电就为负线共用创造了条件,这样就有了三线制的变送器产品。
    所谓三线制就是电源正端用一根线,信号输出正端用一根线,电源负端和信号负端共用一根线。其供电大多为24V.DC,输出信号有4-20mA.DC,负载电阻为250Ω或者0-10mA.DC,负载电阻为0-1.5KΩ;有的还有mA和mV信号,但负载电阻或输入电阻,因输出电路形式不同而数值有所不同。

   
   因为要实现两线制变送器必须同时满足以下条件:
   1.V≤Emin-ImaxRLmax
   变送器的输出端电压V等于规定的*低电源电压减去电流在负载电阻和传输导线电阻上的压降。
   2. I≤Imin
   变送器的正常工作电流I必须小于或等于变送器的输出电流。
   3. P<Imin(Emin-IminRLmax)
   变送器的*小消耗功率P不能超过上式,通常<90mW。
式中:Emin=*低电源电压,对多数仪表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%为24V电源允许的负向变化量;
    Imax=20mA;
    Imin=4mA;
    RLmax=250Ω+传输导线电阻。
   如果变送器在设计上满足了上述的三个条件,就可实现两线制传输。所谓两线制即电源、负载串联在一起,有一公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线,这两根电线既是电源线又是信号线。两线制变送器由于信号起点电流为4mA.DC,为变送器提供了静态工作电流,同时仪表电气零点为4mA.DC,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。而且两线制还便于使用安全栅,利于安全防爆。
   
  
    以上,输入接收仪表的是电流信号,如将电阻RL并联接入时,则接收的就是电压信号了。
    从上面叙述可看出,由于各种变送器的工作原理和结构不同,从而出现了不同的产品,也就决定了变送器的两线制、三线制、四线制接线形式。对于用户而言,选型时应根据本单位的实际情况,如信号制的统一、防爆要求、接收设备的要求、投资等问题来综合考虑选择。
    要指出的是三线制和四线制变送器输出的4-20mA.DC信号,由于其输出电路原理及结构与两线制的是不一样的,因此在应用中其输出负端能否和24V电源的负线相接?能否共地?这是要注意的,必要时可采取隔离措施,如用配电器、安全栅等,以便和其它仪表共电、共地及避免附加干扰的产生。
  

   *后谈谈两线制改四线制、四线制改两线制的问题。
   从上述可知各种线制变送器都能存在,那总是有存在的理由,否则就不会有那么多的线制了,由用户来改动线制是很困难的,再者实际意义也不大。
    如果要把传输信号为0-10mA.DC的四线制变送器改为两线制,首先遇到的问题,就是其起始电流为零,在电流为零状态下,变送器的电子放大器是无法建立工作点的,因此将难于正常工作。如果用直流电源,并保证仪表原来的恒流特性,当变送器在负载电阻为0-1.5KΩ时,与其串联的反馈动圈电阻2KΩ左右,当输出为10mA时,这两部分的电压降将大于24V,也就是说用24V.DC供电,负载为0-1.5KΩ时,要保证恒流特性是不可能的,也就谈不上用两线制传输了。
    70年代曾有仪表厂做过把0-10mA.DC的四线制变送器改为两线制变送器的工作,具体做法是:对原来的变送器电路进行改进,并将供电电压提高至48V.DC,但变送器的起始电流仍不能为零,为此采用负向电流来抵消负载电阻上的起始输出4mA的电流。但这样的产品也没有能得到推广和应用。
    如果想将两线制改为四线制,根本没有必要,再者这是一种技术上的倒退。


CZSR8002-2A2AT(M) 急停按钮、安全门输入安全继电器
CZSR8002-2A2AT(M)是适用于急停按钮、安全门控开关输入,具有2路NO(常开)安全输出触点(瞬时断开)和2路NO(常开)辅助输出触点(延时断开)的安全继电器。它可选择单、双通道操作,手动复位,并具有通道间短路监控,复位按钮监控功能。

 

CZSR8002-2A2AT 急停按钮、安全门输入安全继电器
CZSR8002-2A2AT是适用于急停按钮、安全门控开关输入,具有2路NO(常开)安全输出触点(瞬时断开)和2路NO(常开)辅助输出触点(延时断开)的安全继电器。它可选择单、双通道操作,手动或自动复位,并具有通道间短路监控功能。


CZSR8001-2A2B(M) 急停按钮、安全门输入安全继电器
CZSR8001-2A2B(M)是适用于急停按钮、安全门控开关输入,具有2路NO(常开)安全输出触点和2路NC(常闭)辅助输出触点的安全继电器。它可选择单、双通道操作,手动复位,并具有通道间短路监控,复位按钮监控功能。


CZSR8001-3A1B(M) 急停按钮、安全门输入安全继电器
CZSR8001-3A1B(M)是适用于急停按钮、安全门控开关输入,具有3路NO(常开)安全输出触点和1路NC(常闭)辅助输出触点的安全继电器。它可选择单、双通道操作,手动复位,并具有通道间短路监控,复位按钮监控功能。


CZSR8001-3A1B 急停按钮、安全门输入安全继电器
CZSR8001-3A1B是适用于急停按钮、安全门控开关输入,具有3路NO(常开)安全输出触点和1路NC(常闭)辅助输出触点的安全继电器。它可选择单双通道操作,手动或自动复位,并具有通道间短路监控功能

 

CZSR8001-2A2B 急停按钮、安全门输入安全继电器
CZSR8001-2A2B是适用于急停按钮、安全门控开关输入,具有2路NO(常开)安全输出触点和2路NC(常闭)辅助输出触点的安全继电器。它可选择单双通道操作,手动或自动复位,并具有通道间短路监控功能。

 

CZSR8101-2A2B-N 安全光幕输入安全继电器
CZSR8101-2A2B-N是适用于安全光幕输入,具有2路NO(常开)安全输出触点和2路NC(常闭)辅助输出触点的安全继电器。它支持双通道操作,手动或自动复位。


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