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    4-20MA電流信號(hào)接PLC電子稱工作原理
    瀏覽次數(shù):5963發(fā)布日期:2014-04-10

    4-20MA電流信號(hào)接PLC電子稱工作原理

    模擬量信號(hào)輸出電子稱原理,0-10V電壓信號(hào),0-5V電壓信號(hào)輸出

    在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),用一個(gè)儀表放大器來完成信號(hào)的調(diào)理并進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸,會(huì)產(chǎn)生以下問題:*,由于傳輸?shù)男盘?hào)是電壓信號(hào),傳輸線會(huì)受到噪聲的干擾;第二,傳輸線的分布電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降;第三,在現(xiàn)場(chǎng)如何提供儀表放大器的工作電壓也是個(gè)問題。

     

    為了解決上述問題和避開相關(guān)噪聲的影響,我們用電流來傳輸信號(hào),因?yàn)殡娏鲗?duì)噪聲并不敏感。4~20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號(hào),用20mA表示信號(hào)的滿刻度,而低于4mA高于20mA的信號(hào)用于各種故障的報(bào)警。

     

    4~20mA電流環(huán)有兩種類型:二線制和三線制。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)需要通過長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)器件如閥門等時(shí),一般采用三線制變送器,這里XTR位于監(jiān)控的系統(tǒng)端,由系統(tǒng)直接向XTR供電,供電電源是二根電流傳輸線以外的第三根線。二線系統(tǒng)是XTR和傳感器位于現(xiàn)場(chǎng)端,由于現(xiàn)場(chǎng)供電問題的存在,一般是接收端利用4~20mA的電流環(huán)向遠(yuǎn)端的XTR供電,通過4~20mA來反映信號(hào)的大小。

     

    4~20mA產(chǎn)品的典型應(yīng)用是傳感和測(cè)量應(yīng)用,。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有許多種類的傳感器可以被轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流信號(hào),TI擁有一些很方便的用于RTD和電橋的變送器芯片。由于TI的變送器芯片含有通用的功能電路比如電壓激勵(lì)源、電流激勵(lì)流、穩(wěn)壓電路、儀表放大器等,所以可以很方便地把許多傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)化為4~20mA的信號(hào)。

     

    電橋傳感器的大多數(shù)應(yīng)用是用于測(cè)量壓力。在一個(gè)實(shí)際電路中,如果惠斯登電橋每條臂上的電阻為2k ,那么無論從激勵(lì)電壓端或差分輸出端看進(jìn)去,它的等效電阻都是2k 。在沒有壓力的時(shí)候,它的電橋是平衡的,輸出電壓為0。當(dāng)施加壓力時(shí),由于電橋失衡,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)差分電壓,差分電壓便會(huì)反映這個(gè)壓力的大小。

     

    滿度和色調(diào)是壓力傳感器的兩個(gè)主要技術(shù)指標(biāo),現(xiàn)實(shí)世界里使用著的傳感器都存在著一定的非線性,它的輸出電壓會(huì)隨著溫度的變化而變化。輸出電壓隨溫度的變化不是線性的,滿度和色調(diào)都具有這種性質(zhì)。

     

    4~20mA的傳感器信號(hào)調(diào)理解決方案

    4~20mA電流環(huán)在結(jié)構(gòu)上由兩部分即變送器和接收器組成,變送器一般位于現(xiàn)場(chǎng)端、傳感器端或模塊端,而接收器一般在plc和計(jì)算機(jī)端,它一般在控制器內(nèi)。

     

    二線制4~20mA電路應(yīng)用,其工作電源和信號(hào)共用一根導(dǎo)線,工作電源由接收端提供。為了避免50/60Hz的工頻干擾,采用電流來傳輸信號(hào)。二線制方案需要考慮的主要問題:確定所用接收器的數(shù)量,當(dāng)有多個(gè)接收器時(shí),它將要求變送器擁有一個(gè)較低的工作電源電壓。另外一種考慮是降低回路電流在接收端的壓降。

     

    二線制方案設(shè)計(jì)需要考慮:

    (1)電路環(huán)中的接收器的數(shù)量:更多的接收器將要求變送器有較低的工作電壓; (2)變送器所必需的工作電壓要有一定的余量;

    (2)決定傳感器的激勵(lì)方法是電壓還是電流。

     

    圖2為TI提供的帶有電壓調(diào)節(jié)和參考電路的二線制方案。圖中XTR115/116是用于4~20mA信號(hào)的精密的信號(hào)轉(zhuǎn)換器,它包含有5V電壓的穩(wěn)壓電路,可以向外部電路供電。一個(gè)精密的片上基準(zhǔn)電壓可以用于電壓偏置或者傳感器的激勵(lì)。

     

    三線制4~20mA電路在設(shè)計(jì)上是由變送器端提供工作電源,為避免50/60Hz的工頻干擾,采用電流來傳輸信號(hào)。XTR調(diào)節(jié)器和現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)載共用一個(gè)地接。方案設(shè)計(jì)需要考慮:

     

    (1)電流環(huán)路中的接收器的數(shù)量;

    (2)更多的接收器要求變送器擁有更高的工作電壓;

    (3)保證變送器所必需的工作電壓,并應(yīng)該有一定的余量。

     

    TI提供的三線制的變送器應(yīng)用方案如圖3所示,圖中XTR110是一個(gè)用于模擬信號(hào)傳送的精密的電壓-電流轉(zhuǎn)換器,它可以將0~5V或0~10V的輸入電壓直接轉(zhuǎn)換到4~20mA、0~20mA、5~25mA的輸出信號(hào)。XTR110含有精密的電阻網(wǎng)絡(luò),以適應(yīng)不同的輸入輸出要求。一個(gè)10V的電壓參考可以用于驅(qū)動(dòng)外部電路。

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