4-20ma有源和無源的區(qū)別

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，4-20mA信號(hào)傳輸是模擬量控制的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。有源(Active)和無源(Passive)4-20mA設(shè)備的根本區(qū)別在于：誰為整個(gè)電流回路提供驅(qū)動(dòng)電源(工作電壓)?

理解這個(gè)核心區(qū)別，對(duì)正確接線、避免設(shè)備損壞和信號(hào)異常至關(guān)重要。以下是詳細(xì)對(duì)比：

核心概念圖解 

1. 有源輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)無源輸入設(shè)備 (最常見場(chǎng)景)： 

+24VDC (電源) ---> [有源設(shè)備 AO+] ---(信號(hào)線+)---> [無源設(shè)備 AI+] --- [無源設(shè)備 AI-] ---(信號(hào)線-)---> [有源設(shè)備 AO-] ---> 0V/GND 

* 有源設(shè)備 (AO)： 提供24VDC回路電源，并主動(dòng)輸出4-20mA電流。 

* 無源設(shè)備 (AI)： 消耗回路電源，其內(nèi)部電路工作并將測(cè)量值轉(zhuǎn)換為對(duì)電流的調(diào)制(對(duì)于變送器)或檢測(cè)電流值(對(duì)于采集卡/PLC輸入通道)。電流流入無源設(shè)備。 

2. 為無源變送器提供外部供電： 

+24VDC (外部電源+) ---> [無源變送器+] --- [無源變送器-] ---(信號(hào)線+)---> [有源AI通道+] --- [有源AI通道-] ---> 0V/GND (外部電源- & AI通道公共端) 

* 無源變送器： 需要外部24VDC電源供電才能工作。 

* 有源AI通道： 這里指PLC/DCS的模擬量輸入通道，它通常設(shè)計(jì)成測(cè)量回路電流，本身不提供回路電源(需要外部電源驅(qū)動(dòng)變送器)。變送器調(diào)制出的4-20mA電流流經(jīng)AI通道的測(cè)量電阻。 

重要注意事項(xiàng) 

1. 兩線制變送器 = 無源設(shè)備： 這是最常見的傳感器類型。它只有兩根線，這兩根線同時(shí)承擔(dān)供電(24VDC) 和信號(hào)傳輸(4-20mA) 的功能。它必須由外部(通常是PLC的AI卡、DCS卡件或獨(dú)立的隔離配電器)提供回路電源。 

2. PLC/DCS I/O模塊的角色： 

* AO模塊(輸出)： 通常是有源輸出。它為連接的設(shè)備(如閥門定位器、變頻器速度給定、無源顯示表)提供回路電源并輸出4-20mA信號(hào)。 

* AI模塊(輸入)： 通常是無源輸入(需要外部供電驅(qū)動(dòng)變送器)。它內(nèi)部包含一個(gè)精密測(cè)量電阻(如250Ω)，用來測(cè)量流經(jīng)它的電流(即變送器發(fā)出的信號(hào))。部分高端AI模塊內(nèi)置隔離配電(iPWR)，這時(shí)它對(duì)變送器而言就相當(dāng)于一個(gè)有源供電設(shè)備。 

3. 接線錯(cuò)誤后果：

 * 將有源輸出接到另一個(gè)有源輸出：可能短路，燒壞設(shè)備! 

* 將無源輸入(需要供電)接到另一個(gè)無源輸入：回路沒有電源，都不工作。 

* 將有源設(shè)備接到需要外部供電的無源設(shè)備(如兩線制變送器)但未提供電源：變送器不工作。 

4. 萬用表判斷(謹(jǐn)慎操作)： 

* 在斷電狀態(tài)下測(cè)量設(shè)備輸出端電阻：有源輸出端電阻通常很低(接近0Ω，短路狀態(tài));無源輸入端電阻通常較高(內(nèi)部測(cè)量電阻，常為250Ω)。 

* 最可靠方法：查閱設(shè)備手冊(cè)! 手冊(cè)會(huì)明確標(biāo)注設(shè)備類型(有源/無源)和接線方式。 

總結(jié) 

“有源”設(shè)備是電流回路的“發(fā)動(dòng)機(jī)”(提供動(dòng)力/電源)，“無源”設(shè)備是電流回路的“乘客”(消耗動(dòng)力/電源，利用動(dòng)力傳遞信息)。 正確匹配“發(fā)動(dòng)機(jī)”和“乘客”是保證4-20mA系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。務(wù)必根據(jù)設(shè)備手冊(cè)確認(rèn)其類型并嚴(yán)格按圖接線。