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流量开关中的4-20毫安是如何工作的?

来源: 2021-08-23 05:08:57      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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