Что такое двухпроводная, трехпроводная и четырехпроводная системы проводки приборов?

Thread Content

“«Система проводов приборов» — это количество проводов, используемых для питания приборов и передачи стандартных сигналов. Термин «несколько линий» появился только после создания двухлинейных трансмиттеров. Это результат широкого использования электронных усилителей в приборах. Сущность усиления заключается в процессе преобразования энергии, для которого необходимо питание. Поэтому в первую очередь появились трансмиттеры с четырьмя проводами: два из них предназначены для подачи питания, а два других — для передачи преобразованного и усиленного сигнала (например, напряжения, тока и т. д.). ◆Приборы, работающие от напряжения 220 В, обязательно являются четырехпроводными. Под четырехпроводным прибором понимается такой прибор, у которого цепь питания и цепь сигнала разделены друг от друга; для передачи сигнала используется стандартный сигнал 4–20 мА, генерируемый с помощью изолирующей цепи. Поэтому сигналы обязательно должны быть изолированы, обычно они не подключены к земле. Источник питания может быть как DC24V, так и AC220V. ◆Когда мощность, поступающая по двухпроводной схеме, недостаточна для питания прибора, используется трехпроводная схема. Сигнал в такой схеме представляет собой стандартный сигнал 4–20 мА. В трехпроводной схеме имеются три провода: один — для питания (обычно DC24V+), второй — для передачи сигнала, а третий — общий провод для питания и передачи сигнала; он служит для формирования точки отсчета напряжения и замыкания тока. ◆Сигналы, не соответствующие стандарту 4–20 мА, не называются двухпроводными. Двухпроводная система предполагает передачу сигнала по стандарту 4–20 мА при одновременном питании с помощью двух проводов. Сигнал, не соответствующий этому стандарту, не называется двухпроводным. Минимальная мощность питания в двухпроводной схеме составляет: 4 мА × 24 В – потребление энергии прибором-приемником – потери на линиях. ◆В практической эксплуатации каковы основные способы подачи электроэнергии: четырехжильный, трехжильный и двухжильный? ①В системах с четырьмя проводами напряжение питания обычно составляет AC220В. Однако существуют и трансмиттеры с четырьмя проводами, которые работают от DC24V. Как показано на рисунке, у большинства таких трансмиттеров напряжение питания равно AC220В, но есть и те, которые работают от DC24V. Выходной сигнал: 4–20 мА при нагрузочном сопротивлении 250 Ом, или 0–10 мА при нагрузочном сопротивлении 0–1,5 кОм ； У некоторых также есть сигналы в мА и мВ, но значение резистора нагрузки или входного резистора различается в зависимости от конфигурации выходной схемы. ②Питание в трехжильной схеме обычно осуществляется от источника напряжения 24 В постоянного тока; такой трансмиттер имеет трое жил, как показано на рисунке. Под трехжильной схемой подразумевается следующее: для положительного полюса источника питания используется одна жила, для положительного полюса выходного сигнала — ещё одна жила, а положительный и отрицательный полюсы источника питания соединены общей жилой. Питание обычно осуществляется от источника напряжения DC24V. Выходной сигнал имеет формат 4–20 мА/дС. Сопротивление нагрузки может составлять 250 Ом, либо сигнал будет иметь формат 0–10 мА, при этом сопротивление нагрузки будет равно 0–1,5 кОм ； У некоторых также есть сигналы в мА и мВ, но значение резистора нагрузки или входного резистора различается в зависимости от конфигурации выходной схемы. ③Питание в двухпроводной схеме осуществляется от источника напряжения DC24V. Как показано на рисунке, трансмиттер работает при напряжении DC24V; выходной сигнал имеет форму DC4–20mA. Резистанс нагрузки составляет 250 Ом. Отрицательный полюс источника напряжения 24 В имеет самое низкое потенциал – это и есть общий провод для сигнала. Для интеллектуальных трансмиттеров на сигнал 4–20mA также можно добавить сигнал, кодируемый по протоколу HART с использованием метода FSK. Из-за различий в принципах работы и конструкции разных трансмиттеров существуют разные модели устройств. Это, в свою очередь, определяет возможность использования трансмиттеров в двухжильной, трехжильной или четырехжильной схеме подключения. ◆Как выбрать приборы с четырьмя, тремя или двумя проводами? ① При мощности, превышающей 10 Вт, и при высоких требованиях к точности обычно используются приборы с четырьмя проводами. Применение приборов с четырьмя проводами впервые началось с появления электрических блочных приборов типа DDZ-II; они работали от напряжения AC220 V. Позже получили широкое распространение трансмиттеры с четырьмя проводами, которые передавали сигналы в диапазоне 0–10 мА. Из-за сложности схем преобразования и высокого энергопотребления в настоящее время многие измерительные приборы по-прежнему предпочитают четырехжильную схему. Самыми распространенными примерами являются расходомеры массового потока на основе действия коэффициента Кориолиса и электромагнитные расходомеры; они также используют четырехжильную схему. Дело в том, что расходомеры массового потока требуют энергии для создания вибраций, а электромагнитные расходомеры — для зарядки катушек. Потребление энергии обоих типов приборов превышает 10 Вт, поэтому необходима четырехжильная схема. ②Для снижения использования напряжений, не соответствующих стандартам безопасности, обычно применяются приборы с трехпроводной схемой. Для обеспечения необходимой мощности питания приборов источник питания трансмиттера заменяется с AC220V на низковольтное постоянное напряжение; например, источник питания может браться из блока DC24V, что способствует сокращению использования напряжений, не соответствующих стандартам безопасности. Таким образом появились трансмиттеры трехпроводной схемы. ③Имеют небольшую мощность и являются экономичными; обычно используются в устройствах с двухпроводной схемой. Для передачи данных применяется сигнал 4–20 мА, что позволяет использовать двухпроводную схему в самом измерительном устройстве. В настоящее время в Китае трансмиттеры с двухпроводной схемой находят широкое применение. Итак, для пользователя при выборе следует учитывать реальные условия его организации: единый стандарт сигнализации, требования к защите от взрывов, требования к приемным устройствам, объем инвестиций и другие факторы. Следует отметить, что сигналы 4–20 мА, вырабатываемые трансмиттерами трехпроводной и четырехпроводной схем, имеют иные принципы работы и конструкцию выходных цепей по сравнению с трансмиттерами двухпроводной схемы. Поэтому при их использовании необходимо учитывать возможность подключения отрицательного полюса выхода к отрицательному проводу источника питания 24 В, а также вопрос общего заземления. При необходимости можно применять меры изоляции, такие как использование распределительных устройств или защитных решеток, чтобы обеспечить совместное питание и заземление с другими приборами и избежать появления дополнительных помех.