4-20ma模擬量輸出怎么測(cè)量

測(cè)量4-20mA模擬量輸出信號(hào)是工業(yè)自動(dòng)化進入當下、過(guò)程控制中非常常見的任務(wù)與時俱進。以下是幾種常用的測(cè)量方法應用，從簡(jiǎn)單到專業(yè)：

核心原理

4-20mA信號(hào)是一個(gè)電流環(huán)信號(hào)。要測(cè)量電流性能，必須將測(cè)量?jī)x表(如萬(wàn)用表)串聯(lián)在電流回路中動力。絕對(duì)禁止直接將表筆并聯(lián)在信號(hào)線兩端測(cè)量電壓(除非使用特定方法，見下文方法3)方案。

常用測(cè)量方法

方法1：使用數(shù)字萬(wàn)用表 (DMM) 串聯(lián)測(cè)量 (最常用)

1. 斷電 (強(qiáng)烈推薦多種方式，安全第一!):在斷開信號(hào)線之前同時，盡可能給整個(gè)回路斷電。如果無(wú)法斷電臺上與臺下，操作務(wù)必極其小心分享，避免短路或觸電。

2. 斷開回路:找到需要測(cè)量的4-20mA輸出設(shè)備(如變送器便利性、PLC模擬量輸出模塊)的信號(hào)輸出線(通常是正極 `+` 或 `LOOP+`)開展研究。

3. 設(shè)置萬(wàn)用表:

將萬(wàn)用表旋鈕轉(zhuǎn)到直流電流測(cè)量檔 (`A` 或 `mA`, `μA`)。

選擇`mA`量程(通常選擇20mA或200mA檔位)信息化。

將紅表筆插入萬(wàn)用表的`mA`插孔力量。

將黑表筆插入萬(wàn)用表的`COM`插孔。

4. 串聯(lián)接入回路:

將萬(wàn)用表的紅表筆觸碰設(shè)備斷開的那根信號(hào)輸出線 (`+`)。

將萬(wàn)用表的黑表筆觸碰該信號(hào)線原本要連接的去向(通常是接收設(shè)備如PLC方式之一、DCS、記錄儀的輸入正端 `+` 或 `LOOP+`)深刻認識。

此時(shí)首要任務，萬(wàn)用表成為了電流回路的一部分。

5. 通電讀數(shù):

給回路重新通電新型儲能。

觀察萬(wàn)用表顯示的電流值深入實施。正常應(yīng)在4mA到20mA之間(或接近0-20mA范圍，取決于設(shè)備狀態(tài))不同需求。

6. 斷電恢復(fù):

測(cè)量完成后業務指導，先斷電。

拆下萬(wàn)用表表筆關註。

將斷開的信號(hào)線重新牢固連接回原來(lái)的位置溝通協調。

重新通電拓展。

優(yōu)點(diǎn):直接提供堅實支撐、準(zhǔn)確、成本低(只需常用萬(wàn)用表)。

缺點(diǎn):需要物理斷開線路創造更多，操作相對(duì)麻煩，有誤操作導(dǎo)致回路開路或短路的-風(fēng)險(xiǎn)(開路會(huì)使接收端無(wú)信號(hào)好宣講，短路可能損壞設(shè)備)連日來。

方法2：使用過(guò)程校驗(yàn)儀 (Process Calibrator)

過(guò)程校驗(yàn)儀是專門用于校準(zhǔn)和測(cè)試過(guò)程儀表的工具，通常具有高精度測(cè)量和模擬4-20mA信號(hào)的功能不斷進步。

1. 斷電或不斷電操作 (校驗(yàn)儀通常支持在線測(cè)量):

斷電串聯(lián):操作同萬(wàn)用表方法1信息化技術，將校驗(yàn)儀設(shè)置為`mA測(cè)量`模式，串聯(lián)接入回路認為。

在線測(cè)量 (更常用):許多校驗(yàn)儀有`毫安鉗`功能或`無(wú)源測(cè)量`功能責任製，允許在不斷開回路的情況下測(cè)量電流：

毫安鉗:類似電流鉗表使用，將鉗口夾住一根信號(hào)線即可非接觸測(cè)量(但低電流如4mA測(cè)量精度可能受限)。

無(wú)源測(cè)量:校驗(yàn)儀自身不需要電源不合理波動，直接以低阻抗模式并聯(lián)在回路中測(cè)量電流(校驗(yàn)儀內(nèi)部等效為一個(gè)精密取樣電阻)建言直達。這不會(huì)顯著中斷電流回路。

2. 設(shè)置校驗(yàn)儀:選擇`mA測(cè)量`功能助力各業。

3. 連接:

串聯(lián): 同萬(wàn)用表大部分。

在線: 將校驗(yàn)儀的測(cè)量端子(通常是 `+` 和 `-`)并聯(lián)在信號(hào)輸出設(shè)備(如變送器)的輸出端子上(不是接收端!)。

4. 通電讀數(shù):讀取校驗(yàn)儀顯示的電流值將進一步。高級(jí)校驗(yàn)儀還能同時(shí)顯示百分比更加堅強、進(jìn)行記錄等。

優(yōu)點(diǎn):功能強(qiáng)大實際需求，精度高基礎，支持在線測(cè)量(減少停機(jī))，可同時(shí)模擬信號(hào)進(jìn)行回路測(cè)試奮勇向前。

缺點(diǎn):成本較高引領作用，主要用于專業(yè)維護(hù)校準(zhǔn)人員。

方法3：測(cè)量回路電壓降 (間接測(cè)量)

如果無(wú)法或不便斷開回路測(cè)量電流經驗，可以通過(guò)測(cè)量回路中已知負(fù)載電阻兩端的電壓降，根據(jù)歐姆定律 `I = V / R` 計(jì)算電流。這是PLC/DCS系統(tǒng)內(nèi)部讀取信號(hào)的方式敢於監督。

1. 確定負(fù)載電阻 (Rload):

接收設(shè)備(PLC/DCS模擬量輸入模塊)內(nèi)部通常有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的精密采樣電阻對外開放，最常見的是250Ω。查看設(shè)備手冊(cè)確認(rèn)其阻值組建。

2. 測(cè)量電壓:

將萬(wàn)用表旋鈕轉(zhuǎn)到直流電壓測(cè)量檔 (`V` 或 `VDC`)用的舒心。

選擇合適量程(如2V或20V檔)。

將萬(wàn)用表的紅表筆觸碰接收設(shè)備(如PLC模塊)的信號(hào)輸入正端 (`+` 或 `AI+`)深入交流研討。

將萬(wàn)用表的黑表筆觸碰接收設(shè)備的信號(hào)輸入負(fù)端 (`-` 或 `AI-`)模式。

此時(shí)，萬(wàn)用表并聯(lián)在接收設(shè)備的內(nèi)部采樣電阻兩端集聚效應。

3. 讀數(shù)與計(jì)算:

讀取萬(wàn)用表顯示的電壓值 (`Vmeas`)貢獻。

計(jì)算電流： `I (mA) = (Vmeas / Rload) * 1000`

例如，使用250Ω采樣電阻：

測(cè)量到 `1.000 V` => `I = (1.000 / 250) * 1000 = 4.000 mA`

測(cè)量到 `5.000 V` => `I = (5.000 / 250) * 1000 = 20.000 mA`

優(yōu)點(diǎn):無(wú)需斷開回路提升，操作相對(duì)簡(jiǎn)單安全(只測(cè)電壓)持續。

缺點(diǎn):

需要知道接收端采樣電阻 (`Rload`) 的確切阻值(通常是250Ω，但務(wù)必確認(rèn))。

測(cè)量精度依賴于采樣電阻的精度和萬(wàn)用表的電壓測(cè)量精度核心技術。

如果回路中沒(méi)有負(fù)載電阻(極少見)，此方法無(wú)效。

無(wú)法區(qū)分是信號(hào)源輸出問(wèn)題還是線路電阻過(guò)大導(dǎo)致壓降的問(wèn)題創新能力。

測(cè)量結(jié)果解讀與故障排查

4mA:通常代表信號(hào)下限(如傳感器量程的0%)能力建設。也可能是設(shè)備故障(零點(diǎn)漂移)或回路開路(實(shí)際應(yīng)為0mA，但有些設(shè)備開路檢測(cè)會(huì)強(qiáng)制輸出低報(bào)警值如3.8mA)先進的解決方案。

20mA:通常代表信號(hào)上限(如傳感器量程的100%)基礎。也可能是設(shè)備故障(飽和)或回路短路(實(shí)際電流可能非常大，但設(shè)備可能有限流保護(hù))研究進展。

0mA:幾乎總是回路開路!檢查保險(xiǎn)絲要素配置改革、接線端子松動(dòng)、導(dǎo)線斷開溝通機製、設(shè)備未供電或損壞無障礙。

20mA:通常是回路短路!檢查信號(hào)線是否對(duì)地短路或?qū)﹄娫炊搪贰Ｒ部赡苁窃O(shè)備輸出故障宣講活動。

讀數(shù)不穩(wěn)定/跳動(dòng):檢查接線是否松動(dòng)高產、接觸不良。檢查是否有強(qiáng)電磁干擾快速融入。設(shè)備本身故障或電源波動(dòng)帶動產業發展。

讀數(shù)偏差大:設(shè)備需要校準(zhǔn)。傳感器故障發揮作用。線路電阻過(guò)大(尤其在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，要確保電源電壓足夠驅(qū)動(dòng)整個(gè)回路的總電阻)。

重要安全注意事項(xiàng)

1. 斷電操作:在斷開或連接線路前十分落實，強(qiáng)烈建議斷開回路電源規模。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可能有24VDC，也可能有更高電壓(如為變送器供電的220VAC)作用，存在觸電風(fēng)險(xiǎn)。

2. 確認(rèn)量程:測(cè)量電流前，務(wù)必確認(rèn)萬(wàn)用表表筆插在正確的插孔(`mA`孔)銘記囑托，且檔位選在`mA`檔事關全面。錯(cuò)誤地使用電流檔去測(cè)量電壓會(huì)直接導(dǎo)致短路，可能損壞設(shè)備擴大、燒毀萬(wàn)用表保險(xiǎn)絲甚至造成人身傷害!

3. 防止開路:4-20mA回路設(shè)計(jì)上是連續(xù)的非常完善。在串聯(lián)測(cè)量完成后，必須先斷電解決，再拆除萬(wàn)用表并恢復(fù)線路。帶電斷開串聯(lián)的萬(wàn)用表會(huì)造成回路開路動力，導(dǎo)致控制系統(tǒng)接收不到信號(hào)(相當(dāng)于故障狀態(tài))不斷豐富。

4. 防止短路:操作時(shí)小心表筆，避免無(wú)意中將信號(hào)線正負(fù)極短接多種方式。

5. 了解設(shè)備:操作前查閱相關(guān)設(shè)備(信號(hào)源同時、接收端)的手冊(cè)實施體系，了解其接線方式和電氣特性。

6. 使用合適工具:確保萬(wàn)用表或校驗(yàn)儀的精度和量程滿足測(cè)量要求幅度。對(duì)于安全關(guān)鍵回路技術創新，使用經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的儀表。

總結(jié)：對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員各有優勢，方法1(萬(wàn)用表串聯(lián))是最直接實(shí)用的方法技術發展，但務(wù)必注意安全和操作步驟。方法3(測(cè)壓降算電流)是不斷開回路的常用替代方案資料，尤其適合在PLC柜內(nèi)測(cè)量輸入信號(hào)自動化。方法2(過(guò)程校驗(yàn)儀)是專業(yè)維護(hù)和校準(zhǔn)的首選工具。選擇哪種方法取決于現(xiàn)場(chǎng)條件集成、可用工具和操作人員的經(jīng)驗(yàn)規模最大。安全、準(zhǔn)確、避免干擾生產(chǎn)過(guò)程是關(guān)鍵原則重要手段。