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4-20mA控制回路是怎么工作的呢?

4-20mA構成基礎要件:

  • 24V電源供電

  • 變送器控制4-20mA信號使其與過程變量成比例變化

  • 指示器將4-20mA信號轉化為相應過程變量

  • 指示器或控制器I/O輸入電阻250Ω分流器生成1-5V輸入信號(歐姆定律:電壓=電流*電阻,4-20 mA X 250 ohms = 1-5V)


通常情況下:

1)它們將熱電偶或熱電阻傳感器的溫度信號轉換為4-20mA信號然后再輸出;

2)控制器再將4-20mA反譯為具體的溫度值;

3)基于此溫度值,控制回路給實現對過程終端控制元件的控制。


同樣,控制回路中的壓力變送器,通常用來測量過程介質的壓力值:

1)傳感器感知壓力,又由變送器將信號轉換為4-20mA信號;

2)控制器再將4-20mA信號反譯為壓力值;

3)控制器根據壓力值,給閥門發送指令,控制閥門開度實現安全閥控制,確保容器不產生危險壓力。


常見故障、原因與排查步驟


  • 接線和端子的問題:壞的終端,絕緣問題,線路的腐蝕及污染等;

  • 回路電源:噪音干擾、過壓等問題都可能導致回路工作的不正常;

  • 控制系統I/O卡件故障;

  • 變送器;

  • 傳感器:元件的損壞、測量通道的阻塞。

1. 驗證4-20mA信號


用串聯法或用毫安電流鉗表測量4-20毫安信號:

1)驗證電源供電

2)查找線路問題

3)查找I/O問題

4)查找有問題的接線終端


故障排查步驟:

1)測量回路中的毫安數值,如果測量到了0mA,那么繼續深入排障;

2)如果控制器沒有指示顯示,可能是I/O輸入的保險絲熔斷,回路出現開路故障。



2.控制器I/O問題排障:4-20mA回路排障(替代測試)


變送器替代測試是非常好的I/O故障分析方法,即使用測試設備輸出一個標準信號來核對控制的輸出。


故障排查步驟:

1)斷開變送器連接,將回路校準器或過程表連接在原變送器位置;

2)設置毫安模擬,并設置范圍在4-20毫安;

3)驗證指示器的正確數值,在同一測試中完成對線路、電源供電和I/O的測試;

4)如果控制器沒有指示顯示,可能是I/O輸入的保險絲熔斷,回路出現開路故障。可通過測量在250Ω輸入來進行驗證。



3.電源供電問題排查


使用回路校驗儀或多用表,測量回路供電電壓。


故障排查步驟:

1)測量電源供電,應該在近似24V。

2)如果測量結果是不確定的,就進行替代測試。

a. 斷開裝置回路電源

b.將回路校準器或過程表的24V回路供電端連接在這個位置

c.如果此時問題得到解決,那么裝置的回路電源可能有缺陷或者存在過載


4.線路噪聲排障


線路噪聲產生的原因絕緣性能差、電纜屏蔽故障、接地回路故障、臨界電源供電、布線錯誤等。


噪聲信號的捕捉和確認可以通過帶萬用表功能的過程多用表,或者萬用表、手持式示波表等設備來查找系統中是否存在交流信號。


在正常情況下,系統中應該只有少量的mV級的交流電壓存在。






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