DCS中两线制与四线制的互换接法研究
张倍
摘 要 本文介绍了DCS中两线制与四线制的原理及区别，以艾默生DeltaV系统为例，分析了一种两线制变送器接入四线制卡件和四线制信号接入两线制卡件的方法。并对该方法进行了验证总结。 关键字多西紫杉醇说明书 DCS 两线制 四线制
在DCS的模拟量输入信号中，4-20mA信号已经成为仪表及变送器所使用的标准信号，得到了普遍的使用。但在实际使用中，由于变送器配电方式的不同，4-20mA信号变送器又分为两线制、三线制和四线制等。其中三线制已不多见，两线制与四线制在工厂中已大量使用。在DCS中，对4-20mA信号的接入不同厂家存在差异，有的需要组态，有的需要跳线，有的更换端子，有的提供多个端子按需要接入。本文所采用的艾默生DeltaV系统，采用的是同卡件更换不同的接线端子的方法区分两线制和四线制信号的接入。在工厂中，由于接线端子已经按照最初设计配好数量和位置，在后续生产过程中，如果出现需要增加一个两线制或四线制 点位，但对应端子没有富裕，就存在需要将两线制信号接入四线制端子上或将四线制信号接入两线制端子上的情况，以满足实际需求。本文对此方法进行了研究。
1.DCS中两线制与四线制的原理及区别
1.1两线制原理
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间的信号联络及供电仅用两根电线，这两根电线既是电源线又是信号线。两线制变送器由于信号起点电流为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。
图1 两线制变送器接线示意图
两线制变送器如图一所示，其供电为24V.DC，输出信号为4-20mA.DC，负载电阻为250Ω，24V电源的负线电位最低，它就是信号公共线，对于智能变送器还可在4-20mA.DC信号上加载HART协议的FSK键控信号。
1.2四线制原理
由于4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制的普及和应用，在控制系统应用中为了便于连接，就要求信号制的统一，为此要求一些非电动单元组合的仪表，如在线分析、机械量、电量等仪表，能采用输出为4-20mA.DC信号制，但是由于其转换电路复杂、功耗大等原因，难于全部满足上述的三个条件，而无法做到两线制，就只能采用外接电源的方法来做输出为4-20mA.DC的四线制变送器了。
图2 四线制变送器接线示意图
四线制变送器如图二所示，其供电大多为220V.AC，也有供电为24V.DC的。输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250Ω，或者0-10mA.DC，负载电阻为0-1.5KΩ；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路形式不同而数值有所不同。
1.3 DCS中4-20mA模拟量输入卡件结构及两线制和四线制接法
DCS卡件选用“AI，8-通道，4-20 mA，HART（2线制和4线制）”类型。可选接线端子是装有保险丝的4线制I/O功能块、2线制应用16-针高密度接线端子块。两线制及四线制接线图分别见图3，高压硅堆图4.
图3 两线制卡件布线图
图4 四线制卡件布线图
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2.水库监控DCS中两线制与四线制的互换接法研究
2.1两线制信号接入四线制卡件端子的方法
由于两线制信号需要在信号线上提供24V电源，而四线制卡件不带电源，这时需要提供外接的24V电源串入回路。将24V正端接入两线制变送器的正端，两线制变送器的负端接入四线制卡件的正端，四线制卡件的负端本身接地，可以不用接。电流回路为：+24 V→ 变送器+ → 变送器- → 四线制端子+ → 逻辑地(+0V)
2.2四线制信号接入两线制卡件端子的方法
由图3可以看出,所谓两线制卡件端子的+其实相当于一个+24V电源, 端子-相当于四线制端子的+端 ,因此应将四线制变送器+端接入两线制段子-端, 四线制变送器-端则接地. 电流回路为: 变送器+( +24 V)→ 两线制端子- → 卡件内部负载电阻 热风循环烘箱结构图→ 逻辑地(+0V)(与变送器-端共地)
3.验证及总结
经过验证,采用上述的方法时,能够满足要求.这样就极大地增加了在AI信号选择上的灵活性,为使用带来了方便.同时也通过这次研究的过程,对模拟量信号的原理与使用有了更深刻的认识。
参考文献
智能飞行器技术[1] DeltaV™ 数字自动化系统安装
