两线制4
谈谈两线制4-20mA变送器
谈谈两线制4-20mA变送器工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最电流来传输模拟量。
广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
变送器。
其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
两线制变送器和四线制信号传输方式
二线制传输方式中，供电电源、负载电阻、变送器是串联的，即二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号，目前大多数变送器均为二线制变送器;四线制方式中，供电电源、负载电阻是分别与变送器相连的，即供电电源和变送器输出信号分别用二根导线传输。
......请看变送器八问八答。
一.什么是两线制电流变送器?什么是两线制?两线制有什么优点?两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。
两线制与三线制(一根正电源线，两根信号线,其中一根共G ND) 和四线制(两根正负电源线，两根信号线,其中一根GND)相比，两线制的优点是：1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线;可节省大量电缆线和安装费用;2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰;两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。
3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω(取样Uout=1～5V)这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远;4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等而造成精度的差异，实现分散采集，分散式采集的好处就是：分散采集，集中控制....5、将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏(0mA状态)十分方便。
6,在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
三线制和四线制变送器均不具上述优点即将被两线制变送器所取代，从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑，电流变送器在使用时要安装在现场设备的动力线上，而以单片机为核心的监测系统则位于较远离设备现场的监控室里，两者一般相距几十到几百米甚至更远。
设备现场的环境较为恶劣，强电信号会产生各种电磁干扰，雷电感应会产生强浪涌脉冲，在这种情况下，单片机应用系统中遇到的一个棘手问题就是如何在恶劣环境下远距离可靠地传送微小信号。
四线制与两线制
我们有的用户经常分不清有源信号，无源信号；以及两线制、三线制、四线制仪表信号的区别。
经常把连接信号的两根线当作是两线制。
因此，对信号隔离器，分配器的选型就容易选错；在使用时，现场接线也经常出错。
针对这些问题，在此简单介绍相关内容，以及对中泰华旭信号隔离器的产品选型问题。
有源信号/无源信号有源/无源信号一般是针对电流信号而言，如4-20mA。
有源/无源是看提供4-20mA信号的那台设备是否有独立的工作电源线，如果有（220VAC或24VDC），则它输出的信号为有源信号，否则为无源信号。
对于有源信号的采集很简单，只要采集模块输入的正端和负端分别对应4-20mA信号源设备的正端和负端就可以了。
见图1。
对于无源信号的采集，需要注意了，因为提供无源信号的那台设备（假设A设备）没有独立工作电源，当它需要输出4-20mA信号时，它的工作电压需要外部设备来提供。
因此，采集信号的设备（假设B设备）往往要求有配电功能，如配有24VDC输出的，当它采集4-20mA信号时就可以同时提供24VDC给A设备。
见图3。
如果B设备没有配电功能，当它采集A设备的信号时，我们可以串一个24VDC电源，也是可以的，但是一定要按照厂家提供的接线图来接线。
见图2。
两线制、三线制、四线制仪表信号两线制仪表只有两根线，是没有接电源的线的，即它们没有独立的工作电源接线，电源需要外部引入。
它们的两根线既要传输电源又要传输信号。
它们输出的信号称为无源信号。
三线制仪表，共有三根线，电源正端线、信号正端线，而电源的负端及信号的负端共用一根线（com端），即三根线。
它们输出信号称为有源信号。
四线制仪表，共有四根线，其中两根线接电源正端和负端，另外两根线是输出信号的正端与负端。
它们输出的信号是有源信号。
电流衰减的几种意见
有几种说法，仅供参考1.两线制4～20mA电流信号，在负载符合要求的前提下，传输过程中信号没有线阻损失，不会衰减，抗干扰能力强2、两线制4～20mA输出型变送器的带载能力，按R＝50×（V－u）计算，单位Ω，其中，V为实际供电电压，u为变送器允许的最低供电电压, V的取值，要考虑电压波动因素，如不足24VDC的情况3、两线制4～20mA电流信号的理论传输距离，按L＝0.5×（R－A）÷B 计算，单位公里, 其中，A 为信号接收端，采集卡、二次表等设备的取样电阻，常见的有250Ω、100Ω 等；B为每芯电缆每公里的电阻值；实际应用要留余量，按理论传输距离L值的50% 估算，俺认为较好4、直流信号传输，电缆最好选用密度80%以上屏蔽的双绞线2.当仪表供电电源电压低至一定程度或导线电阻大到一定程度时，4-20mA.DC电流传送信号将产生误差。
想传输距离远就需要24VDC功率稳定，保障屏蔽单点接地，避免信号地浮空，同时将铜芯换粗。
能传多远可以简化计算下。
假设供电24VDC为10%波动，变送器保障恒流的最低电压为16V,铜芯工作温度为75℃那么R=(24-1.2-16)/0.02-250=90已知t=75℃时铜的电阻系数ρ=0.0217Ωmm2/m则1.0mm2的铜芯传输距离D=1.0*90/0.0217/2=2073m这是1.0mm2的理想传输距离，实际传输距离最好再减少20%为稳妥。
因为你测一下你来的电缆面积就知道什么叫奸商了。
我说过这是理论值呀，如果要经验值的话1.0mm2可以拉1000m，1.5mm2可以拉1500m。
但是这在屏蔽呀、电源电压呀都按规范来的情况下。
3.4-20mA电流传输距离过远确实会存在干扰和衰减，一般情况下，传输距离越远，需要使用的电缆线截面积越大；大概情况可以这样区分：小于80m 0.75mm小于110m 1.0mm小于170m 1.5mm小于260m 2.5mm小于900m 4.0mm至于更长基本上也没有这个必要，一般情况下中控室和现场不会超过1km吧4.这得看输出信号的带载能力，大多数DCS AO卡都能带700欧姆负载，如果是接齐纳安全栅和电气阀门定位器的话，阀门定位器负载是250欧，齐纳栅上有130欧姆，还有个0.7V 的压降，电流按20mA算，相当于35欧电阻，安徽天康的1.5mm2电缆1公里13.5欧姆，来回是27欧姆，700-250-130-35=285欧，285/27=10.556公里，所以基本上是没问题的，如果是隔离安全栅那就可以接更远了。
两线制4-20ma原理
两线制4-20ma原理4-20mA（毫安）是一种常见的电流信号传输标准，常用于工业控制系统中，例如传感器和执行器之间的信号传递。
两线制（Two-Wire）4-20mA是指使用两根导线进行信号传输的系统。
以下是两线制4-20mA的基本原理：1.电流范围：4-20mA的范围表示电流信号的范围。
在正常运行情况下，传感器或设备产生的电流在4mA到20mA之间变化，对应了相应的测量范围。
4mA通常表示零点，而20mA表示满量程。
2.两线制：使用两根导线进行信号传输，其中一根是电流的信号线，另一根是信号线和电源的共地线。
这简化了布线，降低了系统的成本，因为只需要两根导线就能传输电源和信号。
3.电流信号：在4-20mA标准中，电流信号的范围对应于测量值的范围。
例如，一个温度传感器可能在25摄氏度时输出4mA的电流，而在75摄氏度时输出20mA的电流。
这种方式对比电压信号更抗干扰，因为电流信号不容易受到电阻和线路阻抗的影响。
4.设备供电：在两线制4-20mA系统中，通常使用环回供电（Loop-Powered）方式。
即，传感器或设备通过同一根导线接收电源供电。
这就要求设备能够工作在非常低的电流下，以确保在电流范围内提供足够的电源。
5.信号解析：接收端的控制系统测量电流值，并将其解析为相应的物理量，例如温度、压力或液位。
通常，控制系统中有专门的模块或电路用于解析4-20mA电流信号。
总体来说，两线制4-20mA系统的优势在于抗干扰性强、布线简单、成本相对较低，因此在工业环境中被广泛应用于传感器和执行器的信号传输。
两线制与四线制的区别
模拟量二线制和四线制一、不管四线制、两线制，所有的传感器都需要外部供电。
这个外部供电可以是PLC的直流电源也可以是外部开关电源。
二、两线制就是电源和信号用同一组线，而四线制就是信号和电源分开的，各有正负两根线。
三、先做如下约定：电源正（记为1），电源负（记为2），采集模块信号正（记为3），采集模块信号负（记为4），传感器信号正（记为5），传感器信号负（记为6）。
对于四线制传感器还有：传感器电源正（记为7），传感器电源负（记为8）。
对于两线制传感器，接法如下：1-5，2-4，3-6；（电流只有一个回路：1->5->6->3->4->2）对于四线制，接法则为：1-7，2-8，3-5，4-6。
（电流有两个回路：1->7->8->2；5->3->4->6）四、对于模拟量模块，其本身要工作也要供电，别忘了接线。
一般输出的信号是电流4-20MA，0-20MA，或电压0-5V，1-5V，0-10等，通常电流型的是二线或四线制，电压的三线制输出。
目前市的变频器很多是没有24VDC供电电源的，大部份是10V，有些功耗较大的变送器，10VDC的电源无法带动，那么只能外接供电源24VDC。
这样变频器就出现了四个接线端子：供电+，供电-，反馈+和反馈-。
电流型四线制接线方式：电源+==供电+；电源-==供电-；信号+==反馈+，信号-==反馈-。
电流型二线制接比方式：电源+==供电+；信号+==反馈+，供电-==反馈-。
电压型三线制接线方式：电源+==供电+；电源-（信号-）==供电-；信号+==反馈+，电源-（信号-）产品类型：SM331问题：两线制电流和四线制电流的区别?用户在使用电流传感器或者电流变送器时，经常分不清什么是两线制电流，什么是四线制电流。
绝大多数的用户认为，只要接两根线的电流信号就是两线制电流信号，这样的观点是不正确的。
两线制电流和四线制电流都只有两根信号线，它们之间的主要区别在于：两线制电流的两根信号线既要给传感器或者变送器供电，又要提供电流信号；而四线制电流的两根信号线只提供电流信号。
两线制信号(2DMU)与四线制信号(4DMU)的区别
这个是很久以前写的一个关于2、4线制和内、外供电的东西，供大家参考(1)相关概念a.内供电/外供电：我们把需要AI卡件的输入通道对变送器供电的称为内供电方式，不需要输入通道对变送器供电的称为外供电方式。
特别注意：即使使用AI卡件的L+（24VDC+），M（24VDC-）对变送器进行供电，也算是外供电，需要设置为4线制；b.2线制/4线制：2线制和4线制概念是针对变送器而言的，变送器的供电和信号线分离的称为4线制，变送器的供电和信号线共用的称为2线制；c.西门子Step 7内设置的2线制和4线制变送器概念：首先针对传统的2线制和4线制变送器需要在Step 7内进行相应的设置；对内供电或外供电的变送器除了接线方式不同外，也需要在Setp 7内对AI的对应通道进行设置：2线制对应内供电，4线制对应外供电；(2）接线方式和设置a.内供电（2线制变送器）由AI卡件通道直接对变送器进行供电，Step 7设置为2线制方式；b.卡件L+，M对变送器供电方式（外供电、2线制变送器）由卡件的L+,M对变送器进行供电，Step 7设置为4线制方式；c.外供电（4线制变送器）由完全外部电源对变送器供电，Step 7设置为4线制方式；结论：(1)内供电和外供电是指是否需要AI 卡件的通道对变送器供电而形成；(2)2线制和4线制是指变送器的电源和信号线是否共用；(3)4线制变送器现在已经非常少了，基本都是2线制的变送器；(4)西门子的PLC和硬件资料中并没有提及内供电和外供电的概念，内供电和外供电的说法是工控行业内形成的熟语，几乎适用于所有品牌的PLC和DCS以及各种数据采集卡，这种提法比较容易理解4-20mA对应的各种接线方式；对应西门子的Step 7的设置，完全可以抛弃传统的2线制和4线制变送器的概念，只要是需要AI卡件通道对变送器进行供电的，就设置为2线制，不需要AI卡件通道对变送器进行供电的，就设置为4线制；两线制电流和四线制电流都只有两根信号线，它们之间的主要区别在于：两线制电流的两根信号线既要给传感器或者变送器供电，又要提供电流信号；而四线制电流的两根信号线只提供电流信号。
两线制4-20mA变送器的电路设计
两线制4/20mA变送器的电路设计工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。
工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰。
并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。
下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。
常取2mA作为断线报警值。
电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1C所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。
2.两线制变送器的结构与原理两线制变送器的原理是利用了4~20mA信号为自身提供电能。
如果变送器自身耗电大于4mA，那么将不可能输出下限4mA值。
因此一般要求两线制变送器自身耗电（包括传感器在内的全部电路）不大于3.5mA。
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两线制4-20MA信号隔离现场应用方案举例
两线制4-20MA信号隔离现场应用方案举例 [465]
两线制4-20mA信号隔离现场应用方案举例
4-20mA信号隔离、变送及两线制回路输出方式的应用
一、两线制4-20mA信号隔离器：ISO 4-20mA
ISO 4-20mA电流环隔离芯片是单片两线制隔离接口芯片，该IC内部包含有电流信号调制解调电路、信号耦合隔离变换电路等。
很小的输入等效电阻，使该IC的输入电压达到超宽范围（7.5—32V），以满足用户无需外接电源而实现信号远距离、无失真传输的需要。
内部的陶瓷基板、印刷电阻工艺及新技术隔离措施使器件能达到3KVDC 绝缘电压和工业级宽温度、潮湿、震动的现场恶劣环境要求。
ISO
4-20mA系列产品使用非常方便无需外接任何元件即可实现4-20mA电流环隔离或信号一进二出、二进二出等变换功能。
二、两线制4-20mA信号隔离配电器（节能防爆型二线制配电器）：ISO 4-20mA-F
ISO 4-20mA-F是一种两线制4-20mA 信号隔离配电器，属于SUNYUAN ISO 4-20mA系列的产品。
该IC内部包含有电流信号调制解调电路、信号耦合隔离变换电路,还有一个高效率的DC-DC电路等。
该IC为两线制配电器配电
16V~21.5V,方便了一些两线制传感器的信号测量、远传、隔离等功能。
该IC输出是针对24VDC和取样电阻（或称负载电阻）相串联的二线制供电回路（现场防爆功能）来设计的，同当前流行的模拟量输入接口板（上位机）、PLC、DCS或其他仪表的模拟量输入端口相匹配。
内部的陶瓷基板、印刷电阻工艺及新技术隔离措施使器件能达到3KVDC 绝缘电压和工业级宽温度、潮湿、震动的现场恶劣环境要求。
ISO
4-20mA-F产品使用非常方便，无需外接器件,即可实现两线制4-20mA 信号的隔离、传输和变送功能。
三、两线制4-20mA信号隔离变送器：ISO 1003
两线制4-20mA信号隔离变送器（ISO 1003）是单片两线
制隔离接口芯片，该芯片内部包含有一个电流信号调制电路，光电耦合隔离变换电路及解调电路。
该芯片有4-20mA的供电电压范围宽（16.5V-36V），输入等效电阻小，线性度高等特点。
该芯片可提供
5V/3.5mA的隔离电压输出、2.5V基准电源。
输入信号的电压为0-0.8V，相对应输入侧信号路中电流的变化。
输入及输出侧宽爬电距离及内部特殊绝缘的隔离措施使该芯片可达到3KVDC绝缘电压。
四、两线制4-20mA 信号隔离调理器：ISO 4-20mA-P
ISO 4-20mA-P是一种两线制4-20mA 信号隔离调理器，属于SUNYUAN ISO 4-20mA系列的产品。
该IC内部包含有电流信号调制解调电路、信号耦合隔离变换电路等。
很小的输入等效电阻，使该IC能够从传感器回路中采集到的信号电压达到超宽范围（7.5—32V），以满足用户无需外接辅助电源而实现信号远距离、无失真传输的需要。
该IC输出是针对24VDC和取样电阻（或称负载电阻）相串联的二线制供电回路来设计的，同当前流行的模拟量输入接口板（上位机）、PLC、DCS或其他仪表的模拟量输入端口相匹配。
内部的陶瓷基板、印刷电阻工艺及新技术隔离措施使器件能达到3KVDC绝缘电压和工业级宽温度、潮湿、震动的现场恶劣环境要求。
ISO 4-20mA-P产品使用非常方便，只需外接一个50KΩ
的多圈电位器进行ADJ校正，即可实现两线制4-20mA信号的隔离、传输和变送功能或信号的一进二出、二进二出等变换功能。