模拟量输入(二线制或三线制变送器

余热发电工程DCS控制系统技术文件江苏南京热电工程设计院提供者：黄建龙1. 范围1.1 总则1.1.1 本技术条件书是对淄博市淄川区宝山水泥厂5000t/d熟料生产线配套9MW余热发电工程将采用的DCS控制系统提出技术方面和有关方面的要求。

1.1.2 本技术条件提出的是最低限度要求，并未对所有技术细节做出规定，也未完全陈述与之有关的规范和标准。

乙方应提供符合本技术条件书和有关工业标准要求的经过实践的代表当今先进技术的优质DCS控制系统。

1.1.3 如果乙方未以书面形式对本技术条件书提出异议，则意味着乙方提供的设备和集散控制系统满足了本技术条件书和有关工业标准的要求。

如有异议，不管多么微小，都应在报价书中以“对技术条件书的意见和同技术条件书的差异”为标题的专门章节中加以说明。

1.1.4 乙方提供的合同规定的文件，包括图纸、说明、计算、使用手册等，均应使用国际标准（SI）。

所有文件、工程图纸及相互通讯，均应使用中文。

若技术手册文件为非中文文字，应同时附中文说明。

1.1.5 只有甲方有权修改本技术条件书。

经甲乙双方协商，最终确定的技术条件书应作为DCS控制系统合同的一个附件，并与合同文件有相同的法律效力。

双方共同签署的会议纪要、补充文件等也与合同文件有相同的法律效力。

1.1.6 乙方的报价书至少应包括下列内容：1.1.6.1 DCS控制系统的供货范围，包括所有乙方供货范围内的硬件、软件、有关服务和图纸资料。

同时要求甲方提供其具体实施的水泥生产线余热发电工程DCS项目或相似系统项目的软硬件配置、网络结构和相关的工程机柜设计布置图、电气回路接线图等图纸说明。

1.1.6.2 DCS控制系统的详细说明，包括系统说明、子系统功能、人机接口、系统性能等。

同时要求乙方提供其具体实施的水泥生产线余热发电工程DCS项目或相似系统项目的工程实施情况简介和有关验收报告等证明材料。

1.1.6.3 对本技术条件书的意见和同本技术条件书的差异。

PLC输入输出接线解析目前，PLC在工业生产和自动化控制中是使用率非常高的集中控制设备，PLC代替了繁重的继电器柜，交流接触器柜等，逐渐的在生产和控制中普及使用，PLC的正确接线是PLC发挥功能的前提条件，熟练的掌握PLC输入端口和输出端口的接线是每一个电力作业人员所必需的。

一般情况下，PLC电源输入端接AC220V，是为了给PLC提供运行电源。

PLC输出电源端口一般为DC24V，是PLC自带的电源输出。

PLC使用过程中，输入端和输出端正确的接线是非常重要，接线正确是PLC工作的前提。

下面我们重点来分析一下PLC的输入端，输出端常见的接线类型：一、输入端口常见的接线类型和对象：PLC输入端口一般是输入：1，开关量信号：按钮，行程开关，转换开关，接近开关，拨码开关等等。

举个简单的例子更加容易说清楚：PLC与按钮开关接线图按钮或者接近开关的接线所示：PLC开关量接线，一头接入PLC的输入端（X0，X1，X2等），另一头并在一起接入PLC公共端口（COM端）。

2，模拟量信号：一般为各种类型的传感器，例如：压力变送器，液位变送器，远传压力表，热电偶和热电阻等等信号。

模拟量信号采集设备不同，设备线制（二线制或者三线制）不同，接线方法也会稍有不同。

如图所示：（a）两线式传感器；（b）三线式传感器二、输出端口接线。

PLC输出端口接线一般可以分为以下三种情况：1，继电器输出。

2，晶体管输出。

3，晶闸管输出。

PLC输出方式不同，输出负载所接的电源类型也不同。

如图所示：这是PLC输入端和输出端的基本接线，属于PLC基本知识。

三、PLC接线过程中的三点常识：1，PLC电源电路。

PLC控制系统的电源除了交流电源外，还包括PLC直流电源，一般而言，PLC交流电源可以由市电直接供应，而输入设备（开关，传感器等）的直流电源和输出设备（继电器）的直流电源等，最好采取独立的直流电源供电。

大部分的PLC自带24V直流电源，只有当输入设备或者输出设备所需电流不是很大的情况下，才能使用PLC自带直流电源。

关于模拟变送器信号形式的疑问解答什么是变送器的二线制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。

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GND)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产生误差，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。

图⽂详解S7-200smart的模拟量输⼊输出⼀．模拟量模块接线1.普通模拟量模块接线模拟量类型的模块有三种：普通模拟量模块、RTD模块和TC模块。

普通模拟量模块可以采集标准电流和电压信号。

其中，电流包括：0-20mA、4-20mA两种信号，电压包括：+/-2.5V、+/-5V、+/-10V三种信号。

注意：S7-200 SMART CPU普通模拟量通道值范围是0~27648或-27648~27648。

普通模拟量模块接线端⼦分布如下图1 模拟量模块接线所⽰，每个模拟量通道都有两个接线端。

图1 模拟量模块接线模拟量电流、电压信号根据模拟量仪表或设备线缆个数分成四线制、三线制、两线制三种类型，不同类型的信号其接线⽅式不同。

四线制信号指的是模拟量仪表或设备上信号线和电源线加起来有4根线。

仪表或设备有单独的供电电源，除了两个电源线还有两个信号线。

四线制信号的接线⽅式如下图2模拟量电压/电流四线制接线所⽰。

(电话/微信：178********）图2 模拟量电压/电流四线制接线三线制信号是指仪表或设备上信号线和电源线加起来有3根线，负信号线与供电电源M线为公共线。

三线制信号的接线⽅式如下图3 模拟量电压/电流三线制接线所⽰。

图3 模拟量电压/电流三线制接线两线制信号指的是仪表或设备上信号线和电源线加起来只有两个接线端⼦。

由于S7-200 SMART CPU模拟量模块通道没有供电功能，仪表或设备需要外接24V直流电源。

两线制信号的接线⽅式如下图4 模拟量电压/电流两线制接线所⽰。

图4 模拟量电压/电流两线制接线不使⽤的模拟量通道要将通道的两个信号端短接，接线⽅式如下图5 不使⽤的通道需要短接所⽰。

图5 不使⽤的通道需要短接2. RTD模块接线RTD热电阻温度传感器有两线、三线和四线之分，其中四线传感器测温值是最准确的。

S7-200 SMART EM RTD模块⽀持两线制、三线制和四线制的RTD传感器信号，可以测量PT100、PT1000、Ni100、Ni1000、Cu100等常见的RTD温度传感器，具体型号请查阅《S7-200 SMART系统⼿册》。

上海辰竹仪表有限公司上海工业自动化仪表研究所地址:上海市漕宝路103号 邮编：200233电话:(021)64360668 传真:(021)64846984技术支持热线:(021)64368180转544网址：E-mail:chenzhu @■售后服务⑴、产品在出厂前均经过严格检验和质量控制，如发现工作不正常，怀疑内部模块有故障，请及时同最近的代理商或直接与本公司技术支持热线联系。

⑵、产品从发货之日起十八个月以内，正常使用过程中出现产品质量问题均由本公司免费维修或更换。

■拆卸⑴、用螺丝刀（刀口宽度≤6m m ）插入仪表下端的金属卡 锁;⑵、螺丝刀向上推,把金属卡锁向下撬; ⑶、仪表向上拉出导轨。

■安装采用D I N 35m m 标准导轨安装 ⑴、把仪表上端卡在导轨上; ⑵、把仪表下端推进导轨。

2CZ3047（单通道）配电器使用说明书■型号规格型型代码本型号举例：型号:C Z 3047.2表示：4～20m A 输入，1～5V 输出 或0～20mA 输入，0～5V 输出CZ.CZ3047.5S/03.12■概述C Z 3047模拟量输入配电器作用，给现场的二线制或三线制变送器提供隔离电源，同时把变送器产生的4～20m A 信号（也可以是4～20m A 电流源信号）隔离输出。

该产品需要独立供电，电源、输入和输出三隔离。

■功能原理图■应用■结构尺寸图■通用技术参数电源:20～35V ,d.c.功耗（24V 供电@20m A 输入/输出）:约1.6W 电源保护:电源反向保护输出精度:0.1% F.S 温度漂移:0.05% F.S /10℃响应时间:≤100m s绝缘强度:1500V ,a.c.；1分钟（电源、输入、输出之间）绝缘电阻:≥100M Ω;500V ,d.c.(电源、输入、输出之间)连续工作温度:-20～+60℃相对湿度:10%～90%R H 贮存条件:温度：-40～+80℃ 相对湿度：10%～90%RH使用环境:周围环境中不得有灰尘、强烈振动、冲击以及 对产品元器件有腐蚀性的气体存在仪表结构:德国菲尼克斯公司M E 系列塑壳结构外形尺寸（深*高*宽）：114.5*99*17.5（m m )重量：约100g电磁兼容性:符合G B /T 18268（I E C 61326-1）■输入输出特性■接线⑴、仪表接线采用可拆卸的接线端子，方便使用; ⑵、导线采用截面积0.5m m 2～2.5m m 2多束或单股电缆; ⑶、导线裸露长度约为8m m ，由M 3螺钉锁紧。

PLC输⼊输出接⼝接线类型及电流⼤⼩确定⼀般情况下，PLC电源输⼊端接AC220V，是为了给PLC提供运⾏电源。

PLC输出电源端⼝⼀般为DC24V，是PLC⾃带的电源输出。

PLC使⽤过程中，输⼊端和输出端正确的接线是⾮常重要，接线正确是PLC⼯作的前提。

下⾯我们重点来分析⼀下PLC的输⼊端，输出端常见的接线类型。

输⼊端常见接线类型和对象PLC输⼊端⼝，⼀般是输⼊开关量信号和模拟量信号。

（1）开关量信号按钮，⾏程开关，转换开关，接近开关，拨码开关等等。

举个简单的例⼦更加容易说清楚：按钮或者接近开关的接线所⽰：PLC开关量接线，⼀头接⼊PLC的输⼊端（X0，X1，X2等），另⼀头并在⼀起接⼊PLC公共端⼝（COM端）。

（2）模拟量信号⼀般为各种类型的传感器，例如：压⼒变送器，液位变送器，远传压⼒表，热电偶和热电阻等等信号。

模拟量信号采集设备不同，设备线制（⼆线制或者三线制）不同，接线⽅法也会稍有不同。

如图所⽰：输出端接线PLC输出端⼝接线⼀般可以分为以下三种情况：继电器输出。

晶体管输出。

晶闸管输出。

PLC输出⽅式不同，输出负载所接的电源类型也不同。

如图所⽰：这是PLC输⼊端和输出端的基本接线，属于PLC基本知识。

PLC接线的3个常识（1）PLC电源电路PLC控制系统的电源除了交流电源外，还包括PLC直流电源，⼀般⽽⾔，PLC交流电源可以由市电直接供应，⽽输⼊设备（开关，传感器等）的直流电源和输出设备（继电器）的直流电源等，最好采取独⽴的直流电源供电。

⼤部分的PLC⾃带24V直流电源，只有当输⼊设备或者输出设备所需电流不是很⼤的情况下，才能使⽤PLC⾃带直流电源。

（2）PLC输⼊⼝和输出⼝的电流定额PLC⾃带的输⼊⼝电源⼀般为DC24v，输⼊⼝每⼀个点的电流定额在5mA-7mA之间，这个电流是输⼊⼝短接时产⽣的最⼤电流，当输⼊⼝有⼀定的负载时，其流过的电流会相应减少。

PLC 输⼊信号传递所需的最⼩电流⼀般为2mA，为了保证最⼩的有效信号输⼊电流，输⼊端⼝所接设备的总阻抗⼀般要⼩于2K欧。

S7-200模拟量模块系列详解模拟信号是指在一定范围内连续的信号（如电压、电流），这个“一定范围”可以理解为模拟量的有效量程。

在使用S7-200模拟量时，需要注意信号量程范围，拨码开关设置，模块规范接线，指示灯状态等信息。

本文中，我们按照S7-200模拟量模块类型进行分类介绍：⌝AI 模拟量输入模块⌝ 1.⌝ 2. AO模拟量输出模块3. AI/AO模拟量输入输出模块4. 常见问题分析首先，请参见“S7-200模拟量全系列总览表”，初步了解S7-200模拟量系列的基本信息，具体内容请参见下文详细说明：AI 模拟量输入模块A. 普通模拟量输入模块：如果，传感器输出的模拟量是电压或电流信号（如±10V或0~20mA），可以选用普通的模拟量输入模块，通过拨码开关设置来选择输入信号量程。

注意：按照规范接线，尽量依据模块上的通道顺序使用（A->D），且未接信号的通道应短接。

具体请参看《S7-200可编程控制器系统手册》的附录A-模拟量模块介绍。

4AI EM231模块：首先，模拟量输入模块可以通过设置拨码开关来选择信号量程。

开关的设置应用于整个模块，一个模块只能设置为一种测量范围，且开关设置只有在重新上电后才能生效。

也就是说，拨码设置一经确定后，这4个通道的量程也就确定了。

如下表所示：注：表中0~5V和0~20mA（4~20mA）的拨码开关设置是一样的，也就是说，当拨码开关设置为这种时，输入通道的信号量程，可以是0~5V，也可以是0~20mA。

8AI EM231模块：8AI的EM231模块，第0->5通道只能用做电压输入，只有第6、7两通道可以用做电流输入，使用拨码开关1、2对其进行设置：当sw1=ON，通道6用做电流输入；sw2=ON时，通道7用做电流输入。

反之，若选择为OFF，对应通道则为电压输入。

注：当第6、7道选择为电流输入时，第0->5通道只能输入0-5V的电压。

B. 测温模拟量输入模块（热电偶TC；热电阻RTD）：如果，传感器是热电阻或热电偶，直接输出信号接模拟量输入，需要选择特殊的测温模块。

最全的PLC输入输出接线指南目前，PLC在工业生产和自动化控制中是使用率非常高的集中控制设备，PLC 代替了繁重的继电器柜，交流接触器柜等，逐渐的在生产和控制中普及使用，PLC的正确接线是PLC发挥功能的前提条件，熟练的掌握PLC输入端口和输出端口的接线是每一个电力作业人员所必需的。

一般情况下，PLC电源输入端接AC220V，是为了给PLC提供运行电源。

PLC 输出电源端口一般为DC24V，是PLC自带的电源输出。

PLC使用过程中，输入端和输出端正确的接线是非常重要，接线正确是PLC工作的前提。

下面我们重点来分析一下PLC的输入端，输出端常见的接线类型：一、输入端口常见的接线类型和对象：PLC输入端口一般是输入：1、开关量信号：按钮，行程开关，转换开关，接近开关，拨码开关等等。

举个简单的例子更加容易说清楚：PLC与按钮开关接线图按钮或者接近开关的接线所示：PLC开关量接线，一头接入PLC的输入端（X0，X1，X2等），另一头并在一起接入PLC公共端口（COM端）。

2、模拟量信号：一般为各种类型的传感器，例如：压力变送器，液位变送器，远传压力表，热电偶和热电阻等等信号。

模拟量信号采集设备不同，设备线制（二线制或者三线制）不同，接线方法也会稍有不同。

如图所示：图8-5 PLC与传感器组件的接口电路（a）两线式传感器；（b）三线式传感器二、输出端口接线。

PLC输出端口接线一般可以分为以下三种情况：1、继电器输出。

2、晶体管输出。

3、晶闸管输出。

PLC输出方式不同，输出负载所接的电源类型也不同。

如图所示：这是PLC 输入端和输出端的基本接线，属于PLC基本知识。

三、PLC接线过程中的三点常识：1、PLC电源电路。

PLC控制系统的电源除了交流电源外，还包括PLC直流电源，一般而言，PLC交流电源可以由市电直接供应，而输入设备（开关，传感器等）的直流电源和输出设备（继电器）的直流电源等，最好采取独立的直流电源供电。

1.产品介绍1.1产品概述该模块可实现传感器和主机之间的信号采集，用来检测模拟信号。

应用在485总线工业自动化控制系统中，可监测4~20mA / 0~5V/ 0~10V信号。

安全可靠，外观美观，安装方便。

1.2功能特点采用标准的Modbus-RTU协议，地址、波特率可通过上位机软件设置，可挂接在 485 总线中使用。

产品按工业标准设计、制造，具有过压保护，过流保护，抗干扰能力强，可靠性高等特点。

1.3主要技术指标供电电源：10~30V DC输入通道数：1路或2路可选AD转换分辨率：10位或12位可选采集信号：4~20mA、0~5V、0~10V可选存储环境：-20℃~60℃类型4~20 mA 0~5 V 采集数据（10位AD）163~819采集数据（12位AD）655~3276 0~1024 0~40960~10 V 0~1024 0~4096 2.设备安装说明2.1设备安装前检查设备清单■模拟量转485模块1台■12V/2A电源1台(选配)■USB转485(选配)1.4模拟量对应关系表2.2接线说明标识说明备注VCC 电源输入正10~30V DC电源输入及通信GND485A485BVCC 电源输入地485-A 通信485-B电源输出正电源输出，模块给设备电源输出及信号输入GNDIN0电源输出地模拟量1输入模拟量2输入两线制、三线制、四线制通用IN1转换模块只需要一端供电就可以正常工作，另一端电源是为后级供电而准备，如不对后级进行供电，可悬空。

2.3输入信号接线举例线制VCC GND空IN0 IN1两线制三线制四线制设备电源正模拟量输入 1模拟量输入 1模拟量输入1正模拟量输入 2模拟量输入 2模拟量输入2正设备电源地设备电源地模拟量输入负2.3.1两线制接线示意图2.3.2三线制接线示意图2.4 485现场布线说明多个485型号的设备接入同一条总线时，现场布线有一定的要求，具体请参考资料包中《485设备现场接线手册》。

模拟量输入隔离式安全栅1范围本文件规定了模拟量输入隔离式安全栅的术语和定义、缩略语、分类、主要参数、型号、技术要求、试验方法、检验规则、标志、使用说明书、包装和贮存。

本文件适用于可接收现场危险区域信号或其它电流信号，经过隔离和线性化的处理，转换为线性化的模拟量信号输出至安全区的控制系统或其它单元组合仪表，同时支持数字信号传输的模拟量输入隔离式安全栅（以下简称“安全栅”）。

2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T191包装储运图示标志GB/T2408—2021塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.4电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db交变湿热（12h＋12h循环）GB/T3836.1爆炸性环境第1部分：设备通用要求GB/T3836.4爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备GB/T3836.13爆炸性环境第13部分：设备的修理、检修、修复和改造GB/T3836.15爆炸性环境第15部分：电气装置的设计、选型和安装GB/T3836.16爆炸性环境第16部分：电气装置的检查与维护GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T4365电工术语电磁兼容GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T17626.2—2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3—2016电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4—2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5—2019电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.8—2006电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T18271.2—2017过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第2部分：参比条件下的试验GB/T28471.1—2012GB/T28471.2工业过程测量和控制系统用隔离式安全栅第2部分：性能评定方法3术语和定　工业过程测量和控制系统用隔离式安全栅第1部分：通用技术条件义GB/T3836.1、GB/T3836.4、GB/T4365界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

两线制、三线制及四线制接法详解前面两期内容主要介绍了模拟量的输入及输出数据处理，对于变送器和执行器件如何与模拟量模块接线这一块内容没有深入讲解，故本期内容重点介绍它们之间的接法，还是以西门子模拟量模块EM235为例。

一、两线制、三线制及四线制差异要完成两线制变送器需要一起满意以下条件:1.规定的最低电源电压减去电流在负载电阻和传输导线电阻压降要等于变送器的输出电压。

2.变送器的正常作业电流有必要小于或等于变送器的输出电流。

3.变送器的最小耗费功率P一般＜90mW。

如果变送器在设计时满足上述的条件，即可完成两线制传输。

a.两线制二线制信号是指仪表等设备本身只有两根外接线，设备的工作电源由信号线提供，即其中一根线接电源，另一根线是信号输出。

一些非电动单元组合的仪表，如机械量、电量、在线剖析等仪表，因为其电路功耗大、变换复杂，难于完全满足上文提到的三个条件，故无法用两线制实现，需要采用四线制变送器，外接电源的方式输出为电流信号。

b.四线制四线制信号是指仪表等设备本身外接供电电源（大多为交流220V，也有供电为直流24V的），同时有信号+、信号-两根信号线输出。

为了减小变送器的重量和体积，同时为了提高抗干扰能力、优化接线等因素，把变送器的交流220V供电改为直流供电24，因此供电就为负线共用，这样也就有了三线制的变送器的由来。

c.三线制变送器本身外接一根正电源线（V+）。

输出两根信号线(OUT和0V)，其中一根信号线与电源线通常情况是共负端的。

几线制的选择往往是根据测量精度进行选择的，通常来说，接线越多，其测量精度越高，但对于用户来讲，变送器选型需根据本单位的实际情况考虑，如防爆需求、出资预算、信号制的一致和接纳设备的需求等疑问来挑选。

为了更好的理解上文所提到的各线制的原理图接线方法，下面引入西门子模拟量模块EM235来讲解。

二、EM235硬件接线从上图可得知：1.直接接线方式a.当输入的模拟量为电压信号；b.模拟量的输出（电压，电流）。

2线制和3线制的4-20mA电流环传输电路简介1、为什么使用4-20mA电流环在远距离、复杂的工业现场，常常需把远距离之外的信号采集回来，通常需要考虑几个问题：（1）如果直接将采集的电压信号通过长线传输，信号在传输线上会受到噪声干扰；（2）超长的导线上会有不少压降，影响传输精度；（3）如何为远端的采样电路提供电源，是个棘手的问题。

为了解决上述问题，我们可以使用电流来传输信号，4-20mA电流环就是应用于这一场景的标准。

我们看看电流传输是如何解决上述问题的：（1）如果传输电流信号，接收端的阻抗可以很小，所以噪声干扰不容易耦合进来；（2）电流信号在整个环路上任何一个地方测量都是一样的，再长的线也不会有精度损失；（3）使用电流传输，远端可以通过传输线上的电流取电，不用额外提供电源。

4-20mA电流环在结构上，一般由两部分组成，即变送器和接收器。

变送器一般位于远端，直接获取现场的传感器信号；而接收器一般位于计算机端，用于采集、存储信号。

4mA表示零信号，20mA表示满量程信号，4~20mA就能表示出一个模拟量。

之所以不采用0mA作为零信号，是因为如果传输线断开，那么接收端可能错误地认为变送器在一直发送零信号；另一方面，传输线上保持一直有电流，则使得变送器从信号线上取电成为可能，这就是2线制电流环的设计理论基础。

4-20mA电流环有两种类型：2线制、3线制，下面分别介绍一下它们的原理。

2、3线制电流环工作原理先讲容易理解的3线制电流环。

如下图所示，图中箭头为电流方向，红色为4-20mA电流信号线。

接收器和变送器之间有3根线，其中有两根是VCC和GND，用于接收器给变送器供电；还有一根就是用来传输4-20mA电流信号的。

变送器端通过VCC和GND获取电源，在采集了传感器信号后，将信号转为4-20mA的电流信号，传输回接收端，接收端用电阻采样即可。

3、2线制电流环工作原理基本原理如下图所示，图中箭头为电流方向，红色为4-20mA电流信号线。

关于DCS模拟量信号接线⽅式-2019年⽂档关于DCS模拟量信号接线⽅式⼀、概述DCS系统（Distributed Control System）也叫集中分散控制系统，其特点是“集中控制，危险分散”。

DCS系统通过控制站采集现场的各种现场信号，并下达控制室的各种控制命令，这都需要通过输⼊输出（I/O）信号电缆实现控制站和现场的数据通信，⽽各种不同信号的输⼊输出时需要不同的外围接线完成的，因此，在控制站的下端需要配置不同的信号端⼦柜⽤以实现与现场设备的连接，信号端⼦柜的类型主要有模拟量输⼊、输出柜，开关量输⼊、输出柜等等。

⼆、接线⽅式：在总结⼏年DCS系统现场安装经验的基础上，本⽂将主要阐述模拟信号的接线情况。

详细描述模拟量信号是如何与控制站的各种卡件连接的以及卡件内部跳线是如何设置的，现以浙⼤中控的JX-300X型集散控制系统为例，对模拟量信号的接线进⾏阐述。

1 模拟量输⼊信号：对于模拟量输⼊信号，常见的有以下⼏种，电流信号输⼊卡（SP313）、电压信号输⼊卡（SP314）、应变信号输⼊卡（SP315）、热电阻信号输⼊卡（SP316）等等，我们以典型的SP313和SP316为例介绍此种接线⽅式，通常分为⼆线制输⼊（SP313）和三线制输⼊（SP316）两类。

在图⼀中，两线制接线主要⽤于液位计的液位信号、流量计的流量信号、压⼒变送器的压⼒信号等等模拟信号，此信号多为4-20mA电流信号。

卡件SP313是智能的、带有模拟量信号调理的四路信号采集卡，并可为四路变送器提供+24V电源。

⼋个接线端⼦中，每连续的两个端⼦为⼀路信号，每⼀路都可以选择是否采⽤配电功能，可以通过卡件内部的跳线设置，配电设置跳线为卡件的JP1-JP4，JP1-JP4分别对应四路输⼊信号的每⼀路，当短路块接1―2时说明需要配电，当短路块接2―3时说明不需要配电，根据现场测量变送器的不同，选择是否需要卡件供24V 电源。

选择需要配电功能的变送器，则信号线和电源线共⽤，例如我们常见的液位计、压⼒变送器等都是电源和信号共⽤，⽽对于流量计等不需要配电的变送器，需要另外独⽴提供电源。

模拟量模块的接线介绍在我们的应用中，物理量基本是通过变送器，转换为4-20mA ，送达PLC 的模拟量模块进行处理。

而经过PLC 处理后，输出的也基本上是4-20mA 信号去驱动执行器。

电流信号按照接线方式，分为三种线制：二线制、三线制、四线制。

二线制：这种线制输出只有两根线，按照工作原理，它区分为两种：1、本身工作无需电源，直接可以输出电流信号；2、本身工作需要电源，即电源和电流信号合二为一，要求PLC 的A/D 模块给它供电的同时，测量其电流的变化。

三线制、四线制：有红色线的电路，是三线制，无红色线的电路是四线制。

这种线制自身有电源，其+、-信号线，直接输出电流信号。

模拟量模块端子标注的含义：M +：被测量信号的正端。

Measuring lead (positive) M –：被测量信号的负端。

Measuring lead (negative)M ANA ：模拟量测量电路的参考电位。

Reference potential of the analog measuring circuit M ：PLC 接地端子。

Ground terminalL +：PLC DC24V+电源端子。

Terminal for 24 VDC supply voltageU CM ：被测量信号和测量电路参考电位M ANA 之间的电压。

差模电压。

Potential difference+ -between inputs and reference potential of the M ANA measuring circuitU ISO：测量电路参考电位M ANA和PLC接地端子M之间的电压。

共模电压。

Potential difference between M ANA and M terminal of CPUI +：电流测量线路。

Measuring lead for current inputU +：电压测量线路。

4-20mA模拟量信号简介4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC)过程控制系统用模拟信号标准。

我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4-20mA.DC,联络信号采用1-5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。

那么为什么标准信号要定为4-20mA呢？一.远传信号用电流源优于电压源的原因因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大时，如果用电压源信号远传，由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，而用恒电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。

二.信号最大电流选择20mA的原因最大电流20MA的选择是基于:安全、实用、功耗、成本的考虑。

安全火花仪表只能采用低电压、低电流，20mA 的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯，非常安全；综合考虑生产现场仪表之间的连接距离，所带负载等因素；还有就是功耗及成本问题，对电子元件的要求,，供电功率的要求等因素。

三．信号起点电流选择4mA的原因4-20mA变送器两线制的居多，两线制即电源、负载串联在一起，有一公共点，而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。

为什么起点信号不是0mA?这是基于两点:1．变送器电路没有静态工作电流将无法工作，信号起点电流4mA.DC就是变送器的静态工作电流。

2．同时仪表电气零点为4mA.DC，不与机械零点重合，这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。

四.电流信号（4-20mA信号）的优点1.电流信号适合远距离传输，因为电流信号不受导线电阻的影响，而电压信号在导线本身具有电阻的情况下会分压，导致测量不精准。

一般4-20mA最远传送距离控制在100m 以内，再远则建议使用数字信号（485通讯）2.电流信号一般采用两线制，电压信号一般采用三线制，相比之下，两线制比三线制节省材料，降低成本。