西门子数控系统广东授权供应商
西门子数控系统广东授权供应商
采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。
上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
*典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电（因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如MSP430）对于两线制的4-20mA收发非常重要）。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。
一般需要设计一个VI转换器，输入0-3.3v，输出4mA-20mA，可采用运放LM358，供电+12v。
我们系统地来看看模拟量设备为什么都偏爱用4~20mA传输信号？4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会( IEC )过程控制系统采用的模拟信号传输标准。我国也采用这一****信号制，仪表传输信号采用4-20mA.DC，接收信号采用1-5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。一般仪器仪表的信号电流都为4-20mA，指*小电流为4mA,*大电流为20mA 。传输信号时候，因为导线上也有电阻，如果用电压传输则会在导线内产生一定的压降，那接收端的信号就会产生一定的误差了，所以一般使用电流信号作为变送器的标准传输。一、什么是4~20mA.DC（1~5V.DC）信号制？4~20mA.DC（1~5V.DC）信号制是国际电工委员会（IEC）：过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一****信号制，仪表传输信号采用4~20mA.DC，联络信号采用1~5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。西门子数控系统广东授权供应商
4~20mA电流环工作原理：
二、4~20mA.DC（1~5V.DC）信号制的优点？现场仪表可实现两线制，所谓两线制即电源、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前的信号联络及供电仅用两根电线。因为信号起点电流为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。而且两线制还便于使用安全栅，利于安全防爆。西门子数控系统广东授权供应商
控制室仪表采用电压并联信号传输，同一个控制系统所属的仪表之间有公共端，便于检测仪表、调节仪表、计算机、报警装置配用，并方便接线。
现场仪表与控制室仪表之间的联络信号采用4~20mA.DC的理由是：因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大，如果用电压信号远传，优于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，而用恒流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。
控制室仪表之间的联络信号采用1~5V.DC理由是：为了便于多台仪表共同接收同一个信号，并有利于接线和构成各种复杂的控制系统。如果用电流源作联络信号，当多台仪表共同接收同一个信号时，它们的输入电阻必须串联起来，这会使*大负载电阻超过变送仪表的负载能力，而且各接收仪表的信号负端电位各不相同，会引入干扰，而且不能做到单一集中供电。
采用电压源信号联络，与现场仪表的联络用的电流信号必须转换为电压信号，*简单的办法就是：在电流传送回路中串联一个250Ω的标准电阻，把4~20mA.DC转换为1~5V.DC，通常由配电器来完成这一任务。
三、为什么变送器选择4~20mA.DC作传送信号？1、首先是从现场应用的安全考虑
安全重点是以防爆安全火花型仪表来考虑的，并以控制仪表能量为前提，把维持仪表正常工作的静态和动态功耗降低到*低限度。输出4~20mA.DC标准信号的变送器，其电源电压通常采用24V.DC，采用直流电压的主要原因是可以不用大容量的电容器及电感器，就只需考虑变送器与控制室仪表连接导线的分布电容及电感，如2mm2 的导线其分布电容为0.05μ/km左右；对于单线的电感为0.4mH/km左右；大大低于引爆氢气的数值，显然这对防爆是非常有利的。
2、传送信号用电流源优于电压源
因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大时，如果用电压源信号远传，由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，如果用电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。西门子数控系统广东授权供应商
3、信号*大电流选择20mA的原因
*大电流20mA的选择是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。安全火花仪表只能采用低电压、低电流，4~20mA电流和24V.DC对易燃氢气也是安全的，对于24V.DC氢气的引爆电流为200mA，远在20mA以上，此外还要综合考虑生产现场仪表之间的连接距离，所带负载等因素；还有功耗及成本问题，对电子元件的要求，供电功率的要求等因素。
4、信号起点电流选择4mA的原因
输出为4~20mA的变送器以两线制的居多，两线制即电源、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。为什么起点信号不是0mA？这是基于两点：一是变送器电路没有静态工作电流将无法工作，信号起点电流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。
DCS控制系统诠释
供电线路和电气设备的继电保护
一、继电保护概述
1、继电保护适用于要求供电可靠性较高、操作灵活方便、自动化程度较高的供电系统。
2、对保护装置可靠性的要求指的是保护装置在该动作时就应动作，而不应该动作时不能误动作。西门子数控系统广东授权供应商
3、继电保护装置应具有速动性，即为防止故障扩大，减轻其危害程度，系统发生故障时保护装置应尽快动作，切除故障。对于只是用来反映供电系统不正常工作状态的保护装置，一般不要求保护动作的速动性。
4、工厂供电系统的过电流保护装置有熔断器、低压断路器、继电保护装置。
5、计算尖峰电流的目的是作为计算电压波动和选择保护设备的依据。
二、供电线路的继电保护
1、带时限过电流保护按其动作时间特性分为定时限过电流保护和反时限过电流保护。
2、定时限过电流保护的特点是：动作时间比较准确，整定简便；所需继电器的数量较多，接线复杂，且需直流操作电源，投资较多。
3、带时限过电流保护的动作电流应躲过线路*大负荷电流、正常过负荷电流、尖峰电流，以免在*大荷电流通过时保护装置误动作。
4、限时电流速断保护与相邻线路电流速断保护在定值和时限上均要配合，若灵敏度不满足要求，则要与相邻线路限时电流速断保护配合。
5、凡是装有电流速断保护的线路，必须配备带时限过电流保护。在电流速断保护的保护区内，电流速断保护为主保护，过电流保护作为后备保护；而在电流速断保护的死区内，过电流保护为基本保护。西门子数控系统广东授权供应商
三、电力变压器的继电保护
1、在变压器低压侧装设三相都带过流脱扣器的低压断路器，既作低压主开关，操作方便，且便于实现自动化，又可用来保护低压侧的相间短路和单相短路。
2、变压器的主保护反应变压器内、外部故障，保护动作于开关，将变压器与系统脱离。但它对绕组的少数匝间短路反应不如瓦斯保护灵敏。
3、当电流速断保护的一次动作电流比变压器额定一次电流大2~3倍时，电流速断保护-般能躲过激磁涌流,不会误动作。
4、对于高压侧为6(10)kV、连接组别为Y，yn0的降压变压器，其保护装置的接线方式有两相一继电器式接线和两相两继电器式接线。
5、对于高压侧为6kV的车间变电所主变压器，通常装有过电流保护、电流速断保护、瓦斯保护。
四、高压电动机的继电保护
1、高压电动机的保护有相间短路保护、过负荷保护、差动保护。对于高压电动机的定子绕组及其引出线，一般应装设电流速断保护。继电器为感应式过电流继电器时，利用该继电器的速断装置来实现电流速断保护。
2、容量小于2000kW具有6个引出端子的重要电动机，在电流速断保护不能满足灵敏度要求时，应装设纵联差动保护。
3、在小电流接地的供电系统中，电动机差动保护可采用两相继电器接线。
4、高压电动机过负荷保护的动作时间应大于电动机启动所需的时间，一般取10~16s。
