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流量开关中的4-20毫安是如何工作的?

来源: 2022-11-02 10:11:38      点击: <0

流(liu)量开关中的4-20毫安是如何工作的?

传感(gan)器是一种输(shu)入设(she)备,可根据输(shu)入的(de)被测(ce)(ce)量提供可用(yong)的(de)输(shu)出(chu)。传感(gan)器通(tong)常(chang)也称为传感(gan)元件(jian)、初(chu)(chu)级传感(gan)器或初(chu)(chu)级检测(ce)(ce)器。被测(ce)(ce)量是要(yao)测(ce)(ce)量的(de)物理参数。
 
输(shu)入(ru)传(chuan)感器产(chan)生(sheng)代表输(shu)入(ru)被测量(liang)的电(dian)输(shu)出(chu)。其输(shu)出(chu)经过调(diao)节,可供 PLC 或 DCS 等接收电(dian)子设备(bei)使用。
 
接收电子设备可以是指示器、控制器、计算机、PLC、DCS 等。 通常用于工业过程控制仪表的术语“变送器”的定义比传感器或变送器的定义更窄:

4-20 毫安(an)变送器

变送(song)器(qi)是一种(zhong)传感(gan)器(qi),它(ta)通过(guo)传感(gan)元件(jian)响应(ying)被测变量并将其(qi)转换(huan)为标准化的(de)传输信号(如(ru) 4-20mA),该信号仅是被测变量的(de)函数。
 
变(bian)送器(qi)可(ke)以具(ju)有多种电(dian)气连接方案中的任何一种。最常见和最容易使用的是两(liang)线、回路供电(dian)的配置。
 
当不需(xu)要数字通信时,这(zhei)通常是工业过程控制系统的基本配置。
 
如下(xia)图(tu)所示,只(zhi)使(shi)用了(le)两(liang)根电线(xian)来容(rong)纳发(fa)射器的电源和发(fa)射器的输出(chu)信号。
 
为了促进(jin)闭环控(kong)制系统(tong),必须先(xian)从过程(cheng)中获取(qu)信息,然(ran)后(hou)控(kong)制器(qi)才能(neng)确定(ding)控(kong)制元件(jian)可能(neng)需要(yao)什么操作。提(ti)供信息的传感设备的一些流行(xing)名称是(shi)传感器(qi)、换能(neng)器(qi)和/或发(fa)射器(qi)。
 
标准回路(lu)电流通(tong)常为 4 至(zhi) 20 mA。电流环的重要校准参数是零、满量程和跨度。

在 4 至 20mA 范围内,当被测(ce)量(liang)(liang)或过程变量(liang)(liang)为零(ling)时,回(hui)路(lu)电流通(tong)常(chang)为 4 mA,当被测(ce)量(liang)(liang)或过程变量(liang)(liang)处于满量(liang)(liang)程时,回(hui)路(lu)电流通(tong)常(chang)为 20 mA。
 
零量(liang)(liang)程和满量(liang)(liang)程之(zhi)间的差值(zhi) 16 mA 称为量(liang)(liang)程。因此,跨度对应于(yu)被(bei)测量(liang)(liang)或过程变量(liang)(liang)的指示范围(wei)。
 
例如,当考虑流量变送器时,被测量或过程变量的范围是 0.0 到 100.0 m3/hr,对应于 4 到 20mA 的回路电流(输出跨度为 16mA);输出比例因子为 0.16 mA/(m3/hr)(即 100 m3/hr 16 mA)。

4-20mA 变送器(qi)工作(zuo)

假设:标准(zhun)+24V DC,20mA
 
一般来说,PLC/DCS 模拟输入(ru)卡通(tong)道提(ti)供超过 20mA 的电(dian)流为回路供电(dian)。流量(liang)开(kai)关(guan)中的4-20毫(hao)安是如何(he)工作的?
 
案例(li) 1:过程变量 @ 0%
PLC / DCS 模拟(ni)输(shu)入卡传输(shu)标准 +24 V DC、20 mA 信号为(wei)变(bian)送器(qi)供电。
 
一(yi)对(dui)电(dian)缆(lan)用于为变送器供电(dian),同(tong)一(yi)根电(dian)缆(lan)用于接收 4-20mA 电(dian)流范围内(nei)的数据。
 
变送器接收+24V DC,回(hui)路中大于20mA的信(xin)号(hao)。变送器正常运行需要最(zui)小 +5V DC、20mA 信(xin)号(hao)。在实(shi)际中,回(hui)路中会有(you)电(dian)压降。
 
变(bian)(bian)(bian)送器(qi)具有内置(zhi)电压(ya)调节(jie)功能,用于调节(jie)回路电流。变(bian)(bian)(bian)送器(qi)将(jiang)配置(zhi) LRV、URV 和过程变(bian)(bian)(bian)量的其他详细信息。变(bian)(bian)(bian)送器(qi)将(jiang)根据测量的过程变(bian)(bian)(bian)量改变(bian)(bian)(bian)/改变(bian)(bian)(bian)回路电流。
 
使用精(jing)密 250 欧姆电(dian)阻器将(jiang)(jiang) 4-20mA 电(dian)流转(zhuan)(zhuan)换(huan)为(wei)标(biao)准 1 – 5 V DC。模数(shu)转(zhuan)(zhuan)换(huan)器将(jiang)(jiang)用于将(jiang)(jiang)电(dian)压转(zhuan)(zhuan)换(huan)为(wei)数(shu)字信(xin)号(hao),用于在 DCS / PLC HMI 中(zhong)指示过程变(bian)量(liang)值(zhi)。

量程为 0 至(zhi) 100 m3/hr 的流量变送器(qi)。 变送器(qi)指示 0 m3/hr,因(yin)为管线中没有流量。 DCS / PLC 使用 +24V DC、20mA 为变送器(qi)供电。
 
由(you)于过程变量为(wei) 0 m3/hr,变送器将回(hui)路(lu)电流(liu)调(diao)节为(wei) 4mA,其等(deng)效电压为(wei) 1 V DC,由(you) A/D 转换器测量,表明过程变量为(wei) 0%。流量开关中的(de)4-20毫安是如何(he)工作的(de)?

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