详解4-20mA电流信号

在实际工业或者工控工程上最广泛的采用4-20mA的电流信号来传输模拟量。这是为什么呢？我们知道常见的标准电信号有0-20mA 4-20mA 0-10V 0-5V等等，为啥一定要选用4-20mA的电流信号来传输模拟量呢？

1、首先是从现场应用的安全考虑

安全重点是以防爆安全火花型仪表来考虑的，并以控制仪表能量为前提，把维持仪表正常工作的静态和动态功耗降低到最低限度。输出4~20mA.DC标准信号的变送器，其电源电压通常采用24V.DC，采用直流电压的主要原因是可以不用大容量的电容器及电感器，就只需考虑变送器与控制室仪表连接导线的分布电容及电感，如2mm2 的导线其分布电容为0.05μ/km左右；对于单线的电感为0.4mH/km左右；大大低于引爆氢气的数值，显然这对防爆是非常有利的。

2、传送信号用电流源优于电压源

因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大时，如果用电压源信号远传，由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，如果用电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。

3、信号最大电流选择20mA的原因

最大电流20mA的选择是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。安全火花仪表只能采用低电压、低电流，4~20mA电流和24V.DC对易燃氢气也是安全的，对于24V.DC氢气的引爆电流为200mA，远在20mA以上，此外还要综合考虑生产现场仪表之间的连接距离，所带负载等因素；还有功耗及成本问题，对电子元件的要求，供电功率的要求等因素。

4、信号起点电流选择4mA的原因

输出为4~20mA的变送器以两线制的居多，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。为什么起点信号不是0mA？这是基于两点：一是变送器电路没有静态工作电流将无法工作，信号起点电流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。

举例说明4-20mA电流信号如何转化成电压信号

现有一压力变送器，输出为4-20mA的电流，作为变频器的输入信号，现在要求将变频器的输入信号改为电压信号，也就是要将4-20mA的电流换成0-5V或0-10V的电压。该变频器有0-5V和0-10V两种输入。请问，该怎么样才能转化呢？

通常这种转化都是直接用PLC的模拟量输入与输出模块（如EM235），再通过plc编程可实现将输入的4-20mA电流信号转成0-5V或0-10v电压信号，见下电路图与梯形图：

一、EM235的连线图：

连线：1、选用A输入口：将A+与RA接在一起，外接4~20mA电流输入信号，其A- 端接PLC公共点M。A输入口设置为0~20mA电流输入模式。

2、模拟输出口用电压输出端口V0，其M0口接公共端 M，输出口设置为电压输出模式：0~10V（或 0~5V）。

一、plc编程梯形图：

程序说明：4~20mA电流输入到A口，模块将其转换为数字量：AIW0=6400~32000，

如将AIW0值减去6400，则AIW0-6400的数字量为：0~25600，如将此值（AIW0-6400）×5÷4，则其数字量范围变为：0~32000，将0~32000送入AQW0，由V0口输出0~10V（或0~5V）电压信号。