1、选用屏蔽电缆：信号电缆最好用质量较好的屏蔽电缆，以防止电磁干扰，减小信号失真，且要注意屏蔽层只能一端接地；
2、选用较粗的电缆：一般来说传输越远，模拟信号的摔减愈大，故信号传输距离远时，选用较粗的电缆；

3、正确接线：接线在一个系统中应选择电位最低的一点作为信号的公共点，在电力仪表中，24V电源的负线电位最低，它就是信号公共线。因此在电流传送的一对信号线中，其电位较低的一根，即信号负线应在发送仪表的输出处与24V负线相连。如果接线错误或漏接而造成信号负线浮空而引入了干扰。

4-20mA信号传输有困难，那就考虑直接使用带通讯接口的。不过这个可能由于现场仪表或传感器的局限性很难做到推倒重来的。

选择好信号电缆是必须的，双绞屏蔽电缆是起码的，质量好的屏蔽双绞线都是20元左右，不会几元钱能买得到的。既然电缆有问题，那就可以考虑使用信号放大器，不过电源是个问题，如果电源方便的话，信号放大器就是不错的选择啦。

4-20mA信号是DDZ-Ⅲ和S系列仪表的标准电流信号，其传送距离在仪表最低供电电压22.8V时，使用1.5平方毫米导线或电缆时的有效传输距离不小于2626米，其中DDZ-Ⅲ系列电容式压力、差压变送器的有效传输距离最大，可达12000米。但如果干扰严重，通过如此长距离传输后，有效信号很可能被干扰信号淹没，而造成很大的测量误差，因此，在需要长距离传输4-20mA信号时，一般采取如下的措施防止长距离传输的干扰：

⒈使用屏蔽电缆或双层屏蔽电缆。使用屏蔽电缆时，屏蔽层的电位是关键，对于单屏蔽层电缆一般采取单端接地的方式处理；对于双屏蔽层电缆采取内层屏蔽层配电器端单端接10V电位（与24V直流供电电源共地）或接地，外层屏蔽层双端接地处理。

⒉对于爆炸性环境的现场仪表需要4-20mA信号远距离传输时，尽量不采用齐纳安全栅，因为齐纳安全栅有140Ω的内阻，极大的减少了可用导线电阻的范围，缩短了传输距离且易引入干扰。

⒊选择负载电阻较大的现场仪表或增大导线截面积。如：压力、差压变送器，如果选择电容式的，则其负载电阻为600Ω，去掉后级链接的具有标准电阻250Ω的仪表的内阻250Ω，仍然具有350Ω的导线电阻，再根据需要的传输距离计算导线的截面积，一般按0.850的系数选择用于一般型DDZ-Ⅲ系列仪表电缆，按0.618的系数选择带HART智能型DDZ-S系列仪表电缆。而矢量型或差动变压器式压力、差压变送器的负载电阻只有410Ω，去掉250Ω后，就只有160Ω了，如果再选取带现场指示型的产品，还要去掉10Ω，如果和电容式使用相同截面的导线，传输距离就要小很多。

⒋防低电平导线浮空接线。在DDZ系列电单仪表中，24V电源的负极，被定义为低电平线，因此一般将其作为信号公共线。在4-20mA电流传送的一对导线中，信号的负极线应在发送仪表的输出处与24V负极线相连。如果接线错误或漏接而造成信号负极线浮空，将引入干扰。

⒌信号隔离器接力法。如果需要的传输距离很远，则可以使用在中间增加信号隔离器或隔离式安全栅隔离接力的方法延长传输距离。这样做的好处是可以使用标准的1.5平方毫米屏蔽电缆，而且抗干扰能力强。

⒍适当提高电源电压。很多DDZ系列电单仪表的现场单元支持高至40V的供电电压，因此，在条件许可的情况下，提高4-20mA信号传输距离的一个低成本措施就是提高电源电压，但必须注意现场单元的最高电源电压极限。

一般的生产设备内的仪表的布线都不会很长，也就几百米，既是是很近的几十米，其信号传输也要考虑现场的干扰，由于现场机泵的运转、设备震动及各种用电设备的干扰也要使用屏蔽电缆，为了保证使用的时间和容量现在的仪表电缆大都是带屏蔽的1.5的标准电缆。

若不同分区相连，如别的设备要进入主控室显示，如果分区中的仪表较多，可在分区内设置分控站，把信号转换后通过网络、无线电或各种能够远距离传输的媒介进行传输，以此来减少信号的衰减、干扰和电缆使用数量及布线的繁琐。

若现场只有几个仪表或数量不多的参数信号需要远距离传输到控制站，几个可仪表在选型中可选用带总线形式，通过总线访问，这样处理后的数值信号，在传输中会减少干扰，适合分布分散的灌区仪表，这样的仪表参数变化缓慢，控制简单，通过总线访问能够满足要求。

如现场只有一块表或各仪表之间分布较远需要远传至很远距离，如不同厂的蒸汽贸易，采油厂的数据传输，可选用无线传输形式。

若现场仪表参数不参与控制，且工艺要求不严，也可使用就地显示功能，仪表使用电池供电，工艺人员现场抄表。

1：最好直流信号传输，电缆最好选用密度80%以上屏蔽的双绞线 。

2：传输距离远就需要24VDC功率稳定，保障屏蔽单点接地，避免信号地浮空，同时将铜芯换粗。

3：防止干扰还应当：电缆加屏蔽防波套、.桥架上做屏蔽层，缠绕金属带（铝带、铜带、但均须可靠接地等。

在工程设计实践中,经常遇到现场仪表距离控制室或信号接收设备有相当远的距离,但是没有明确的标准表明,到底多远距离是信号传输的极限,这决定设计中是否要考虑就地控制室或控制盘柜,这将影响投资以及整体设计方案,该文旨在对此问题进行分析,以期对解决该类问有所帮助。
1 　制约信号传输距离的因素
对于一个完整的信号回路,构成的主要环节为现场仪表、电缆、控制室内的接口设备,其他制约传输的因素还有仪表的信号类型、防爆要求、信号干扰等,下面从各环节加以分析。
1. 1 　现场仪表
对于仪表本身,正常工作的条件是必须满足最小工作电压,即由控制室供出的电压经过线路的衰减后到达仪表的电压值必须大于仪表的工作电压,这是仪表正常工作输出或接受信号的最小要求。
1. 2 　控制室内的接口设备
该类接口设备为安全栅、隔离器、二次显示仪表、DCS 卡件或给现场仪表供电的电源等,接口设备多放置于控制室内,少数可能放置于现场控制柜,其工作环境及供电均很容易满足,接口设备的工作状态不是制约信号传输的主要因素,其带负载的能力不同将影响信号的传输距离。
1. 3 　仪表信号的类型
常见的典型信号为模拟量信号4～20 mA ,开关量信号,该类信号传输时的衰减将受到电缆长短的影响,所以距离需相对短。有些仪表或接口设备可以输出或接受数字量信号,例如: Modbus ,各种总线信号,罐区液位计或智能电动执行机构的智能协议等,在信号协议规范的约束下,允许传输的理论距离最大可达到数千米。
1. 4 　电缆的选择
在工程设计确定现场仪表安装位置之前往往就已经选定了现场仪表及控制系统,电缆的选择就成为制约信号传输的关键环节,电缆的电阻参数、电感参数、电容参数直接与距离成比例,且成为制约信号传输的直接因素。
1. 5 　本安回路的防爆要求
本安设计中需要对回路中各参数进行匹配,其中与传输距离相关的参数是电缆的参数,该参数必须满足匹配条件,说明如下(仅说明与距离传输的相关项) 。表征设备具有本安性能的主要参数: 本安设备最大内部等效电容Ci ,最大内部等效电感Li 。表征连接电缆本安性能的基本参数: 电缆最大允许分布电容CC ,最大允许分布电感LC 。
CC = CKL
LC = L KL
式中　CK —电缆的单位长度分布电容; L K —电缆的单位长度分布电感;L—实际配线长度。表征关联设备—安全栅本安性能的基本参数:关联设备在故障状态下允许的最大外部电容C0 和最大外部电感L0 ;本安系统的组合条件: 连接电缆长度的分布参数必须同时满足CC ≤C0 - Ci 和LC ≤L0 - Li 的关系。由以上约束条件可见,电缆的Ci 及Li 将随距离增加而成比例加大,而本安系统不允许Ci 及Li无限制地增加,也就是说本安的防爆要求也成为制约信号传输距离的因素。
2 　理论计算仪表的最远传输距离
在工程设计中,本安类仪表所占的比重较大,控制室内的典型接口设备又多为隔离式安全栅,以下针对较为典型的仪表组合,例如: ABB 的变送器、Fisher的阀门定位器、ASCO 的电磁阀、P + F 的安全栅、电缆(1. 5 mm2 ,PVC 绝缘、PVC 护套,铜芯多股对绞屏蔽电缆, 电阻R ≤12. 3Ω/ km; CK ≤250 pF/ m(1 kHz 导体之间) ,400 pF/ m(1 kHz导体与屏蔽层之间) ;L K =40μH /Ω) ,对最远传输距离进行具体的理论计算,因为实际使用中,各厂家的仪表参数差别并不是很大,所以该数据有一定的代表性。
2. 1 　考虑本安防爆的距离约束
本安防爆的距离约束见表1 所列。

　　由表1 可见,仅考虑本安防爆的约束,针对大多数类型的仪表,最远的理论传输距离大约1 km多一点,如果电缆使用本安电缆,则理论距离将更长。
2. 2 　考虑仪表最小工作电压
典型的ABB 的变送器的最小工作电压为13. 3 V DC , Rosemount 的3051 变送器的最小工
作电压为10. 5 V DC , 安全栅的输出电压按24 V DC计算, 电缆上允许的最大压降: 24 -
13. 3 = 10. 7 (V DC) ,正常工作时回路的最大电流为20 mA ,则电缆允许的最大电阻: 10. 7/ 0. 02 =535 (Ω) , 可推算截面为1. 5 mm2 电缆的允许最大
敷设距离:
535Ω/ (12. 3Ω/ km ×2) = 21. 7 km。
由上可见,仅考虑仪表最小工作电压的约束时,电缆最远的理论传输距离为21. 7 km。在实际
使用中用到1. 1 km 左右,截面1. 5 mm2 ,中间接线箱接线。ABB 的变送器, P + F 的安全栅,实测工作电压约为17～21 V ,变送器工作正常。
2. 3 　考虑仪表信号的类型
当前的智能仪表除能够提供普通的模拟量4～20 mA 外,也可以提供Fieldbus 总线协议,当合理采用总线电缆,理论传输距离可以达到数千米,有些仪表例如智能雷达控制总线、智能电动阀控制总线等均可以达到理论上数千米的传输距离。
2. 4 　考虑电缆的影响
当信号在电缆中传输时,因为传输路径中周围干扰源的存在,例如电气电缆或变压器等,可能因为电磁干扰而导致信号的偏移。这对于上节提及的数字信号影响尤为明显,而且相当难以量化。在实际使用中,去电气的继电器触点因为出现超过800 mH 电感的存在,导致触点信号检测延迟,甚至动作失误的可能性。电缆的分布电容严重影响数字信号的波特率。例如Rotork 的Packscan 协议对电缆的电容与信号波特率之间有严格对应关系,在实际使用中,15个电动头,1 km 左右的距离,1. 5 mm2 的普通电缆很难将电容降至满意的程度,而且受天气影响也很大,最终只能以降低波特率,增加扫描时间来实现稳定的信号传输。对于Smit h 流量计使用的Canbus 总线,普通电缆电容根本没有办法满足高波特率的信号传输,1 km 左右的距离无法通信。经过现场检验,电缆的分布电容也不是简单地根据电缆参数计算那样稳定。
3 　针对各环节的解决方案
3. 1 　现场仪表
由以上分析可以看出,为增加单体信号的传输距离,在输出电压不变的条件下,选择本安仪表时尽量选择工作电压偏低的仪表,尤其是用于安全联锁场合的电磁阀,更是应当有针对性地核算功耗及启动电压。
选择非本安防爆类型的仪表,该类仪表不用考虑本安系统的电缆距离限制,但是根据现场仪表的功耗,可适当尽可能提高外供电工作电压的等级,例如选用220 V DC 供电,电磁阀选用48 V DC 供电等,允许在较长的电缆上降一部分电压,但是需注意核准该类仪表的输出带载能力。在工程实践中验证: 220 VAC 供电的伺服液位计等, 4 ～20 mA信号传输距离都可达到1～1. 2 km 左右,很稳定.
选择智能类型的仪表,可以考虑改变信号的类型(例如总线类型或使用光缆接口设备) ,达到增加传输距离的目的,这可以用于个别仪表在远距离特殊布置或使用其他方案性能价格比不经济的场合。
3. 2 　控制室内的接口设备
结合以上分析,对于本安系统的设计,接口设备为安全栅。若使用齐纳式安全栅,则不能对外供电,其设备相当于在回路中串入一个电阻;而DCS卡件对现场仪表供电,一般的DCS 模拟输入实际为1～5 V ,相当于又在回路中串入250Ω 的电阻,这样留在电缆上的允许压降就小了很多。为增加回路上电缆的允许压降,应尽量选用隔离式安全栅,直接对现场变送器供电,可以增加信号传输距离。对于非本安仪表,典型接口设备为DCS 的卡件,一般没有太多可选择的余地。
3. 3 　电缆的选择
在所有制约信号传输距离的因素中,电缆是最直接的因素,因为其他设备的参数均不随距离变化。为减少线阻,可以选择公称直径尽可能大一些的电缆,工程上1. 5 mm2 电缆为较为通用的选择,个别距离较远的场合,例如800～1 100 m 的传输距离,也用到了2. 5 mm2 的电缆,实践验证没有问题。
对于本安系统,有些电缆厂家有针对性地设计了本安电缆,尽可能地减少了电缆的单位长度分布电容、电感和阻抗,使用该类电缆,可以减少电缆造成的传输距离瓶颈。
光缆也是很好的传播媒介,使用光缆后,距离往往能够达到数公里远,这需要在现场仪表和接口设备中间增加信号转换设备。
对于2. 4 节中所述Canbus 总线问题则可选用专用的通信电缆例如波登电缆,极大地降低了电缆的分布电容,采用了极好的屏蔽以抗干扰,现场使用效果很好,甚至使Canbus 信号传输超过了900 m ,但是该类电缆价格较昂贵,应考虑与其他方案的性价比较,例如使用总线中继器方案等。
3. 4 　抗干扰的考虑
信号偏移的影响随干扰的距离增加而加强。例如,仪表与电气电缆并行距离越长,所受的干扰就越大,设计规范要求仪表电缆距离电气电缆有最小距离,而且在必须交叉时也要垂直交叉。仪表的电缆生产时要做到总屏蔽加分屏蔽,安装敷设时置于钢制槽盒或钢制保护管内,钢制槽盒及保护管要做好接地,这样可以最大限度地减少干扰,增大信号传输距离。使用光缆介质将最大限度降低路径中电磁场的干扰,对于强干扰场合是非常好的解决方案。
4 　结束语
笔者在工程设计的实践中经常遇到信号远距离传输的问题,现将部分经验总结如下,供参考。对于全厂性项目,各装置距离管理中心(例如中心控制室或管控中心) 距离可能很远,信号普遍存在远距离传送问题,这时需要在各装置就地规划卫星控制室,设置系统的就地机柜间加光缆解决。就地机柜间的造价也很高,其数量宜根据装置布置平面分析,考虑布置于靠近密集仪表分布的安全区域。
　对于少量的位置相对集中的远距离信号,就地控制室的造价较高,在安全许可情况下,可以考虑使用远程IO 等中间接口设备,尤其是镜像型远程IO ,输入是模拟信号,输出也是模拟信号,中间通过光缆连接,对于处理改造项目个别远距离传输问题时相当灵活。对于单体仪表的远距离传输的解决,最直接的办法是将该仪表的连接电缆适当加粗, 例如2. 5 mm2 等,以减小电缆的压降,也可以将该仪表选型为特殊仪表,例如可以传输光信号的类型等,或将该仪表改为隔爆型,外供电的电压等级提高至220 VAC 等都是工程上常用的解决方案。这里需要说明的是,以上的理论计算仅是判断传输距离是否可行的参考,不可以“卡边”,应留有相当的裕量,在实际施工过程中,往往存在很多随机的或不确定的因素。例如接线箱的接触电阻、电缆敷设路径中的电磁干扰、环境中湿度对分布电容的影响等,很多DCS 厂家推荐的实际传输距离不宜超过600 m ,某些机组的探头因为信号类型衰减的原因,传输距离更小,可能低于300～400 m ,尤其要引起注意, 以上经验供设计同行借鉴。

……电流在回路里传输，有多少电流从变送器的“－”端流出，就会有多少电流，从变送器的“﹢”端流入。……

1、“电流在回路里传输，有多少电流从变送器的“－”端流出，就会有多少电流，从变送器的“﹢”端流入。”，非常正确！适用任何情况；

2、例如：电流回路里的负载电阻，大于规定值，“电流在回路里传输，有多少电流从变送器的“－”端流出，就会有多少电流，从变送器的“﹢”端流入。”！

3、例如：电流回路里的负载电阻，大于规定值很多，使回路电流减小很多的情况下，“电流在回路里传输，有多少电流从变送器的“－”端流出，就会有多少电流，从变送器的“﹢”端流入。”！

……  所以，只要电流回路里的负载电阻，小于规定值，那嘛电流传输，是不会衰减滴， 行话叫：“木有线阻损失”……

4、“所以，只要电流回路里的负载电阻，小于规定值，那嘛电流传输，是不会衰减滴， 行话叫：‘木有线阻损失’……”，就是个错误的结论！

5、电流信号，对传输回路的电阻、负载电阻的大小非常敏感，传输回路的电阻、负载电阻的大小直接影响信号电流的大小！

6、所以对电流信号的回路电阻、负载阻抗有很严格的范围规定，‘木有线阻损失’的说法是骗人的说法！

7、不管信号是电流信号，还是电压信号，信号最大功率的传输条件是一样的，即阻抗匹配；

8、由于电信号在导线电阻上的热能损失，与电流的平方成正比，所以远距离信号传输适用高电压信号，不适宜用电流信号；

一、4~20mA电流环工作原理 　

  　在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

　　为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

 　　4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。

 　4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用，见图1。在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号，TI拥有一些很方便的用于RTD和电桥的变送器芯片。由于TI的变送器芯片含有通用的功能电路比如电压激励源、电流激励流、稳压电路、仪表放大器等，所以可以很方便地把许多传感器的信号转化为4～20mA的信号。

……在一个系统中应选择电位最低的一点作为信号的公共点，……

1、什么是“信号的公共点”？

2、我的理解就是参考点，就是“地”；

3、参考点的选取，是任意的，一旦确定，系统各点点位确定；

4、在直流系统中，正极或负极都可以作为参考点，即我们平时说的负极搭铁还是正极搭铁；

5、说电位低的作公共点，干扰少，是没有道理的！

6、但是在两个系统之间，信号连接时，一定要明白信号的两端的接地端，要一致；

7、但是在两个系统之间，信号连接时，一定要明白信号的两端的接地端，要一致，即信号的一端的接地端与信号的另一端的接地端是一条线的两端；

8、但是在两个系统之间，信号连接时，一定要明白信号的两端的接地端，要一致，例如：

1）一个系统的输出信号用红、黑 两条线输出，其中黑线是接地端；

2）另一个系统的信号输入端有一个接地端、一个非接地端；

3）那么信号的红线还是黑线与这个系统的两个输入端怎么相连接？

4）当然是黑线与这个系统的两个输入端的那个接地端相连接， 当然是红线与这个系统的两个输入端的那个非接地端相连接；

9、而不是看什么电位的高低！！！

。

1、楼上总结滴，干净利落 清晰明了 木有一字废话

2、老师、学生 做好笔记

3、嘻嘻嘻嘻

4-20MA电流信号在传输中不会有损失么，偶不明白，电缆的电阻对其电压有无压降，距离远的话，到达变送器的电压值会达不到要求，且电缆的电阻不是也产生电流么，电阻的增加会导致所带负载的下降，再者越远的距离其不确定性越多，包括各种干扰、所以长距离的传输对电流信号是有影响的。

。

1、信号传输的越远，信号受外界干扰的可能性越大；但这和信号有木有衰减，是两码码事，呵呵

2、嘿嘿，就一个电流回路，木有分流通道，嘿嘿，即使流出变送器滴电流想衰减，它又能跑到哪里去呢？嘻嘻嘻

3、回路里滴总电阻的大小，线阻滴大小，只是会影响落在变送器上滴端电压的大小，

               只有当回路里滴总电阻，小于15楼djgxy网友舌的那个“R”时，

                       变送器上滴 端电压，才会高于“变送器允许的最低供电电压”

4、舌来舌去，就是舌咧个，初中课本里讲滴欧姆定律

        呵呵

        嘻嘻嘻嘻

4、“所以，只要电流回路里的负载电阻，小于规定值，那嘛电流传输，是不会衰减滴， 行话叫：‘木有线阻损失’……”，就是个错误的结论！

5、电流信号，对传输回路的电阻、负载电阻的大小非常敏感，传输回路的电阻、负载电阻的大小直接影响信号电流的大小！

6、所以对电流信号的回路电阻、负载阻抗有很严格的范围规定，‘木有线阻损失’的说法是骗人的说法！

。

刘老师真能瞎掰，，，嘻嘻嘻嘻嘻，，，

。

1、djgxy网友教导俄们：“两线制4～20mA输出型变送器的带载能力，按 R＝50×（V－u）计算”

              这个公式计算的“R”，就是“V”激励情况下，变送器允许的最大负载电阻

              只有当，回路里的负载电阻，≤R 时，变送器的输出电流，才会和被检测量，呈线性对应关系

2、满足≤R 这一应用条件，，，电流在回路里转悠，电流大小只与被检量大小有关，

               回路电阻又不分流，嘻嘻嘻，电流咋嘛损失鸟？~~~~~~~~~~~~

3、当出现回路负载电阻r ＞R 的情况时，由于电流回路，得遵守欧姆电路，即V－u＝I×r ，

       那嘛变送器所能输出的最大电流，就达不到20mA咧，最大只能输出（V－u）÷r    mA

4、这就是舌，，，俄们都是小乌龟，，，

               而你比较牛，你大牛牛硬上弓，你敢r ＞R 滴的使用变送器，让r来“影响信号电流的大小！ ”

                嘻嘻嘻嘻

                那嘛时不时，变送器这条小裤衩，就就就，就会被你的大牛牛，蹂躏滴开裆裂缝儿~~~~~~~  

5、嘻嘻嘻嘻

……就一个电流回路，木有分流通道，嘿嘿，即使流出变送器滴电流想衰减，它又能跑到哪里去呢？……

1、二王说的理论是电流源理论，即信号源可以看作电流源的情况；

2、什么样信号源，可以看作电流源？