什么是4-20mA控制回路？常見故障如何排查

什么是4-20mA回路？它是如何工作的？
工業過程中測試回路包括傳感器輸入、溫度、壓力、流量等。
   
被測量的過程變量被轉化成信號傳輸到回路中的其它單元，例如顯示器和控制器；接著控制器根據信號對過程進行控制，例如，對閥門等執行關閉或開啟的動作。
控制回路可以是模擬量的，也可以是離散量。

                                    4-20mA控制回路的構成基礎要件

24V電源供電
變送器控制4-20mA信號使其與過程變量成比例變化
指示器將4-20mA信號轉化為相應過程變量
指示器或控制器I/O輸入電阻250Ω分流器生成1-5V輸入信號（歐姆定律：電壓=電流*電阻，4-20 mA X 250 ohms = 1-5V）

                                  控制回路中的溫度變送器和壓力變送器

回路中的溫度變送器通常通常測量的是過程介質，如流體等的溫度值。
通常情況下：
它們將熱電偶或熱電阻傳感器的溫度信號轉換為4-20mA信號然后再輸出；
控制器再將4-20mA反譯為具體的溫度值；
基于此溫度值，控制回路給實現對過程終端控制元件的控制。
同樣，控制回路中的壓力變送器，通常用來測量過程介質的壓力值：
傳感器感知壓力，又由變送器將信號轉換為4-20mA信號；
控制器再將4-20mA信號反譯為壓力值；
控制器根據壓力值，給閥門發送指令，控制閥門開度實現安全閥控制，確保容器不產生危險壓力。

                                       常見控制回路故障及原因

接線和端子的問題：壞的終端，絕緣問題，線路的腐蝕及污染等；
回路電源：噪音干擾、過壓等問題都可能導致回路工作的不正常；
控制系統I/O卡件故障；
變送器；
傳感器：元件的損壞、測量通道的阻塞。

                                            回路故障排查步驟

一. 驗證4-20mA信號

用串聯法或用毫安電流鉗表測量4-20毫安信號
驗證電源供電
查找線路問題
查找I/O問題
查找有問題的接線終端

故障排查步驟：

測量回路中的毫安數值，如果測量到了0mA，那么繼續深入排障；
如果控制器沒有指示顯示，可能是I/O輸入的保險絲熔斷，回路出現開路故障。

二. 控制器I/O問題排障：4-20毫安回路排障(替代測試)

變送器替代測試是非常好的I/*分析方法，即使用測試設備輸出一個標準信號來核對控制的輸出。

故障排查步驟：

斷開變送器連接，將回路校準器或過程表連接在原變送器位置；
設置毫安模擬，并設置范圍在4-20毫安；
驗證指示器的正確數值，在同一測試中完成對線路、電源供電和I/O的測試；
如果控制器沒有指示顯示，可能是I/O輸入的保險絲熔斷，回路出現開路故障。可通過測量在250Ω輸入來進行驗證。

三. 電源供電問題排查

使用回路校驗儀或多用表，測量回路供電電壓。
故障排查步驟：
測量電源供電，應該在近似24V。
如果測量結果是不確定的，就進行替代測試。
2.1 斷開裝置回路電源
2.2 將回路校準器或過程表的24V回路供電端連接在這個位置
2.3 如果此時問題得到解決，那么裝置的回路電源可能有缺陷或者存在過載

四. 線路噪聲排障

線路噪聲產生的原因絕緣性能差、電纜屏蔽故障、接地回路故障、臨界電源供電、布線錯誤等。
噪聲信號的捕捉和確認可以通過帶萬用表功能的過程多用表，或者萬用表、手持式示波表等設備來查找系統中是否存在交流信號。
在正常情況下，系統中應該只有少量的mV級的交流電壓存在。

                                                       回路排障工具推薦