国际通用标准信号

    信号是信息的载体，它表现了物理量的变化。国际通用标准信号是连接仪表、变送设备、控制设备、计算机采样设备的一种标准信号。

    这些标准信号包括：电流信号：4～20mA、0～10mA;电压信号：0～5V、0～10V等。

    一、变送器

    在实际的工程应用中，需要测量各类电量与非电物理量，例如电流、电压、功率、频率、位置、压力、温度、重量、转速、角度和开度等，都需要转换成可接收的直流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。这种将被测物理量转换成可传输直流电信号的设备称为变送器。根据测量的物理量的不同，变送器有温度变送器、压力变送器、差压变送器等。

    变送器的传统输出直流电信号有0～5V、0～10V、1～5V、0～20mA、4～20mA等。

    变送器一般分为两线制、三线制和四线制。

    当电流型变送器将物理量转换成4～20mA电流输出时，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，总共要接四根线，称为四线制变送器。设计时电流输出可以与电源公用一根线，即节省了一根线，这种变送器称为三线制变送器。而采用4～20mA电流本身为变送器供电时，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，变送器的耗电电流在4～20mA之间根据传感器输出而发生变化，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。

    二，标准信号变送器和PLC/DCS连接的应用方法

    标准信号4～20mA变送器的接线图如图A-1所示。

 

    图A-1  标准信号4～20mA变送器的接线图

    A-输出4-20mA标准电流信号的仪表（仪表有外接电源）；B-二线制变送器，它需要隔离端子供电；C-接口方式为电阻负载，其典型值为250Ω：D-24V电源和取样电阻构成的二线制回路供电接线方式

    模拟传感器检测信号输入PLC和输出的PLC模拟控制信号要进行电气屏蔽和隔离。电缆一定要采用屏蔽电缆，并且传感器侧、PLC侧实现远端一点接地。

    【例A-1】热电阻的二线制、三线制、四线制的接法

    热电阻测量基于惠斯通电桥（图A-2），被测电阻Rx和电桥的三个桥臂R1，R2，R3，在A、C端加直流电压，B、D端接测量电流表，通过调整R1，使电流表的读数为零，此时电桥平衡，BD之间没有电流通过，当电流表读数为零时，I1=I2、I3=I4；UAB=UAD; UBC=UCD，I1·Rx=I3·R1，12·R0=I4·R2，上两式相除，又因为I1=I2、I3=I4；得：Rx/R0=R1/R2；

    那么桥路平衡条件：Rx=(R1/R2）·R0，若R1=R2，则Rx=R0。

    由于热电阻本身的阻值较小，随温度变化而引起的电阻变化值更小，例如，铂电阻在零度时的阻值为R0=100Ω，因此，在传感器与测量仪器之间的引线过长会引起较大的测量误差。在实际应用时，通常采用所谓的二线、三线或四线制的方式。

    (1)二线制

    二线制的电路如图A-3所示。这是热电阻最简单的接入电路，也是最容易产生较大误差的电路。

 

    图A-2  惠斯通电桥