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pa-1317系列产品可对现场干扰经行有效隔离,避免各类干扰2021-04-19

i/o信号搞得好,调试不用到处跑!下面,我们就来详解4-20ma控制回路的工作原理以及故障排除步骤。

(一)什么是4-20ma回路?


工业过程中测试回路包括传感器输入、温度、压力、流量等。被测量的过程变量被转化成信号传输到回路中的其它单元,例如显示器和控制器;接着控制器根据信号对过程进行控制,例如,对阀门等执行关闭或开启的动作。控制回路可以是模拟量的,也可以是离散量。

(二)4-20ma控制回路的构成基础要件

· 24v电源供电

· 变送器控制4-20ma信号使其与过程变量成比例变化

· 指示器将4-20ma信号转化为相应过程变量

· 指示器或控制器i/o输入电阻250ω分流器生成1-5v输入信号(欧姆定律:电压=电流*电阻,4-20 ma x 250 ohms = 1-5v)

(三)控制回路中的温度变送器和压力变送器

回路中的温度变送器通常通常测量的是过程介质,如流体等的温度值。通常情况下:

1. 它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20ma信号然后再输出;

2. 控制器再将4-20ma反译为具体的温度值;

3.基于此温度值,控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。

同样,控制回路中的压力变送器,通常用来测量过程介质的压力值。通常情况下:

1.传感器感知压力,又由变送器将信号转换为4-20ma信号;

2. 控制器再将4-20ma信号反译为压力值;

3. 控制器根据压力值,给阀门发送指令,控制阀门开度实现安全阀控制,确保容器不产生危险压力。



(四)常见控制回路故障及原因

· 接线和端子的问题:坏的终端,绝缘问题,线路的腐蚀及污染等;

· 回路电源:噪音干扰、过压等问题都可能导致回路工作的不正常;

· 控制系统i/o卡件故障;

· 变送器;

· 传感器:元件的损坏、测量通道的阻塞。

(五)回路故障排查步骤

i)验证4-20ma信号

用串联法或用毫安电流钳表测量4-20毫安信号

1.验证电源供电

2. 查找线路问题

3.查找i/o问题

4.查找有问题的接线终端


故障排查步骤:

1. 测量回路中的毫安数值,如果测量到了0ma,那么继续深入排障;

2. 如果控制器没有指示显示,可能是i/o输入的保险丝熔断,回路出现开路故障。



ii)控制器i/o问题排障:4-20毫安回路排障(替代测试)

变送器替代测试是非常好的i/o故障分析方法,即使用测试设备输出一个标准信号来核对控制的输出。

故障排查步骤:

1. 断开变送器连接,将回路校准器或过程表连接在原变送器位置;

2. 设置毫安模拟,并设置范围在4-20毫安;

3.验证指示器的正确数值,在同一测试中完成对线路、电源供电和i/o的测试;

4.如果控制器没有指示显示,可能是i/o输入的保险丝熔断,回路出现开路故障。可通过测量在250ω输入来进行验证。



(iii)电源供电问题排查

使用回路校验仪或多用表,测量回路供电电压。

故障排查步骤:

1.测量电源供电,应该在近似24v。

2. 如果测量结果是不确定的,就进行替代测试。

2.1 断开装置回路电源

2.2 将回路校准器或过程表的24v回路供电端连接在这个位置

2.3 如果此时问题得到解决,那么装置的回路电源可能有缺陷或者存在过载


iv)线路噪声排障

线路噪声产生的原因绝缘性能差、电缆屏蔽故障、接地回路故障、临界电源供电、布线错误等。噪声信号的捕捉和确认可以通过带万用表功能的过程多用表,或者万用表、手持式示波表等设备来查找系统中是否存在交流信号。在正常情况下,系统中应该只有少量的mv级的交流电压存在。


帕罗肯隔离器pa-1317可以独立给变送器供电,避免一台电源多套仪表混用供电,一旦多台仪表故障,将会造成多台设备关联故障,后期故障排查浪费大量工作。

pa-1317系列产品可对现场干扰经行有效隔离,避免各类干扰,让设备采集更精确。