什么是4-20mA控制回路？常见故障如何排查？

显示全部楼层 · 2024-3-28 20:15:05

工业过程中测试回路包括传感器输入、温度、压力、流量等。

被测量的过程变量被转化成信号传输到回路中的其它单元，例如显示器和控制器；接着控制器根据信号对过程进行控制，例如，对阀门等执行关闭或开启的动作。

控制回路可以是模拟量的，也可以是离散量。

4-20mA控制回路的构成基础要件

控制回路中的温度变送器和压力变送器
回路中的温度变送器通常通常测量的是过程介质，如流体等的温度值。

通常情况下：

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；

控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；

基于此温度值，控制回路会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：

传感器感知压力，又由变送器将信号转换为4-20mA信号；

控制器再将4-20mA信号反译为压力值；

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。

常见控制回路故障及原因

接线和端子的问题：坏的终端，绝缘问题，线路的腐蚀及污染等；

回路故障排查步骤
一. 验证4-20mA信号

用串联法或用毫安电流钳表测量4-20毫安信号

故障排查步骤：

二. 控制器I/O问题排障：4-20毫安回路排障(替代测试)

变送器替代测试是非常好的I/O故障分析方法，即使用测试设备输出一个标准信号来核对控制的输出。

故障排查步骤：

三. 电源供电问题排查

使用回路校验仪或多用表，测量回路供电电压。

故障排查步骤：

2.1 断开装置回路电源

2.2 将回路校准器或过程表的24V回路供电端连接在这个位置

2.3 如果此时问题得到解决，那么装置的回路电源可能有缺陷或者存在过载

四. 线路噪声排障

线路噪声产生的原因绝缘性能差、电缆屏蔽故障、接地回路故障、临界电源供电、布线错误等。

噪声信号的捕捉和确认可以通过带万用表功能的过程多用表，或者万用表、手持式示波表等设备来查找系统中是否存在交流信号。

在正常情况下，系统中应该只有少量的mV级的交流电压存在。

回路排障工具推荐

可被测量或被模拟输出的变量	测量和输出信号所用工具	技术人员需要查验哪些信息
测量4-20mA信号	万用表，回路校准器	测得的毫安数值是否为预计的数值？
输出4-20mA信号	回路校准器	I/O或者其他毫安输入设备是否正确工作？供电、布线和I/O是否正确工作？
测量24V回路电压	万用表	完整的24V供电是否可用？是否存在缺陷和过载的情况？
提供24V回路电压供电	回路校准器	对固定供电仪表的替代测试，检测回路供电是否要求？
输出0-10V，1-5V电压	具备电压输出的回路校准器或特定的毫安钳形表	I/O或者其他电压输入设备是否正确工作？
连续性测量	万用表，过程表，多功能过程校验仪	查找短路、不良端子、电阻连接线和错误布线

[西门子] 什么是4-20mA控制回路？常见故障如何排查？

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