传感器变送器模拟量信号传输处理方式

为什么采用4~20mA的电流来传输模拟量大家可能会非常熟悉RS232，RS485，CAN等工业上常用的总线，他们都是传输数字信号的方式。

那么，我们用什么方式来传输模拟信号呢?工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4-20mA传输带来的误差非常小;电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米;由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0-5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。

最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。

当然，电流输出可以与电源公用一根线(公用VCC或者GND)，可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。

其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。

工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电(因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源(TPS54331,TPS54160)，低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器(如MSP430)对于两线制的4-20mA收发非常重要)。

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。

变送器4-20mA电流的由来工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，它们都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

4-20mA，指的就是最小电流为4mA，最大电流为20mA。

在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。

4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！那么，为什么偏偏是4mA呢？正常工作时，电流信号不会低于4mA。

当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

有两个原因。

一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4-20mA使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。

这个4-20mA控制回路是怎么工作的呢？4-20mA构成基础要件：24V电源供电变送器控制4-20mA信号使其与过程变量成比例变化指示器将4-20mA信号转化为相应过程变量指示器或控制器I/O输入电阻250Ω分流器生成1-5V输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4-20mAX250ohms=1-5V）通常情况下：1)它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；2)控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；3)基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。

同样，控制回路中的压力变送器，通常用来测量过程介质的压力值：1)传感器感知压力，又由变送器将信号转换为4-20mA 信号；2)控制器再将4-20mA信号反译为压力值；3)控制器根据压力值，给阀门发送指令，控制阀门开度实现安全阀控制，确保容器不产生危险压力。

PLC对模拟量信号是怎么进行处理的模拟量信号是自动化过程控制系统中最基本的过程信号(压力、温度、流量等)输入形式。

系统中的过程信号通过变送器，将这些检测信号转换为统一的电压、电流信号，并将这些信号实时的传送至控制器(PLC)。

PLC通过计算转换，将这些模拟量信号转换为内部的数值信号。

从而实现系统的监控及控制。

从现场的物理信号到PLC内部处理的数值信号，有以下几个步骤：从以上PLC模拟量的信号输入流程可以看到，在自动化过程控制系统中，模拟量信号的输入是非常复杂的。

但是，在现目前的工业现场，对模拟量信号的处理已基本都采用电流信号方式进行传输，相比于电压信号方式，电流信号抗干扰能力更强，传输距离更远，信号稳定。

这里就PLC对模拟量信号的转换过程进行一个简单的分解介绍。

1PLC对模拟量信号的转换西门子S7-200SMART PLC模拟量模块对模拟量信号的转换范围台达DVP系列模拟量模块对模拟量信号的转换范围从以上可以看到：1、模拟量信号接入PLC后，PLC将模拟量信号转换为了整型数据，不是浮点数(如西门子-27,648 到 27,648);2、不同品牌的PLC对模拟量转换范围是有差异的(如西门子-27,648 到 27,648;台达-32,384 到 32,384);3、PLC同一个模块对不同类型的模拟量信号的转换范围是一致的(如西门子对±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 到 20mA的模拟量信号的转换范围均为-27,648 到 27,648);故从以上几点我们可以知道，接入PLC的模拟量信号还需要进行再转换处理，才可以得到与实际物理量相匹配的数据;在进行数据转换处理的时候，还应该与使用的PLC模块的处理数据范围相对应。

2PLC数据转换处理过程1、模拟量信号与PLC转换数据之间的转换从以上内容知道，从PLC直接读取到的模拟量信号为整型数据，整型数据无法直观的反馈出实际的物理量大小，故为了能够直观的反馈出现场的过程信号情况，还应该将这些整型数据转换为反馈直观真实的浮点数信号。

采用4—20mA的电流来传输模拟量工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。

最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。

当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC 或者GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。

其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。

工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电（因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如MSP430）对于两线制的4-20mA收发非常重要）。

这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。

一般需要设计一个VI转换器，输入0-3.3v，输出4mA-20mA，可采用运放LM358，供电+12v。

变送器的工作原理变送器是一种常用的工业自动化设备，用于将各种物理量转换为标准信号输出，以实现监测、控制和调节等功能。

它的工作原理主要包括传感器、信号处理、信号转换和输出四个方面。

变送器的工作原理涉及传感器。

传感器是变送器的核心部件，负责将被测量的物理量转换为电信号。

不同的物理量需要采用不同的传感器，常见的传感器有温度传感器、压力传感器、流量传感器等。

传感器的选择要考虑被测量物理量的特性和工作环境的要求，确保测量的准确性和稳定性。

变送器的工作原理还需要信号处理。

传感器输出的信号通常是微弱的模拟信号，需要经过信号处理电路进行放大、滤波和线性化等处理。

放大可以增加信号的幅度，提高测量的精度；滤波可以去除噪声干扰，提高信号的可靠性；线性化可以将非线性信号转换为线性信号，方便后续的处理和分析。

然后，变送器的工作原理还包括信号转换。

信号转换是将处理后的模拟信号转换为标准信号输出的过程。

常见的标准信号有电流信号和电压信号，它们在工业自动化控制系统中得到广泛应用。

信号转换可以通过电阻、电容、电感等元件和电路实现，根据被测量物理量的不同，选择合适的转换方式和电路设计。

变送器的工作原理还涉及信号输出。

经过信号转换后，变送器将标准信号输出给上位设备或控制系统，以实现监测、控制和调节等功能。

标准信号的输出可以通过模拟信号输出接口或数字信号输出接口实现，根据具体的应用需求进行选择。

在工业自动化系统中，变送器的输出信号通常经过模拟量输入模块或数字量输入模块进行采集和处理。

变送器的工作原理主要包括传感器、信号处理、信号转换和输出四个方面。

传感器负责将物理量转换为电信号，信号处理对信号进行放大、滤波和线性化处理，信号转换将模拟信号转换为标准信号输出，信号输出将标准信号输出给上位设备或控制系统。

变送器的工作原理的理解和应用对于工业自动化系统的设计和运行具有重要意义。

DCS的数据采集与处理技术数据采集与处理技术在工业自动化系统中扮演着重要的角色。

而分布式控制系统（DCS）是一种典型的工业自动化系统，使用了先进的数据采集与处理技术。

本文将介绍DCS的数据采集与处理技术，并探讨其在工业领域的重要性。

一、DCS概述分布式控制系统（DCS）是一种在工业生产过程中使用的自动化控制系统。

它通常由多个分散的控制单元组成，控制着不同部分或不同环节的设备。

DCS通过数据采集与处理技术，实时监控和控制各个设备，使整个系统能够高效运行。

二、数据采集技术数据采集技术是DCS中的重要组成部分，其主要功能是收集现场设备的数据并传输到控制中心。

在DCS系统中，常用的数据采集技术包括模拟量信号采集和数字量信号采集。

1. 模拟量信号采集模拟量信号采集是指将实际过程中的模拟量信号转换成数字信号，以便于DCS系统进行处理和控制。

常见的模拟量信号采集设备包括传感器、变送器等。

传感器通过测量实际过程中的物理量（如温度、压力等），将其转换成电信号；而变送器则将传感器采集到的模拟信号进行放大、线性化等处理，并将其转换成标准的模拟量信号。

通过这些设备的协同工作，DCS系统可以实时地获得实际过程中的各种物理量。

2. 数字量信号采集数字量信号采集是指将实际过程中的开关信号（如开关量、报警信号等）转换成数字信号。

常见的数字量信号采集设备包括开关量传感器、编码器等。

这些设备通过检测实际过程中的开关状态，并将其转换成数字信号，以便DCS系统进行处理和控制。

三、数据处理技术数据处理技术是DCS中的核心部分，其主要功能是对采集到的数据进行处理和分析，以实现对生产过程的监控和控制。

1. 实时数据处理实时数据处理是指DCS系统对采集到的数据进行实时处理和分析。

系统会根据事先设定的规则和算法，对数据进行计算、比较、判断等操作，以判断当前的工艺状态，并根据需要发送信号给执行机构进行控制。

实时数据处理在DCS系统的稳定性和可靠性方面起着至关重要的作用，它直接影响到整个系统的运行效果。

S7-1200 PLC信号板及信号模块信号板及信号模块是控制系统的眼、耳、手和脚，是联系外部现场设备与CPU模块的桥梁，通过输入模块将各类传感器的输入信号传送到CPU进行运算和处理，然后将逻辑结果和控制命令通过输出模块送出，达到控制生产过程的目的。

S7-1200 PLC的正面都可以增加一块信号板，而信号模块连接到CPU的右侧，它们用来扩展数字量或模拟量I/O的点数（参见图1）。

CPU 1211C不能扩展信号模块，CPU 1212C只能扩展2个信号模块，其他CPU可扩展8个信号模块。

1.信号板信号板可以用于只需要少量附加I/O的情况。

S7-1200 PLC CPU 模块都可以安装一块信号板，并且不会增加安装空间。

有时添加一块信号板就可以增加需要的功能，性价比高。

例如，数字量输出信号板使继电器输出的CPU具有高速脉冲输出的功能。

安装时首先取下端子盖板，然后将信号板直接插入S7-1200 PLC CPU正面的槽内，如图2所示。

信号板有可拆卸的端子。

S7-1200 PLC主要有以下信号板、通信板和电池板：图1 信号板的安装1)SB 1221数字量输入信号板，有DI 4×DC 24V和DI 4×DC 5V 两种型号产品，最高输入信号计数频率均为200kHz。

2)SB 1222数字量输出信号板，有DQ 4×DC 24V和DQ 4×DC 5V 两种型号产品，4点固态MOSFET最高输出脉冲频率均为200kHz。

3)SB 1223数字量I/O信号板，有DI 2×DC 24V/DQ 2×DC 24V、DI 2×DC 24V 200kHz/DQ 2×DC 24V 200kHz和DI 2×DC 5V 200kHz /DQ 2×DC 5V 200kHz三种型号产品。

4)SB 1231模拟量输入信号板。

它有1路12位的输入，可输入电压或电流信号。

4-20ma供电电路工作原理4-20mA供电电路工作原理一、引言4-20mA供电电路是一种常用的工业控制领域中的传感器供电和信号传输方式。

本文将介绍4-20mA供电电路的工作原理及其在工业控制系统中的应用。

二、工作原理1. 电流模拟量信号4-20mA供电电路是基于电流模拟量信号的传输方式。

在这种方式下，传感器输出的信号被转换成相应的电流值，然后通过电路传输到控制系统中进行处理和分析。

2. 电流变送器为了将传感器的信号转换为电流模拟量信号，通常需要使用电流变送器。

电流变送器通常由电流源、电阻和传感器组成。

电流源为电路提供稳定的电流，而电阻则用于控制电流的大小，使其在4-20mA 范围内变化。

传感器的输出信号通过电阻与电流源相连接，形成了一个闭合的电流回路。

3. 电流传输在4-20mA供电电路中，电流的大小代表了传感器输出信号的大小。

当传感器输出为最小值时，电流为4mA；当传感器输出为最大值时，电流为20mA。

通过改变电流的大小，可以实现对传感器信号的精确传输。

4. 电流计算在控制系统中，接收到电流模拟量信号后，需要进行电流转换以获得对应的传感器信号值。

通常，使用电流计算器进行计算。

电流计算器根据电流模拟量信号的范围和变化规律，将电流转换为相应的传感器信号值。

三、应用场景4-20mA供电电路在工业控制系统中有广泛的应用。

以下是几个常见的应用场景：1. 温度测量在温度测量中，温度传感器通常输出电压信号。

通过将电压信号转换为电流模拟量信号，可以更好地适应工业环境中的干扰和电阻变化。

4-20mA供电电路能够稳定地传输温度信号，保证测量的准确性和可靠性。

2. 压力监测压力传感器通常输出电阻信号。

通过将电阻信号转换为电流模拟量信号，可以减小电阻变化对信号传输的影响。

4-20mA供电电路能够传输精确的压力信号，实现对压力变化的监测和控制。

3. 液位检测液位传感器通常输出电容信号或电阻信号。

通过将电容信号或电阻信号转换为电流模拟量信号，可以提高信号传输的稳定性和可靠性。

过去几十年以来，传感器行业发生了天翻地覆的变化，科技和物联网的进步导致我们传递数据的方式也变的更加多种多样，各类传感器不仅能够实时监测数据，还可以根据相应的使用场景选择不同的数据传输方式上传至云平台，方便我们在需要时随时取用。

首先声明一下，这四种数据传输方式并不局限于传感器。

因为传感器作为我们日常生活常见的一款设备，数据上传方式较为全面，相对来说具有一定代表性。

传感器有四种数据上传的类型：485型，模拟量型，网络型，无线电型。

1、485型485型数据传输，全称为RS-485。

RS-485是在RS-422的基础上发展过来的，所以有些电气规定与RS-422相仿，比如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终端电阻等。

并且485型可以选择二线或四线方式，二线制可以实现真正的多点双向通信。

而采用四线制时，只能实现点对多的通信。

不过无论是二线制还是四线制总线上都可以接32台设备。

RS-485适用的范围是几十米到上千米时，采用RS-485串行总线标准。

通过RS-485接口接入到环境监控主机，由环境监控主机上传至云平台；或者是直接通过USB转485直接连入电脑，做到实时数据显示，历史数据查询，数据导出等功能。

2、模拟量型在之前的文章中详细介绍了模拟量型，因为篇幅原因挑重点讲一下模拟量型数据传输方式。

在控制系统里，不论是输入还是输出，一个参数要么是模拟量，要么是开关量。

而模拟量型温湿度传感器采用的就是模拟量型数据传输。

模拟量传感器发出的是连续信号，用电压、电流、电阻表示被测参数大小。

以模拟量型温湿度传感器为例，有这几种输出信号0-20mA型、0-5V型、0-10V型。

以0-20mA型输出信号转换计算为例：例如量程-40~+80℃，4~20mA输出，当输出信号为12mA时，计算当前温度值。

此温度量程的跨度为120℃，当用16mA电流信号来表达，120℃/16mA=7.5℃/mA，即1mA代表温度变化7.5℃，测量值12mA-4mA=8mA，8mA*7.5℃/mA=60℃。

基于西门子1200PLC模拟量测温案例一、任务目标该任务是功能指令应用案例，使用功能指令有助于我们理清编程思路。

本任务使用了标准化及缩放指令，在实际应用中这两个指令应用非常广泛。

本任务除了指令的解读之外，还涉及模拟量相关知识。

本任务要求读者掌握以下几个内容：1.模拟量与数字量的关系2.温度传感器的接线3.模拟量与实际物理量的转换4.标准化指令和缩放指令的使用二、任务描述如图3-5-1所示此温度传感器可采集车间温度，传感器（DC0-10V）把测量的数据反馈给PLC，PLC可通过计算得到实际的温度值，以便于在HMI上显示：图3-5-1 温度采集示意图三、相关知识本案例需要了解的知识有模拟量的概念;模拟量与数字量的基本转换关系；温度传感器的接线；涉及编程主要掌握的是标准化及缩放指令的使用。

01模拟量控制简介（1）在工业控制中，某些输入量（温度、压力、液位、流量等）是连续变化的模拟量信号，某些被控对象也需模拟信号控制，因此要求PLC有处理模拟信号的能力。

PLC内部执行的均为数字量，因此模拟量处理需要完成有两方面任务：一是将模拟量转换成数字量（A/D转换）；二是将数字量转换为模拟量（D/A转换）。

（2）模拟量处理过程如图3-5-2所示。

这个过程主要分为以下几个阶段：图3-5-2 模拟量处理过程①模拟量信号的采集，由传感器来完成。

传感器将非电信号（如温度、压力、液位等）转换成电信号。

注意：此时的信号为非标准信号。

②非标准信号转换成标准信号，此项任务由变送器来完成。

传感器输出的非标准电信号输送给变送器，经变送器将非标准电信号转化成标准电信号。

根据国际标准，标准信号分为电压型和电流型两种类型。

电压型的标准信号DC0-10V和0-5V等；电流型的标准型号为DC0-20MA和DC4-20MA。

③A/D转换。

变送器将其输出的标准信号传送给模拟量输入扩展模块后，模拟量输入扩展模块将模拟量信号转化为数字量信号。

02温度传感器接线（1）变送器信号的选择：①电压型变送器的选用：早期的变送器大多为电压输出型，即测量信号转换成0-5V或0-10V电压输出。

常见模拟量信的检测方法常见的模拟量信号检测方法有以下几种：1.电位差检测法：利用电位差测量原理，通过测量电路两个节点之间的电压差来间接测量模拟量信号的数值。

这种方法简单、可靠，广泛应用于工业自动化领域。

2.桥式检测法：利用变阻器、电容器等元件组成桥路，通过调节桥路的平衡来测量模拟量信号的数值。

桥式检测法具有高精度、高稳定性的特点，在精密测量领域得到广泛应用。

3.电流/电压变送器检测法：将模拟量信号转换为电流或电压信号，并通过相应的电流/电压变送器进行测量和传输。

这种方法适用于长距离传输、抗干扰性强的场合。

4.放大器检测法：通过采用不同类型的放大器，将模拟量信号放大后，进行测量和判断。

常见的放大器有运算放大器、差动放大器等。

这种方法具有灵活性高、适应性强的特点。

5.数字转模拟转换方法：采用数字到模拟转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号，并通过测量模拟信号的数值来判断模拟量信号的数值。

这种方法适用于数字信号处理系统中。

6.双积分检测法：通过对模拟量信号进行双积分运算，得到信号的振幅和相位信息，并通过测量来判断模拟量信号的数值。

这种方法适用于低频、小幅度信号的测量。

7.微波干涉检测法：利用微波信号经过干涉后产生的相位差来测量模拟量信号的值。

这种方法适用于高频、大幅度信号的测量。

8.光学检测法：利用光学传感器、光电二极管等光学元件进行测量和判断。

光学检测法具有非接触式、高精度等特点，在一些应用领域得到广泛应用。

这些模拟量信号检测方法在工业自动化、通信、医疗设备等领域都得到了广泛的应用。

不同方法适用于不同的信号特性和测量要求，选择合适的检测方法可以提高测量的准确性和稳定性。

压力传感器4-20mA 、RS485压力变送器、模拟量压力变送器压力传感器4-20mA （RS485压力变送器）是把带隔离的硅压阻式压力敏感元件封装于不锈钢壳体内制作而成。

它能将感受到的液体或气体压力转换成标准的电信号对外输出，压力传感器4-20mA （RS485压力变送器）广泛应用于供/排水、热力、石油、化工、冶金等工业过程现场测量和控制。

压力传感器性能指标：测量介质：液体或气体（对不锈钢壳体无腐蚀） 量程：0-1MPa精度等级：0.1%FS 、0.5%FS （可选） 稳定性能：±0.05%FS/年；±0.1%FS/年 输出信号：RS485、4~20mA （可选） 过载能力：150%FS零点温度系数：±0.01%FS/℃ 满度温度系数：±0.02%FS/℃ 防护等级：IP68 环境温度：-10℃～80℃ 存储温度：-40℃～85℃ 供电电源：9V ～36V DC ； 结构材料：外壳：不锈钢1Cr18Ni9Ti 密封圈：氟橡胶膜片：不锈钢316L 电缆：φ7.2mm 聚氨酯专用电缆◆标准螺纹引压测量方式。

◆ 全不锈钢结构，防护等级IP68。

◆ 测量精度高达0.1级。

◆ RS485、4~20mA 输出可选。

◆ 聚氨酯专业电缆，耐高温、耐腐蚀。

压力变送器器DATA-52系列电气连接：外形尺寸：单位：mmDATA-52系列压力传感器接口螺纹：标准M20×1.5或G1/2。

产品选型：产品型号精度 通讯接口 备注DATA-5201 0.5% RS485 1.订货时，请说明量程。

2.产品标配2米电缆，超出部分需另付费用。

DATA-5202 0.5% 4~20mA DATA-52110.1%RS485红色蓝色 黄色 白色电源+ 电源- RS485(A)输出 RS485(B)输出蓝色红色电源+ 4~20mA 输出RS485输出接线图（四线制） 4~20mA 输出接线图（两线制）DATA-52系列压力变送器DATA-52系列压力变送器。

化工测量仪表模拟信号（电流）稳定分程处理的方法论述作者：杨国兵来源：《中国化工贸易·下旬刊》2020年第05期摘要：随着我国变送器技术、传感器技术、信号处理技术的快速发展，化工仪器仪表已成为工业控制装置的重要组成部分。

仪器仪表传输信号可分为数字信号和模拟信号，数字信号即是开关量，如：常开点、常闭点，开关信号可以通过中间继电器进行扩展和延伸，技术成熟可靠;模拟信号是连续变化的，如：温度、压力、流量，模拟信号的扩展和延伸则较为困难。

为了让化工测量仪表模拟信号（电流）实现扩展和延伸，就必须对模拟量进行再转换，下面就以浓磷酸储罐扭矩（三线制）、高度（两线制）为例，简要论述化工测量仪表模拟信号（4-20mA电流）稳定分程处理的方法。

关键词：仪表;模拟;信号;处理1 化工仪表模拟信号（4-20mA电流）特点模拟信号的主要具有以下特点：①精确的分辨率，在理想情况下，它具有无穷大的分辨率。

与数字信号相比，模拟信号的信息密度更高。

由于不存在量化误差，它可以对自然界物理量的真实值进行尽可能逼近的描述;②当达到相同的效果，模拟信号处理比数字信号处理更简单;③模拟信号信号被多次复制，或进行长距离传输之后，易受到杂讯干扰;④4-20mA信号电流是国际标准化组织规定的，全球统一采用的仪器、仪表信号传送的标准信号;⑤采用起点为4mA是为了能迅速判断出信号回路是否开路，信号回路一旦出现开路时，信号电流就为零。

相比以前采用的以0mA为起点就可以迅速得出判断，这就使得检测回路可以迅速隔离错误的检测信号，排除故障源;⑥现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大，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，只要傳送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变（基尔霍夫第一定律），从而保证了传送的精度。

2 模拟信号（4-20mA电流）分程传输的常用方法浓磷酸储罐采用就地PLC接三线制扭矩传感器、两线制高度传感器分别进行扭矩、高度测量，PLC再将扭矩、高度信号通过总线传输至现场液晶显示屏，实行现场显示和控制。

模拟量的处理1、模拟量的规范化读入模拟量输入模块的输入信号都与实际的物理量相对应，如用一个液位传感器-变送器来测量罐的液位，测量范围为0～500L，对应的输出电压为0～10V。

假设将该模拟量信号接入模拟量输入模块，对应于0～10V的电压信号，其转换值为0～27648，该数值应该进一步转换为实际物理量值（如：0～500L），这个过程称为“规范化”。

在STEP7的标准库中有可用于模拟量规范化的功能FC105，使用FC105（符号名为“SCALE”）可以将从模拟量输入模块所接收的整型值转换为以工程单位表示的介于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型值。

IN：欲转换为以工程单位表示的实型值的输入值（整数类型），可直接从模拟量输入模块接收数据；LO_LIM：以工程单位表示的下限值，实数类型；HI_LIM：以工程单位表示的上限值，实数类型；OUT：规范化后的值（物理量），实数类型；BIPOLAR：“1”表示输入值为双极性，“0”表示输入值为单极性。

示例说明，如果I0.0为“1”且M0.0为“0”，则可将地址为288的模拟量输入通道值（0～27648）转换为介于0.0和500.0之间的实型值，并写入MD104。

PIW288 为27648（01101100，00000000）MD104显示的值为500.00（注意MD104的值为实数显示）；PIW288为27036（01010001，00000000）MD显示的值为375.00；PIW288为13824（00110110，00000000）MD104显示的值为250.00；PIW288为6912（00011011，00000000）MD显示的值为125.00。

FC105的功能可用下式表示：常数K1和K2根据输入值是双极性还是单极性来设置。

假定输入整型值介于-27648与27648之间，则K1=-27648.0，K2=+27648.0；假定输入整型值介于0和27648之间，则K1=0.0，K2=+27648.0。

变送器4-20mA电流的由来工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，它们都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。

这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。

工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

4-20mA，指的就是最小电流为4mA,最大电流为20mA。

在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感°4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

为什么选择4-20mA 而不是0-20mA 呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！那么，为什么偏偏是4mA 呢？正常工作时，电流信号不会低于4mA 。

当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA 作为断线报警值。

有两个原因。

一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4-20mA 使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA 是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。

这个4-20mA 控制回路是怎么工作的呢？4-20mA 构成基础要件：24V 电源供电变送器控制4-20mA 信号使其与过程变量成比例变化指示器将4-20mA 信号转化为相应过程变量指示器或控制器I/O 输入电阻250Q 分流器生成1-5V 输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4-20mAX250ohms=1-5V ）Ph T G ffll ZERO SPAH —■-2钱制变送器忘丢准制需■JS1-薩 4tc 20mA■*I■Fg通常情况下：1）它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；2）控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；3）基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。