4-20ma有源和無源的區(qū)別

2025-06-16 16:18:28| 來源：聚英電子| 次| 0次

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

理解這個核心區(qū)別，對正確接線、避免設(shè)備損壞和信號異常至關(guān)重要。以下是詳細對比：

特性	有源設(shè)備 (Active)	無源設(shè)備 (Passive)
電源角色	電源提供者	電源消耗者
工作電源來源	自帶電源（如24VDC供電端子）或外部獨立電源供電	必須依賴外部設(shè)備（如PLC/采集卡）提供回路電源
信號輸出能力	能主動輸出4-20mA信號到回路	無法主動輸出電流，需要外部電源“拉”電流形成信號
信號輸入能力	通常不能直接接受外部提供的回路電源輸入	必須接受外部提供的回路電源輸入
典型設(shè)備	- PLC/DCS的模擬量輸出(AO)模塊- 獨立信號發(fā)生器- 部分變送器（需注意接線類型）	- 兩線制變送器 (壓力/溫度/流量等傳感器)- PLC/DCS的模擬量輸入(AI)通道- 顯示儀表/記錄儀
接線核心要點	輸出端相當(dāng)于一個電流源，需串聯(lián)負載（如顯示儀表、無源AI通道）	需串聯(lián)在有源設(shè)備的輸出回路中或有源供電的AI回路中
回路電流流向	電流從設(shè)備輸出端流出，經(jīng)過回路負載回到公共端	電流流入設(shè)備，為其內(nèi)部電路供電并產(chǎn)生信號
供電與信號線	通常需要獨立的電源線和信號輸出線（三線制或四線制變送器常見）	供電與信號共用兩根線（兩線制典型特征）
關(guān)鍵判斷方法	查看手冊：標注“Output”、“Source”、“Active Output”	查看手冊：標注“Input”、“Sink”、“Loop Powered”、“Passive”

核心概念圖解

1. 有源輸出設(shè)備驅(qū)動無源輸入設(shè)備 (最常見場景)：

+24VDC (電源) ---> [有源設(shè)備 AO+] ---(信號線+)---> [無源設(shè)備 AI+] --- [無源設(shè)備 AI-] ---(信號線-)---> [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)部電路工作并將測量值轉(zhuǎn)換為對電流的調(diào)制(對于變送器)或檢測電流值(對于采集卡/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)計成測量回路電流，本身不提供回路電源(需要外部電源驅(qū)動變送器)。變送器調(diào)制出的4-20mA電流流經(jīng)AI通道的測量電阻。

重要注意事項

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，這兩根線同時承擔(dān)供電(24VDC) 和信號傳輸(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。

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

3. 接線錯誤后果：

* 將有源輸出接到另一個有源輸出：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(謹慎操作)：

* 在斷電狀態(tài)下測量設(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)部測量電阻，常為250Ω)。

* 最可靠方法：查閱設(shè)備手冊! 手冊會明確標注設(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)動機”(提供動力/電源)，“無源”設(shè)備是電流回路的“乘客”(消耗動力/電源，利用動力傳遞信息)。正確匹配“發(fā)動機”和“乘客”是保證4-20mA系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。務(wù)必根據(jù)設(shè)備手冊確認其類型并嚴格按圖接線。