淺談兩線制與四線制信號(hào)接法

李奇峰

歐晟綠色燃料（揭陽）有限公司 山西 定襄縣 035400

1 兩線制與四線制的由來與區(qū)別

幾線制的稱謂，是在兩線制變送器誕生后才有的。這是電子放大器在儀表中廣泛應(yīng)用的結(jié)果，放大的本質(zhì)就是一種能量轉(zhuǎn)換過程，這就離不開供電。因此最先出現(xiàn)的是四線制的變送器。四線制就是供電回路和信號(hào)回路各自獨(dú)立，采用隔離電路分開，兩根線負(fù)責(zé)電源的供應(yīng)，另外兩根線負(fù)責(zé)輸出被轉(zhuǎn)換放大的信號(hào)(如電壓、電流等)。用于隔離的4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通常不接地，電源可以是DC24V，也可以是AC220V，但大多為AC220V。二線制是兩根導(dǎo)線供電的同時(shí)傳輸4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。非此4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)不稱為兩線制。二線制供電為DC24V，輸出信號(hào)為DC4-20mA。

兩線制和四線制信號(hào)都只有兩根信號(hào)線，主要區(qū)別為：兩線制信號(hào)兩根電纜既給儀表提供電源又反饋信號(hào)；四線制信號(hào)兩根電纜只反饋信號(hào)，儀表電源由另外兩根電纜單獨(dú)提供。

2 兩線制與四線制儀表和模塊的選擇

2.1 儀表選擇

功率較小且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，一般選用二線制。二線制儀表的應(yīng)用，采用4-20mA信號(hào)，現(xiàn)場儀表就可實(shí)現(xiàn)二線制，目前采用二線制的產(chǎn)品非常廣泛，比如壓力變送器、小口徑電磁流量計(jì)、溫度變送器等儀表。功率大于10W，精度要求較高時(shí)，一般選用四線制儀表。由于轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜、功耗大等原因，現(xiàn)在很多儀表仍優(yōu)先選用四線制，像質(zhì)量流量計(jì)需要振動(dòng)功耗，大口徑電磁流量計(jì)需要?jiǎng)?lì)磁功耗，2個(gè)表的功率都到了10W以上，所以需要單獨(dú)供電。

2.2 模塊選擇

現(xiàn)在PLC模塊產(chǎn)品系列比較豐富，有什么信號(hào)就有什么相應(yīng)的模塊進(jìn)行匹配，通常情況下，兩線制信號(hào)要配置兩線制PLC模塊，四線制信號(hào)要配置四線制PLC模塊。

3 緊急情況下接線方式

如果緊急情況下，現(xiàn)場只有四線制PLC模塊，增加的儀表信號(hào)為兩線制；或者只有兩線制PLC模塊，增加的儀表信號(hào)為四線制，怎么辦呢？

首先要找到PLC模塊說明書，分析PLC模塊的信號(hào)的處理方式，然后根據(jù)模塊的接線方式進(jìn)行改造，下面以siemens公司ET200S模擬量AI四線制模塊（6ES7134-4GB11-0AB0）和AI兩線制模塊（6ES7134-4GB51-0AB0）分別接兩線制和四線制信號(hào)進(jìn)行介紹。

3.1 兩線制儀表信號(hào)接入四線制模塊

四線制模塊（6ES7134-4GB11-0AB0）方框圖[1]如圖1所示，我們以一路信號(hào)進(jìn)行說明，1、2可接一路4-20mA信號(hào)，3、4可提供24V電源。

圖1 四線制模塊方框圖

現(xiàn)場有一臺(tái)壓力變送器（需要接入24V電源），要接入四線制模塊，壓力變送器工作需要24V電源，同時(shí)PLC模塊需要接收4-20mA信號(hào)，我們可以將模塊端子3接現(xiàn)場儀表+端，現(xiàn)場儀表-端接端子1，端子2接端子4。信號(hào)流為：模塊端子3（24V+）→ 儀表 + → 儀表 - →模塊端子1 → 模塊端子2 → 模塊端子4（24V-），這樣既可滿足變送器正常工作供電，產(chǎn)生信號(hào)，又可滿足PLC卡件接收信號(hào)需求，實(shí)現(xiàn)測量需要。

3.2 四線制儀表接入兩線制模塊

兩線制模塊（6ES7134-4GB51-0AB0）方框圖[2]兩線制模塊方框圖。我們以一路模塊通道進(jìn)行說明，其中：端子1提供24V+，1、2可接一路兩線制4-20mA信號(hào)。

現(xiàn)場有一臺(tái)熱式質(zhì)量流量計(jì)（需要單獨(dú)提供一路24V電源），要接入兩線制模塊。熱式質(zhì)量流量計(jì)單獨(dú)有供電電源，儀表信號(hào)是電流源4-20mA。PLC模塊端子1內(nèi)部已接24V+，但是儀表信號(hào)不需要，模塊端子2內(nèi)部接M端，可以將儀表+接入模塊2號(hào)端子，儀表-接入24V -端，模塊端子1不接線。信號(hào)流為：儀表信號(hào)+ → 模塊端子2 → 24V-。

3.3 其它方式

有很多儀表，當(dāng)用兩線制提供的功率不足以給儀表供電時(shí)，采用三線制方式。所謂三線制就是電源正端用一根線，信號(hào)輸出正端用一根線，電源負(fù)端和信號(hào)負(fù)端共用一根線，用于電壓參考點(diǎn)和電流回路。其供電大多為DC24V，輸出信號(hào)有4-20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。其實(shí)三線制本質(zhì)上是四線制的一種變化，接線可以參考四線制儀表信號(hào)。

兩線制儀表接入四線制模塊，也可以增加隔離模塊，將兩線制儀表信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樗木€制信號(hào)，接入PLC模塊。

4 結(jié)束語

一般工業(yè)現(xiàn)場儀表使用種類繁多，提供信號(hào)也是各種各樣，正常情況下，我們要為每一種儀表信號(hào)選用合適的PLC模塊，選型時(shí)應(yīng)根據(jù)本單位的實(shí)際情況，如信號(hào)制的統(tǒng)一、防爆要求、接收設(shè)備的要求等問題來綜合考慮選擇。在緊急情況下，沒有合適的模塊，就需要我們根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行變通。