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什么是4-20mA回路？它是如何工作的？
工業(yè)過(guò)程中測(cè)試回路包括傳感器輸入、溫度、壓力、流量等。
被測(cè)量的過(guò)程變量被轉(zhuǎn)化成信號(hào)傳輸?shù)交芈分械钠渌鼏卧顼@示器和控制器；接著控制器根據(jù)信號(hào)對(duì)過(guò)程進(jìn)行控制，例如，對(duì)閥門等執(zhí)行關(guān)閉或開(kāi)啟的動(dòng)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(gòu)成基礎(chǔ)要件
24V電源供電
變送器控制4-20mA信號(hào)使其與過(guò)程變量成比例變化
指示器將4-20mA信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)過(guò)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(hào)（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(cè)量的是過(guò)程介質(zhì)，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(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)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(huì)給實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)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(lái)測(cè)量過(guò)程介質(zhì)的壓力值：
傳感器感知壓力，又由變送器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)；
控制器再將4-20mA信號(hào)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(kāi)度實(shí)現(xiàn)安全閥控制，確保容器不產(chǎn)生危險(xiǎn)壓力。
常見(jiàn)控制回路故障及原因
接線和端子的問(wèn)題：壞的終端，絕緣問(wèn)題，線路的腐蝕及污染等；
回路電源：噪音干擾、過(guò)壓等問(wèn)題都可能導(dǎo)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(cè)量通道的阻塞。
回路故障排查步驟
一. 驗(yàn)證4-20mA信號(hào)
用串聯(lián)法或用毫安電流鉗表測(cè)量4-20毫安信號(hào)
驗(yàn)證電源供電
查找線路問(wèn)題
查找I/O問(wèn)題
查找有問(wèn)題的接線終端
故障排查步驟：
測(cè)量回路中的毫安數(shù)值，如果測(cè)量到了0mA，那么繼續(xù)深入排障；
如果控制器沒(méi)有指示顯示，可能是I/O輸入的保險(xiǎn)絲熔斷，回路出現(xiàn)開(kāi)路故障。
二. 控制器I/O問(wèn)題排障：4-20毫安回路排障(替代測(cè)試)
變送器替代測(cè)試是非常好的I/O故障分析方法，即使用測(cè)試設(shè)備輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)來(lái)核對(duì)控制的輸出。
故障排查步驟：
斷開(kāi)變送器連接，將回路校準(zhǔn)器或過(guò)程表連接在原變送器位置；
設(shè)置毫安模擬，并設(shè)置范圍在4-20毫安；
驗(yàn)證指示器的正確數(shù)值，在同一測(cè)試中完成對(duì)線路、電源供電和I/O的測(cè)試；
如果控制器沒(méi)有指示顯示，可能是I/O輸入的保險(xiǎn)絲熔斷，回路出現(xiàn)開(kāi)路故障?？赏ㄟ^(guò)測(cè)量在250Ω輸入來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。
三.?電源供電問(wèn)題排查
使用回路校驗(yàn)儀或多用表，測(cè)量回路供電電壓。
故障排查步驟：
測(cè)量電源供電，應(yīng)該在近似24V。
如果測(cè)量結(jié)果是不確定的，就進(jìn)行替代測(cè)試。
2.1 斷開(kāi)裝置回路電源
2.2 將回路校準(zhǔn)器或過(guò)程表的24V回路供電端連接在這個(gè)位置
2.3 如果此時(shí)問(wèn)題得到解決，那么裝置的回路電源可能有缺陷或者存在過(guò)載
四. 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(cuò)誤等。
噪聲信號(hào)的捕捉和確認(rèn)可以通過(guò)帶萬(wàn)用表功能的過(guò)程多用表，或者萬(wàn)用表、手持式示波表等設(shè)備來(lái)查找系統(tǒng)中是否存在交流信號(hào)。
在正常情況下，系統(tǒng)中應(yīng)該只有少量的mV級(jí)的交流電壓存在。
回路排障工具推薦
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| 可被測(cè)量或被模擬輸出的變量 | 測(cè)量和輸出信號(hào)所用工具 | 技術(shù)人員需要查驗(yàn)?zāi)男┬畔?/th> |
|---|---|---|
| 測(cè)量4-20mA信號(hào) | 萬(wàn)用表，回路校準(zhǔn)器 | 測(cè)得的毫安數(shù)值是否為預(yù)計(jì)的數(shù)值？ |
| 輸出4-20mA信號(hào) | 回路校準(zhǔn)器 | I/O或者其他毫安輸入設(shè)備是否正確工作？供電、布線和I/O是否正確工作？ |
| 測(cè)量24V回路電壓 | 萬(wàn)用表 | 完整的24V供電是否可用？是否存在缺陷和過(guò)載的情況？ |
| 提供24V回路電壓供電 | 回路校準(zhǔn)器 | 對(duì)固定供電儀表的替代測(cè)試，檢測(cè)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(zhǔn)器或特定的毫安鉗形表 | I/O或者其他電壓輸入設(shè)備是否正確工作？ |
| 連續(xù)性測(cè)量 | 萬(wàn)用表，過(guò)程表，多功能過(guò)程校驗(yàn)儀 | 查找短路、不良端子、電阻連接線和錯(cuò)誤布線 |
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編輯：黃飛
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