浅谈为什么电流信号是4~20mA的原因与其优点

4~20mA.DC（1~5V.DC）信号制是国际电工委员会（IEC）过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4~20mA.DC，联络信号采用1~5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。那么为什么标准信号要定为4~20mA呢？ 来和大家讲讲其中的原因。

一．远传信号用电流源优于电压源的原因

因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大时，如果用电压源信号远传，由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，而用恒电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。

 

二．信号最大电流选择20mA的原因

最大电流20mA的选择是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。安全火花仪表只能采用低电压、低电流，20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯，非常安全；综合考虑生产现场仪表之间的连接距离，所带负载等因素；还有就是功耗及成本问题，对电子元件的要求，，供电功率的要求等因素。

 

三．信号起点电流选择4mA的原因

4~20mA变送器两线制的居多，两线制即电源、负载串联在一起，有一公共点，而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。为什么起点信号不是0mA？这是基于两点：

1．变送器电路没有静态工作电流将无法工作，信号起点电流4mA.DC就是变送器的静态工作电流。

2．同时仪表电气零点为4mA.DC，不与机械零点重合，这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。

 

信号发生器能够输出和测量4-20mA信号

四．电流信号（4~20mA信号）的优点

1.电流信号适合远距离传输，因为电流信号不受导线电阻的影响，而电压信号在导线本身具有电阻的情况下会分压，导致测量不精准。一般4~20mA最远传送距离控制在100m以内，再远则建议使用数字信号（485通讯）

2.电流信号一般采用两线制，电压信号一般采用三线制，相比之下，两线制比三线制节省材料，降低成本。

3.相对于现场工况比较复杂的，电流信号抗干扰的能力相比电压信号更强。在有干扰的工况下，建议用户选择4~20mA信号。

4.电流信号可以适当超出量程的范围，输出不精准信号，如量程为1MPa，输出4~20mA的压力变送器，在超量程时可以输出24mA。

而电压信号，则要根据供电不同而有些许不同。如量程为1MPa，输出0~10V的压力变送器，当供电为9V时，则无法输出9V以上信号。

5.当导线材质不一样的时候（如铜，镍），一般会产生磁场，对精度要求较高的场合电压信号会有误差，电流信号不会有。
编辑：lyn