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流量开关中的4-20毫安是如何工作的?

来源: 2021-11-02 10:11:38      点击: <0

流量开关中的4-20毫安是如何工作的?

传感器是一种输入设备,可根据输入的被测量提供可用的输出。传感器通常也称为传感元件、初级传感器或初级检测器。被测量是要测量的物理参数。
 
输入传感器产生代表输入被测量的电输出。其输出经过调节,可供 PLC 或 DCS 等接收电子设备使用。
 
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 毫安变送器

变送器是一种传感器,它通过传感元件响应被测变量并将其转换为标准化的传输信号(如 4-20mA),该信号仅是被测变量的函数。
 
变送器可以具有多种电气连接方案中的任何一种。最常见和最容易使用的是两线、回路供电的配置。
 
当不需要数字通信时,这通常是工业过程控制系统的基本配置。
 
如下图所示,只使用了两根电线来容纳发射器的电源和发射器的输出信号。
 
为了促进闭环控制系统,必须先从过程中获取信息,然后控制器才能确定控制元件可能需要什么操作。提供信息的传感设备的一些流行名称是传感器、换能器和/或发射器。
 
标准回路电流通常为 4 至 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,当被测量或过程变量为零时,回路电流通常为 4 mA,当被测量或过程变量处于满量程时,回路电流通常为 20 mA。
 
零量程和满量程之间的差值 16 mA 称为量程。因此,跨度对应于被测量或过程变量的指示范围。
 
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 变送器工作

假设:标准+24V DC,20mA
 
一般来说,PLC/DCS 模拟输入卡通道提供超过 20mA 的电流为回路供电。流量开关中的4-20毫安是如何工作的?
 
案例 1:过程变量 @ 0%
PLC / DCS 模拟输入卡传输标准 +24 V DC、20 mA 信号为变送器供电。
 
一对电缆用于为变送器供电,同一根电缆用于接收 4-20mA 电流范围内的数据。
 
变送器接收+24V DC,回路中大于20mA的信号。变送器正常运行需要最小 +5V DC、20mA 信号。在实际中,回路中会有电压降。
 
变送器具有内置电压调节功能,用于调节回路电流。变送器将配置 LRV、URV 和过程变量的其他详细信息。变送器将根据测量的过程变量改变/改变回路电流。
 
使用精密 250 欧姆电阻器将 4-20mA 电流转换为标准 1 – 5 V DC。模数转换器将用于将电压转换为数字信号,用于在 DCS / PLC HMI 中指示过程变量值。

量程为 0 至 100 m3/hr 的流量变送器。 变送器指示 0 m3/hr,因为管线中没有流量。 DCS / PLC 使用 +24V DC、20mA 为变送器供电。
 
由于过程变量为 0 m3/hr,变送器将回路电流调节为 4mA,其等效电压为 1 V DC,由 A/D 转换器测量,表明过程变量为 0%。流量开关中的4-20毫安是如何工作的?

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