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发表于：2010-07-30 23:15:31

楼主

关于“4-20ma”的讨论
网上看到很多网友提出有关“4-20ma”的问题，综合大家提出的问题我做如下说明：
1、“4-20ma”是电流输送信号，它在微机及网络通讯之前就已存在。在没有数字量传送数据之前，它是仪器仪表对外，特别是远距离传送数据的最好方式。就到今天仍有使用价值，数字量信号对于远距离传送数据必需有中继站补充能量，而它不用，他可传送几公里或更长的距离，为什么？这里给大家解释一下：
模拟量传送信号只有两种：1、电压信号；2、电流信号。传送信号都是由导线完成的，导线是有电阻的，距离越长电阻越大，当它传送到终端负载（如显示表），在其上形成电压信号。这个电压信号，如是用电压信号传送过来的，由于导线电阻与负载电阻是串联的，导线电阻产生一定的电压降，必然使负载上的电压有损失，造成数据误差，故电压信号不适与远距离传送数据信号。而电流却不同，它是以电流传送的，导线电阻固然也产生电压降，但电流值不变，如负载侧选通用500欧姆电阻，该电流流过它，必然产生2-10V的电压值。不会产生数据误差。
2、电流输送信号为什么用“4-20ma”，而不用“0-20ma”呢？远距离传送数据信号，难免有导线断线的时候，如传送信号时，发生导线断开，而负载侧（指示仪表方）接收0信号，会误以为停止输送信号，造成显示或记录错误，如用4而不用0表示0输出信号，一旦出现0输出，立刻知道导线断了，从而可避免上述错误。那么不用4用其他数代表0输出？可以，但工业生产需要标准化，这是人们早已规定的。
3、PLC模拟量输入模块，要求输入信号通常为0-10V的电压信号，如进入PLC的是“4-20ma”的电流信号，应如何处理呢？方法有二：
（1）、做一块电路板，将4-20ma电流转换为0-10V电压。将4-20ma输入线接该板的对应输入端，将该扳的0-10V输出接PLC模拟块的对应输入端。
（2）、选一个阻值为500欧精密线绕电阻，与4-20ma输入线串联，电阻与输入线连接点接PLC的模拟量输入块的输入信号端，电阻的另一端接PLC的输入地即可。
这两种方法第二种最好，因为第一种，必须有一定的电路设计能力的人，才可完成，而且费工费时，编程时，也得进行运算。第二种只需一个电阻，进入PLC时已转换为2-10V的电压信号，编程时只要知道1V对应的转换数字量，就可推导出运算公式来进行编程。如：一电子称，其称重量程为 0-1000K g ，如模拟转换为：1V对应数字量为3200，那么2V对应的数字为6400,而10V对应的数字为32000，要将2-10V的数字量显示为0-1000Kg，其转换公式应为：1000*(WW-6400) / (32000-6400)。该转换公式的精度为 1Kg。
如编程者有电路设计能力，不妨可以这样做，设计一个将“4-20ma”的电流信号转换为“0-20KHz”的脉冲信号的电路板，直接将脉冲输出端接入PLC的高速计数器的计数输入端，采用定时采样计数方法，就可不用模拟量输入模块，这样可降低不少设备成本。
有一网友提出这样的求助：如何将0-20ma的电流信号转换为4-20ma的电流信号。这只能用硬件来完成，我给他画了这样的转换电路（见下图），现在把它有关注意的地方说明一下：该电路是由一个四运放集成块324和一个带温度补偿的6V稳压管2DW7B，及二只晶体管和几个电阻组成。其运放器的1脚输出电压应调到2V，这样0-20ma电流流过400欧电阻时，其电阻上端对地产生2-10V的电压信号，晶体管G1的发射极对地电压总和400欧电阻上端对地电压相等，而G1的集电极的2K 电阻上的电压与发射极的2K 电阻上的电压相等，当输入由0-20ma变化时，400欧电阻对地电压由2-10V 变化，G1的发射极对地电压也是2-10V 变化，G1的集电极对电源+24V电压也是2-10V 变化，G2晶体管发射极接入500欧电阻，使之集电极产生4-20ma的变化电流。这里要强调的是，图中400欧、500欧二个电阻要求阻值准确，而二个2K 电阻要求阻值相等，只有这样才可确保转换精确。根据网友提出的问题及我想到的就有这些，欢迎大家参与讨论。

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莫其麟

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发表于：2010-07-31 05:29:41

1楼

文章不错。

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wyb2866255

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发表于：2010-07-31 22:49:21

2楼

有一网友求助：如何将4-20ma电流，转换为0-10V电压量，这里我画出二个电路图，都可实现。供网友参考。注意，图中的625欧姆电阻阻值一定要准确，最好用精密线绕电阻，稳压管选用带温度补偿的稳压二极管（如2DW7B），图一用双运放358代替图二的晶体管9012，其好处不受温度影响，两个电路的元件的费用都不贵只需几元钱，如调的好，可确保转换精度。