两线制、三线制、四线制的原理及其区别

两线制、三线制和四线制的原理和区别所谓双线、三线和四线系统是指输出模拟DC电流信号的各种变送器在工作原理和结构上的差异，而不仅仅是变送器的接线形式。二线制的称谓是在二线制发射机诞生后产生的。这是电子放大器在仪器中广泛应用的结果。放大的本质是一个能量转换过程，它离不开电源。因此，四线发射器首次出现。也就是说，两根导线负责供电，另外两根导线负责输出转换和放大的信号(如电压、电流等)。)。随着DDZ二号电气单元仪表组的出现，220伏的四线制变送器。交流电源和0-10 mA DC输出信号已被广泛使用。目前，它可以在一些工厂看到。70年代，中国开始生产DDZ三号机组仪表组，并采用国际电工委员会(iec) :模拟信号标准进行过程控制系统。即仪表传输信号采用4-20ma.dc，接触信号采用1-5v.dc，即采用电流传输和电压接收的信号系统。现场仪表采用4-20ma.dc信号，可实现双线制。然而，由于条件所限，双线系统当时仅用于压力和压差变送器，而四线系统仍用于温度变送器。目前，国内二线制变送器的产品范围已经大大扩大，应用领域也在不断扩大。同时，来自国外的大多数发射机都是双线制的。因为要实现双线变送器，必须同时满足以下条件：1.VEmin-ImaxRLmax变送器的输出端电压V等于规定的最小电源电压减去负载电阻和传输导体电阻上的电流压降。2.IImin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 艾明(艾明-艾明最大值)变送器的最小功耗p不能超过上述公式，通常为90mW。在公式中，Emin=最小电源电压，emin=24 (1-5%)=22.8 v，对于大多数仪器，5%是24V电源的允许负偏差；Imax=20mA亚胺=4mARLmax=250，传输导体电阻。如果变送器在设计上满足上述三个条件，就可以实现双线传输。所谓的双线系统是指电源和负载串联在一起并有一个公共点。然而，现场变送器和控制室仪表之间的信号通信和供电仅使用两根电线。这两条线既是电源线又是信号线。由于双线变送器信号的启动电流为4ma.dc，它为变送器提供静态工作电流。同时，仪器的电气零点为4ma.dc，与机械零点不重合。这种“带电零点”有助于识别故障，如停电和断线。此外，双线系统还便于使用安全栅，有利于安全和防爆。如图1所示，双线变送器的电源为24v.dc，输出信号为4-20ma.dc，负载电阻为250，24v电源的最低负极线电位为信号公共线。对于智能变送器，hart协议的fsk键控信号也可以加载到4-20ma.dc信号上。由于4-20ma.dc(1-5v.dc)信号系统的推广应用，为了便于控制系统应用中的连接，要求信号系统的统一。因此，一些非电气单元组合仪表，如在线分析、机械量、电量等仪表，可以采用4-20ma.dc信号系统。然而，由于其转换电路的复杂性和大的功耗，很难完全满足上述三个条件，并且不能实现双线制。因此，输出为4-20ma.dc的四线制变送器只能由外部电源供电。如图2所示，四线制变送器的电源大部分为220伏交流电，部分为24伏直流电，输出信号为4-20ma直流电，负载电阻为250，或0-10ma直流电，负载电阻为0-1.5。有些还具有毫安和毫伏信号，但负载电阻或输入电阻根据输出c而变化三线变送器如图3所示。所谓三线制是指电源的正端使用一条线，信号输出的正端使用一条线，电源的负端和信号的负端共用一条线。电源大部分为24v.dc，输出信号为4-20ma.dc，负载电阻为250或0-10ma.dc，负载电阻为0-1.5。有些还具有ma和mv信号，但负载电阻或输入电阻会因输出电路而异。在以上三个图中，电流信号被输入到接收仪器。如果电阻器R1并联，则接收电压信号。从以上描述可以看出，由于各种变送器的工作原理和结构不同，出现了不同的产品，这也决定了变送器的双线、三线和四线接线形式。对用户而言，应根据本单位的实际情况进行选择，如信号系统的统一性、防爆要求、接收设备的要求、投资等问题。需要指出的是，三线、四线变送器输出的4-20ma.dc信号与双线不同，所以在应用中，其负输出端能否接24v电源的负极线？我们能分享土地吗？应注意这一点，必要时可采取隔离措施，如配电器和安全栅，以便与其他仪器共享电源和接地，避免额外干扰。最后，我将谈谈两线制到四线制和四线制到两线制的问题。从上面可以看出，各种有线发射机都可以存在，而且它们的存在总是有原因的，否则就不会有这么多有线系统，用户很难改变有线系统，而且实际意义也不大。如果将传输信号为0-10ma.dc的四线制变送器改为双线式变送器，遇到的第一个问题是其启动电流为零。在零电流状态下，发射机的电子放大器无法建立工作点，因此很难正常工作。如果使用DC电源，并保证仪器原有的恒流特性，当变送器的负载电阻为0-1.5时，与变送器串联的反馈动圈电阻约为2k。当输出为10ma时，两部分的电压降将大于24v，也就是说，当电源为24v.dc，负载为0-1.5时，不可能保证恒流特性，更不用说采用双线传输。20世纪70年代，一家仪表厂将0-10m