Hoekom 4-20mA?

Wat is 4-20mA?

Die 4-20mA DC (1-5V DC) seinstandaard word gedefinieer deur die Internasionale Elektrotegniese Kommissie (IEC) en word gebruik vir analoog seine in prosesbeheerstelsels.

Oor die algemeen is die seinstroom vir instrumente en meters ingestel op 4-20mA, met 4mA wat die minimum stroom verteenwoordig en 20mA wat die maksimum stroom verteenwoordig.

Hoekom is huidige uitset?

In industriële omgewings kan die gebruik van 'n seinversterker om seine oor lang afstande te kondisioneer en oordra deur spanningseine te gebruik, tot verskeie probleme lei.Eerstens kan spanningseine wat oor kabels oorgedra word, vatbaar wees vir geraasinterferensie.Tweedens kan die verspreide weerstand van die transmissielyne spanningsval veroorsaak.Derdens kan die verskaffing van krag aan die seinversterker in die veld uitdagend wees.

Om hierdie kwessies aan te spreek en die impak van geraas te minimaliseer, word stroom gebruik om seine uit te stuur omdat dit minder sensitief is vir geraas.Die 4-20mA stroomlus gebruik 4mA om nulsein voor te stel en 20mA om volskaalse sein voor te stel, met seine onder 4mA en bo 20mA wat vir verskeie foutalarms gebruik word.

Hoekom gebruik ons ​​4-20mA DC (1-5V DC)?

Veldinstrumente kan 'n tweedraadstelsel implementeer, waar die kragtoevoer en las in serie met 'n gemeenskaplike punt verbind word, en slegs twee drade word gebruik vir seinkommunikasie en kragtoevoer tussen die veldsender en die beheerkamerinstrument.Die gebruik van 'n 4mA GS-sein as die beginstroom verskaf statiese bedryfsstroom aan die sender, en die stel van die elektriese nulpunt op 4mA GS, wat nie saamval met die meganiese nulpunt nie, maak voorsiening vir die opsporing van foute soos kragverlies en kabelbreuke .Boonop is die tweedraadstelsel geskik vir die gebruik van veiligheidsversperrings, wat help met ontploffingsbeskerming.

Beheerkamerinstrumente gebruik spanning-parallelle seinoordrag, waar instrumente wat aan dieselfde beheerstelsel behoort 'n gemeenskaplike terminaal deel, wat dit gerieflik maak vir instrumenttoetsing, verstelling, rekenaarkoppelvlakke en alarmtoestelle.

Die rede vir die gebruik van 4-20mA GS vir seinkommunikasie tussen veldinstrumente en beheerkamerinstrumente is dat die afstand tussen die veld en beheerkamer aansienlik kan wees, wat lei tot hoër kabelweerstand.Die oordrag van spanningseine oor lang afstande kan aansienlike foute tot gevolg hê as gevolg van die spanningsval wat veroorsaak word deur die kabelweerstand en die insetweerstand van die ontvangende instrument.Die gebruik van 'n konstante stroombronsein vir afgeleë transmissie verseker dat die stroom in die lus onveranderd bly ongeag die kabellengte, wat transmissieakkuraatheid waarborg.

Die rede vir die gebruik van 'n 1-5V GS-sein vir interkonneksie tussen beheerkamerinstrumente is om verskeie instrumente wat dieselfde sein ontvang te fasiliteer en om te help met bedrading en die vorming van verskeie komplekse beheerstelsels.As 'n stroombron as die interkonneksiesein gebruik word, wanneer verskeie instrumente dieselfde sein gelyktydig ontvang, moet hul insetweerstande in serie gekoppel word.Dit sal die lasvermoë van die oordraginstrument oorskry, en die seingrondpotensiale van die ontvangsinstrumente sal anders wees, wat interferensie inbring en gesentraliseerde kragtoevoer voorkom.

Die gebruik van 'n spanningsbronsein vir interkonneksie vereis die omskakeling van die stroomsein wat gebruik word vir kommunikasie met veldinstrumente in 'n spanningsein.Die eenvoudigste metode is om 'n standaard 250-ohm-weerstand in serie in die stroomtransmissiekring te koppel, wat 4-20mA GS omskakel na 1-5V GS.Tipies word hierdie taak deur 'n sender uitgevoer.

Hierdie diagram gebruik 'n 250-ohm-weerstand om die 4-20mA-stroomsein in 'n 1-5V-spanningsein om te skakel, en dan gebruik dit 'n RC-filter en 'n diode wat aan die mikrobeheerder se AD-omskakelingpen gekoppel is.

"Hier is 'n eenvoudige stroombaandiagram aangeheg vir die omskakeling van 'n 4-20mA stroomsein in 'n spanningsein:

Waarom word die sender gekies om 'n 4-20mA GS-sein vir transmissie te gebruik?

1. Veiligheidsoorwegings vir gevaarlike omgewings: Veiligheid in gevaarlike omgewings, veral vir ontploffingsvaste instrumente, vereis die minimalisering van die statiese en dinamiese kragverbruik wat nodig is om die instrument in werking te hou.Senders wat 'n 4-20mA GS-standaardsein uitstuur, gebruik gewoonlik 'n 24V GS-kragbron.Die gebruik van GS-spanning is hoofsaaklik omdat dit die behoefte aan groot kapasitors en induktore uitskakel en fokus op die verspreide kapasitansie en induktansie van die verbindingsdrade tussen die sender en die beheerkamerinstrument, wat baie laer is as die ontstekingstroom van waterstofgas.

2. Stroombrontransmissie word verkies bo spanningsbron: In gevalle waar die afstand tussen die veld en beheerkamer aansienlik is, kan die gebruik van spanningsbronseine vir transmissie aansienlike foute veroorsaak as gevolg van die spanningsval wat deur die kabelweerstand en die inset veroorsaak word. weerstand van die ontvangsinstrument.Die gebruik van 'n stroombronsein vir afgeleë transmissie verseker dat die stroom in die lus konstant bly, ongeag die kabellengte, en sodoende transmissieakkuraatheid behou.

3. Die keuse van 20mA as die maksimum stroom: Die keuse van 'n maksimum stroom van 20mA is gebaseer op oorwegings van veiligheid, praktiese, kragverbruik en koste.Ontploffingsvaste instrumente kan slegs lae spanning en lae stroom gebruik.Die 4-20mA stroom en 24V DC is veilig vir gebruik in die teenwoordigheid van vlambare gasse.Die ontstekingstroom vir waterstofgas met 24V DC is 200mA, aansienlik hoër as 20mA.Daarbenewens word faktore soos die afstand tussen produksieterreininstrumente, las, kragverbruik, elektroniese komponentvereistes en kragtoevoervereistes in ag geneem.

4. Die keuse van 4mA as die beginstroom: Die meeste senders wat 4-20mA uitstuur, werk in 'n tweedraadstelsel, waar die kragtoevoer en las in serie met 'n gemeenskaplike punt gekoppel is, en slegs twee drade vir seinkommunikasie gebruik word en kragtoevoer tussen die veldsender en die beheerkamerinstrument.Die keuse van 'n 4mA beginstroom is noodsaaklik vir die senderkring om te werk.'n 4mA aansitstroom, wat nie saamval met die meganiese nulpunt nie, verskaf 'n "aktiewe nulpunt" wat help om foute soos kragverlies en kabelbreuke te identifiseer.

Die gebruik van 4-20mA seine verseker minimale inmenging, veiligheid en betroubaarheid, wat dit die algemeen aanvaarde standaard in industriële toepassings maak.Ander uitsetseinformate, soos 3.33mV/V, 2mV/V, 0-5V en 0-10V, word egter ook gebruik om sensorseine beter te hanteer en verskeie beheerstelsels te ondersteun.