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如何选择外测液位计的线制?
点击次数:75 发布时间:2018-12-14
  如何选择外测液位计的线制?
  随着科技的发展,外测液位计的技术也在不断更新,从之前的四线制,增加为现在的二线制多选;从之前的隔爆型,变成现在的本安型、SIL安全仪表型;从之前的单一标准型,到现在的紧凑型以及增强型,随着选择的增多,很多用户在选型时就出现问题了,对于仪表线制,究竟应该如何选择?本文就一篇来自网络整合编辑的文章,进行对比辨识,帮助大家正确认识仪表信号的“二线制、三线制、四线制”。
  1、三种线制的含义
  原文:两线制:“两根线既是电源线又同时是信号线,一般用于4~20mA信号传输”。
  辨识:“线制”是指仪表供电和标准信号传输采用的导线数。两线制是两根导线供电的同时传输4~20mA标准信号。非此标准信号不称为两线制。两线制供电能力为:4mA×24V-接收仪表功耗-线路损耗。
  原文:三线制:“是指一根线为电源正线,一根线为信号正线,一根线为电源负线和信号负线的公共线;一般用于1~5v信号传输”。
  辨识:三线制的三根线是:一根为电源线(通常为24VDC+),一根为信号线,一根为电源与信号的公共线,用于电压参考点和电流回路。当用两线制提供的功率不足以给仪表供电时,采用三线制方式,信号为4~20mA标准信号。
  1~5V信号只采用两根线即可。通常在4~20mA标准信号回路中串联250Ω电阻获得。
  原文:四线制:“指电源两根线,信号两根线。电源和信号是分开工作的。即在三线制的基础上,信号线有自己的地,不和电源线共地。自己的电流是总电流的一部分,且因为不和电源共地而相比三线制它的电流可能难于计算。”
  辨识:四线制信号的仪表是指:供电回路和信号回路各自独立,采用隔离电路分开,用于隔离的4~20mA标准信号。所以信号一定是隔离的,通常不接地。电源可以是24VDC,也可以是220VAC。220VAC供电的仪表一定是四线制。
  四线制并不是在三线制的基础上“信号与电源不共地”演变的,信号电流也不是总电流的一部分。电源电流是仪表额定功率与供电电源之比。
  2 、 三种线制的异同
  原文:二线制、三线制、四线制各自的优缺点
  辨识:三种线制是根据仪表供电需要选择的,并不可简单比较其优缺点。
  原文:二线制的优点是接线简单,只适用一般功率小的一次传感器,如:压变、差压变、温变、电容式液位计、射频导纳、电磁流量计、涡街流量计等。传感器本身用电由二线制中得到,是必影响其带载能力。
  辨识:二线制4~20mA信号是国际标准信号制,用于电动单元组合仪表、各种小功率变送器、传感器等。由于仪表通常采用24VDC标准供电电压,所以供电功率有一定限制。
  原文:三限制的优点是热电阻采取三线制接法,是为了打消衔接导线电阻惹起的丈量偏差。这是由于丈量热电阻的电路个别是不均衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻,其衔接导线(从热电阻到中控室)也成为桥臂电阻的一部门,这一部门电阻是未知的且随情况温度变更,形成丈量偏差。采取三线制,将导线一根接到电桥的电源端,其他两根分辨接到热电阻地点的桥臂及与其相邻的桥臂上,如许打消了导线线路电阻带来的丈量偏差。
  辨识:热电阻有二根线、三根线、四根线的不同接法,但不是标准信号,与三种线制的标准信号不一样,不能混为一谈!“是必”、“打消”、“丈量”、“衔接”、“部门电阻”、“分辨接到”、“如许”等用词错误!应为:势必、减少、测量、连接、部分电阻、分别接到、实现等等。三线制的用途是:当用于两线制提供的功率不足以给仪表供电时,采用三线制为仪表供电。
  原文:四线制的优点是由于是将电源和功率分开,所以本机的功率与信号是没有功率上的关联的,适用于大功率的的传感器,如超声波(由于其为了加大抗干扰能力,所以发射的功率会很大,所以此款产品选型时要尽量四线的,二线的一般抗干扰能力较弱),就不能作成2线的,只能是4线,分别是工作电源2个,输出2个。
  辨识:“将电源和功率分开”应该是“供电和信号分开”。“本机的功率与信号是没有功率上的关联的”的说法不准确!仪表额定功率是负载功率加上本机消耗功率,信号负载功率是包括在仪表额定消耗功率中的。“为了加大抗干扰能力,所以发射的功率会很大”这句话也不准确。超声波仪表消耗功率较大是为了获得较大的超声波探测信号的强度,使检测端获得足够的信号强度,得到较好的检测信号。“抗干扰”是一个范围较广的词,可以是电磁干扰、环境条件干扰、同类杂散信号干扰等。抗干扰措施是复杂的综合措施,也不是仅仅靠提高功率实现的。“电源2个,输出2个”应该是电源两线、信号两线。
  3 、一种线制只有一种接线方式
  原文:在传感器的大家庭中除了有两线制传感器,还有三线制、四线制传感器;不仅是传感器,像变送器、液位计,流量计等都有不同的接线方式……辨识:线制和接线方式是两码事,每一种线制只有一种接线方式。
  4、线制与干扰没有关系
  原文:二线制传感器与三线制传感器的区别?
  二线制与三线制 (一根正电源线,两根信号线,其中一根共GND)和四线制(两根正负电源线,两根信号线)相比,两线制的优点是:
  辨识:三线制是:一根电源线(通常为24VDC+),一根信号线,一根电源与信号的公共线。
  原文:(1)不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的更细的导线;可节省大量电缆线和安装费用;辨识:完全错误!两线制的优点是仅用两根导线完成供电和信号传输,节省导线。什么叫“寄生热电偶”?无论几线制都有线路电阻,两线制并不能减少线路电阻的影响。“温漂”是传感器的参数,不是线制的参数。
  原文:(2)在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会产生显著影响,因为干扰源引起的电流极小,一般利用双绞线就能降低干扰;二线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地;辨识:这句话含义不明确。即使电流源内阻很大,但信号负载是一定的(通常是250Ω)干扰信号也足以影响测量信号,不论导线电流大小,都会有影响,否则后面就不需要降低干扰的措施了。电磁感应产生的是电流,而不是电压。
  辨识:是否采用屏蔽线与二线制与三线制无关,与干扰环境有关,并不是“必须”用屏蔽线。一般地,标准信号导线在导线路径没有电磁场的情况下是不用双绞线的。“妥善接地”的说法并不准确,怎样才算妥善?
  原文:(3)电容性干扰会导致接收器电阻有关误差,对于4~20mA二线制环路,接收器电阻通常为250Ω(取样Uout=1~5V)这个电阻小到不足以产生显著误差,因此,可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远;辨识:干扰导致的是信号误差,不是“接收器”电阻的误差。干扰电流在250Ω信号电阻上产生的信号误差是不可小视的,因此才需要采取减少干扰电流的措施。电线长度比“电压遥测系统”的什么更长更远?
  原文:(4)各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等而造成精度的差异,实现分散采集,分散式采集的好处就是:分散采集,集中控制。
  辨识:这段话与线制无关,更不是二线制的特点。
  原文:(5)将4mA用于零电平,使判断开路与短路或传感器损坏(0mA状态)十分方便。
  辨识:4~20mA标准信号的4mA并不是“零电平”,二是测量的物理信号的起点,也就是测量信号的零点。比原来的0mA容易区别零信号、起始零点和线路故障。
  原文:(6)在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
  辨识:电涌防护器的安装与线制无关,有两线制、三线制、四线制的品种和不同防护需要的规格。防雷器件与防爆无关!
  5、信号线制与热电阻接线法不同
  辨识:信号线制是指仪表供电和标准信号传输采用的导线数。热电阻的引线根数是指接线方法。二者不是一回事儿,不能混为一谈。仪表的信号线制是固定的规格,不能改变。热电阻的引线根数可以根据需要采用。
  原文:二线制没有线路电阻补偿,配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。
  辨识:正确的说法是:热电阻二线接线法没有线路平衡补偿,会由于线路电阻引起测量误差。
  原文:三线制有线路电阻补偿,可以消除引线电阻的影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,其应用最广。
  辨识:正确的说法是:热电阻三线接线法有线路平衡导线,用于测量补偿,可以消除由于线路电阻引起测量误差。三线接线法并不是过程检测元件,后一句话意义不明确。
  原文:两线制传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值,由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高,用于测量精度要求不高的场合,并且导线的长度不宜过长。
  辨识:正确的说法是:热电阻二线接线法。
  原文:三线制:要求引出的三根导线截面积和长度均相同,测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥,铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻,将导线一根接到电桥的电源端,其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,当桥路平衡时,导线电阻的变化对测量结果没有任何影响,这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差,但是必须为全等臂电桥,否则不可能完全消除导线电阻的影响。采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差,工业上一般都采用三线制接法。
  辨识:正确的说法是:热电阻三线接法采用三根同样截面积和长度的导线,分别正确接入测量电桥的两个桥臂和供电端,用来消除线路电阻的影响。由于仪表的接线和应用都有说明书,并不涉及内部接线,所以正确按照说明书接线即可。
  6、热电阻接线法的区别
  原文:二线制热电阻与三线制热电阻、四线制热电阻的区别?
  辨识:热电阻没有信号线制,只有接线方法的不同。同一只热电阻可以采用二线、三线、四线等接线方法。
  原文:二线制没有线路电阻补偿,配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。
  三线制有线路电阻补偿,可以消除引线电阻的影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,其应用最广。
  四线制在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至PLC。这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,但成本较高,主要用于高精度的温度检测。
  辨识:准确的说法应该是:热电阻的二线、三线、四线接线方法。“作为过程检测元件”应为这种接线法。
  7、二线制变送器
  原文:二线制变送器与三线制变送器、四线制变送器的区别?
  实现二线制变送器必须同时满足以下条件:
  1.V≤Emin-ImaxRLmax
  变送器的输出端电压V等于规定的最低电源电压减去电流在负载电阻和传输导线电阻上的压降。
  2. I≤Imin
  变送器的正常工作电流I必须小于或等于变送器的输出电流。
  辨识:准确的说法应该是:变送器的正常工作电流就是变送器的输出信号电流。这是固有特点,不是条件。
  3. P<Imin(Emin-IminRLmax)
  变送器的最小消耗功率P不能超过上式,通常<90mW。
  式中:Emin=最低电源电压,对多数仪表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%为24V电源允许的负向变化量;Imax=20mA;
  Imin=4mA;
  RLmax=250Ω+传输导线电阻。
  原文:如果变送器在设计上满足了上述的三个条件,就可实现两线制传输。所谓二线制即电源、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,这两根电线既是电源线又是信号线。二线制变送器由于信号起点电流为4mA.DC,为变送器提供了静态工作电流,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。而且二线制还便于使用安全栅,利于安全防爆。
  辨识:只有1、3两个条件,如果是本安系统,还要减去安全栅上的电压降。二线制的定义不是“电源、负载串联在一起,有一公共点”,而是两根线供电的同时传输4~20mA标准信号,这两根电线既是电源线又是信号线。“信号联络”应为信号传输;“仪表电气零点”应为信号起始点。最后一句:“二线制还便于使用安全栅”不对!二线制、三线制、四线制都有相应配套的安全栅,用于本安系统,无所谓“便于”。
  8 、三线制变送器
  原文:有的仪表厂为了减小变送器的体积和重量、并提高抗干扰性能、减化接线,而把变送器的供电由220V.AC改为低压直流供电,如电源从24V.DC电源箱取用,由于低压供电就为负线共用创造了条件,这样就有了三线制的变送器产品。
  辨识:三线制仪表并不是由220VAC供电的四线制仪表演变而来,也并不是为了减小变送器的体积和重量,而是根据仪表需要的供电功率设计的。用24VDC供电的目的是减少220VAC供电的仪表,减少非安全电压供电。三线制仪表也并不因此比四线制仪表的抗干扰性能好。
  原文:从上面叙述可看出,由于各种变送器的工作原理和结构不同,从而出现了不同的产品,也就决定了变送器的二线制、三线制、四线制接线形式。对于用户而言,选型时应根据本单位的实际情况,如信号制的统一、防爆要求、接收设备的要求、投资等问题来综合考虑选择。
  辨识:仪表选型并不需要考虑线制问题,只需要根据所选的仪表线制正确接线。
  9、四线制变送器
  原文:由于4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制的普及和应用,在控制系统应用中为了便于连接,就要求信号制的统一,为此要求一些非电动单元组合的仪表,如在线分析、机械量、电量等仪表,能采用输出为4-20mA.DC信号制,但是由于其转换电路复杂、功耗大等原因,难于全部满足上述的三个条件,而无法做到二线制,就只能采用外接电源的方法来做输出为4-20mA.DC的四线制变送器了。
  辨识:仪表信号的传输一定是同一种规格的信号,否则信号接收仪表是不能接收和识别的,不是便于连接的问题。电动单元组合仪表也有四线制仪表,例如:DDZⅡ型仪表。四线制仪表多数是采用220VAC供电的仪表,或者需要供电功率较大的仪表。
  原文:四线制变送器如图二所示,其供电大多为220V.AC,也有供电为24V.DC的。输出信号有4-20mA.DC,负载电阻为250Ω,或者0-10mA.DC,负载电阻为0-1.5KΩ;有的还有mA和mV信号,但负载电阻或输入电阻,因输出电路形式不同而数值有所不同。
  辨识:从1980’年代,四线制仪表已经全部采用4~20mA标准信号,淘汰了0~10mADC信号制。除了热电偶信号是自生的mV信号外,没有mV类的标准信号。输出信号仪表的负载电阻就是信号接收仪表的输入电阻,是由信号接收仪表的输入电路和信号辨识需要而定的。大多数为250Ω,一般地,从50~750Ω,不可能为零。
  10、仪表的接线和信号的隔离
  原文:要指出的是三线制和四线制变送器输出的4-20mA.DC信号,由于其输出电路原理及结构与二线制的是不一样的,因此在应用中其输出负端能否和24V电源的负线相接?能否共地?这是要注意的,必要时可采取隔离措施,如用配电器、安全栅等,以便和其它仪表共电、共地及避免附加干扰的产生。
  辨识:仪表接线应该按照使用说明书接线,不能随意。也不需要注意“共地”等问题。仪表的共地有特定的含义,不是仪表电源和信号的“共地”和线制问题。隔离措施是采用隔离器,不是配电器和安全栅。隔离式安全栅有隔离作用,但主要目的是构成本安系统。采用隔离措施并不意味着与其它仪表“共电”、“共地”,这是另外一个大的话题:隔离器的应用。
  11、信号线制不可改变
  原文:那么既然有二线制、三线制和四线制之分,那么这些接线之间,可以互相更换接线方式吗?下面一起看看,如何二线改四线,四线改二线?
  从上述可知各种线制变送器都能存在,那总是有存在的理由,否则就不会有那么多的线制了,由用户来改动线制是很困难的,再者实际意义也不大。
  辨识:仪表设计定型成为产品,线制就是固定的规格之一,不可改变。不同的线制有不同的用途,这是仪表本身设计时考虑的问题,不是仪表使用考虑的问题。仪表使用只需要按照说明书接线。
  原文:如果要把传输信号为0-10mA.DC的四线制变送器改为二线制,首先遇到的问题,就是其起始电流为零,在电流为零状态下,变送器的电子放大器是无法建立工作点的,因此将难于正常工作。如果用直流电源,并保证仪表原来的恒流特性,当变送器在负载电阻为0-1.5KΩ时,与其串联的反馈动圈电阻2KΩ左右,当输出为10mA时,这两部分的电压降将大于24V,也就是说用24V.DC供电,负载为0-1.5KΩ时,要保证恒流特性是不可能的,也就谈不上用两线制传输了。
  辨识:仪表定型生产时,信号规格就是一定的了,使用者是不能改变的。改变已有仪表的线制没有任何意义,也不可能改变。任何试图改变都是徒劳的。
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