4-20毫安电流回路通信- A指南

想象一下这个场景:有一个4-20 mA输出设置的流量计。开关被打开了。然后注意到读数是关闭的，所需的输出没有显示出来。仪表被摆弄了一下，但读数还是没有显示出来。现在该怎么办?应该对这个仪表进行修复，以便应用程序能够启动并运行。

需要回答的问题如下：要做什么？为什么这甚至发生了？

多次提出的问题是如何为4-20 mA输出设备获得准确的4-20 mA输出读数。对客户最有帮助的是了解4-20 mA电流环的基本原理，以及它如何集成到他们的过程。

本文将逐步描述4-20 mA通信协议，这将消除围绕协议的混乱和复杂性，并帮助客户设置和运行。

有哪些不同的方法来确定流量?

需要确定流速（或温度或压力）而不观察仪表的显示。以下是以下几种方法：

1.使用RS-232串行命令

2.利用仪表内的4-20 mA支架

3.使用HART、Modbus或其他支持的数字通信协议

什么是4-20 mA [直流]循环？

一个4-20 mA的电流回路是一个手段，以通过一个“值”像流使用已确定的电流(回路)作为信息的载体。

以下是“循环”的五个离散部分（参见上面表示的图像）：

1.传感器：提供了“价值”

2.发送器:取“值”并将其转换为有意义的4-20 mA值

3.电源:发射机使用的物理[直流]电源

4.循环:物理“回路”(如电线)

5.接收方:从“循环”中读取4-20 mA值以确定“值”

通常，4ma描述最小/低值(如0流量);20ma表示发送值的最大值/高值或满量程。在本文提供的示例中，此值用于“flow”。

如何映射/配置4-20 mA电流环路到流速?

大多数人倾向于将数学过度思考在其应用中4-20 mA。这类似于使用微积分来解决简单的数学问题。一旦所公式中使用的值理解，它并没有过于复杂。

如上所述，20ma代表满刻度，4ma代表“零”[流量]。

所以，如果流程设置是0至1000 SLPH，4 mA表示“0”流动，20 mA表示“1000”。

4-20 mA方程中的变量

的流量范围使用下列表示法表示:

mallow = 4 (4 mA)

mAValueLow = 0(表示low的值)

mAHigh = 20 (20 mA)

mavaluehigh = 1000（值表示“高”或fullscale）

现在，如果500时，使用下列表示法:

CurrentValue = 500.

因为用户知道他们想在4-20 mA环路上传递的值实际上是mallow和mAHigh之间的比率，下面的公式应用于确定正确的毫安(mA)是需要的。

ma_value =（（Mahigh - Malow）*（（CurrentValue - Mavaluelow）/（Mavaluehigh - Mavaluelow）））+乳房

mA_Value = ((20 - 4) * ((500 - 0) / (1000 - 0))) + 4

MA_VALUE =（（20 - 4）*（500/1000））+ 4

mA_Value = ((16) * (0.5)) + 4

mA_Value = (8) + 4

mA_Value = 12 (mA)

因此，在目前的4-20 mA示例中，恢复流动500作为12个马4-20 mA回路。如果它是零流动，(currentValue = 0)，则计算为:

mA_Value = ((mAHigh - mALow) * ((currentValue - mAValueLow)/(maValueHigh - mAValueLow)) + mALow

MA_VALUE =（（20 - 4）*（（0 - 0）/（1000 - 0）））+ 4

mA_Value = ((20 - 4) * (0/1000)) + 4

mA_Value = ((16) * (0)) + 4

ma_value =（0）+ 4

mA_Value = 4 (mA)

如果它流动满量程（CurrentValue = 1000)，则计算如下:

mA_Value = ((mAHigh - mALow) * ((currentValue - mAValueLow)/(maValueHigh - mAValueLow)) + mALow

mA_Value = ((20 - 4) * ((1000 - 0) / (1000 - 0))) + 4

mA_Value = ((20 - 4) * (1000/1000)) + 4

mA_Value = ((16) * (1)) + 4

ma_value =（16）+ 4

ma_value = 20（ma）

如果我的体重不一样怎么办?你将如何缩放到0-20 mA环路而不是4-20 mA环路?

如果用户想从0到20而不是4到20，他们应该做的就是变化的值的mal“0”而不是“4”。同样的公式也适用。不要忘记这个事实。变量的值是唯一改变的东西。

malow = 0（0 ma）

mAValueLow = 0(表示low的值)

mAHigh = 20 (20 mA)

mvaluehigh = 1000(表示“高”或Fullscale的值)

因此，如果在流动500 (currentValue = 500)在0/20 mA环路上，环路设置为:

mA_Value = ((mAHigh - mALow) * ((currentValue - mAValueLow)/(maValueHigh - mAValueLow)) + mALow

MA_VALUE =（（20 - 0）*（（500 - 0）/（1000 - 0）））+ 0

MA_VALUE =（（20 - 0）*（500/1000））+ 0

mA_Value = ((20) * (0.5)) + 0

mA_Value = (10) + 0

ma_value = 10（ma）

你将如何衡量像温度这样没有低值“0”的东西?

当用户处理温度时，它们通常不会在0F开始，但是32F。所有需要做的就是调整“mAValueLow”到新的低值。我们假设工作温度是32°f ~ 132°f:

mallow = 4 (4 mA)

mAValueLow = 32(表示low的值)

mAHigh = 20 (20 mA)

mAVvalueHigh = 132(该值代表“高”或Fullscale)

现在应用同样的公式。如果温度是82°f (currentValue = 82),使用的公式如下:

mA_Value = ((mAHigh - mALow) * ((currentValue - mAValueLow)/(maValueHigh - mAValueLow)) + mALow

mA_Value = ((20 - 4) * ((82 - 32) / (132 - 32))) + 4

mA_Value = ((20 - 4) * (50/100)) + 4

mA_Value = ((16) * (0.5)) + 4

mA_Value = (8) + 4

mA_Value = 12 (mA)

把它放在一起

现在是时候做一些数学了！为了总结所描述的内容，以下公式用于确定4-20 mA值：

Malow = 4（4mA）

mAValueLow = 0(表示low的值)

mAHigh = 20 (20 mA)

mvaluehigh = 1000(表示“高”或Fullscale的值)

currentValue = 500(这是需要发送到4-20 mA环路的值)

回答

mA_Value = ((mAHigh - mALow) * ((currentValue - mAValueLow)/(maValueHigh - mAValueLow)) + mALow

微调4-20 mA信号

此时，利用上述公式确定4-20 mA信号的正确值。如果0是流动的，输出应该是4mA，会发生什么?然而;接收器“读取”3.90 mA，因为物理布局。换句话说，4ma默认的“低”4ma值需要“调高”到4.0 mA。默认4 mADAC.（数字到模拟转换器）值应更改。

理解DAC及其与4/20 mA电流回路的关系

当4-20 mA变送器需要注入一个4-20 mA信号时，它需要“知道”到底要注入多少。你可以把DAC看作一个[数字]阀门，可以从完全关闭，到完全打开;或介于两者之间的任何东西。

从关闭到完全打开的范围定义在4096“steps”中;意思是，每一步“打开”“阀门”1/4096的尺寸。

通过设置4ma DAC为“1”意味着一个人可以“打开”阀门1/4096的尺寸代表4ma。设置4ma DAC到2048(2048/4096 =½)将打开“阀门”正好半开。将DAC设置为4096将使“阀门”完全打开。

通过调整4 mA或20 mA DAC的，一个可以微调4 - 20 mA环路的电气特性。一旦较高的20 mA和较低的4 mA DAC的微调，系统将正确计算之间的点。

总之

通过在4-20 mA屏幕中设置正确的值以及任何DAC调整，可以使仪表正确地提供4-20 mA“答案”。这为此提供了准确的输出读数，因此可以运行应用程序并进行调整以获得最佳条件。

这些信息已从Sierra Instruments提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问塞拉仪器．