前言
我国电气自动化仪表从技术发展角度分类,主要分为DDZ-Ⅰ型、DDZ-Ⅱ型、DDZ-Ⅲ型和DDZ-S型等几个类型,目前基本上都是电3型和电4型仪表,分别是指DDZ-Ⅲ型和DDZ-S型。它们的主要特点是:
电动单元组合仪表(DDZ) | 特点 | 研制时间 | 直流电流信号范围 |
DDZ-Ⅰ型仪表 | 以电子管为核心元件 | 60年代前后 | 无 |
DDZ-Ⅱ型仪表 | 以晶体管为核心元件 | 60年代 | 0-10mA |
DDZ-Ⅲ型仪表 | 以集成电路为核心元件 | 70年代 | 4-20mA |
DDZ-S型仪表 | 以微电脑为核心的智能型仪表 | 70年代后期 | 4-20mA |
对于Ⅲ型仪表和S型仪表之间的模拟信号均采用标准的4-20mA.DC(电流传输)或1-5V.DC(电压接收)。参考标准GB/T 3369.1-2008和GB/T 3369.2-2008。
直流电压信号为何不宜用于长距离传输?
在《GB/T 3369.2-2008 过程控制系统用模拟信号 第2部分:直流电压信号》标准中描述:“与GB/T 3369.1-2008所规定的模拟直流电流信号相反,本部分所规定的模拟直流电压信号不宜用作长距离的传输”。主要原因是电压信号经过长距离传输会有所衰减,而且容易受到干扰。
正是由于电压信号有衰减,所以当电压信号传输时,要求接收端必须呈现高阻抗,即图1中的Ri越大越好,而输入阻抗越高,越容易受到干扰。
因此,直流电压信号不宜用于长距离传输。
4-20mA电流信号究竟能够传输多远?
4-20mA电流信号的传输距离主要与以下几个因素有关:
1. 信号的激励电压Ue;
2. 仪表的低工作电压Umin;
3. 接收设备的负载(采样)电阻RL;
4. 导线电阻r。
其中,Uo是变送器的供电电压,必须在满载时(电流I=20mA)保证Uo≥Umin。
即:
。根据这个公式,可以计算出在变送器处于低工作电压时,大的导线电阻。假设:
已知:Ue=24V,I=20mA,RL=250Ω,Umin=12V。求出r的大值为175Ω:
再根据导线电阻的计算公式:
, 其中:
ρ——电阻率(铜电阻率=0.017,铝电阻率=0.029)
L——线的长度(单位:米)
S——线的截面(单位:平方毫米)
注:电阻值与长度成正比,与截面积成反比。导线越长,电阻越大, 导线越粗,电阻越小。
以铜线为例,ρ= 0.017 Ω·mm2/m,即:横截面积1mm2,长度1m的铜线电阻为0.017Ω。那么175Ω对应1mm2的导线长度为175/0.017=10294(米)。
因此,理论上4-20mA信号传输可达上万米(根据不同激励电压和变送器的低工作电压等因素而定)。