4-20ma是模擬量還是數字量

4-20mA信號屬于模擬量。以下是關鍵解析，幫助您徹底理解其本質：

一、核心區(qū)別：模擬量 vs 數字量

 4-20mA的本質：

通過電流的連續(xù)變化傳遞信息(如：4mA=0℃, 20mA=100℃, 12mA=50℃)，屬于典型的模擬信號。

二、為什么工業(yè)現場偏愛4-20mA?

1. 抗干擾優(yōu)勢

- 電流信號在長距離傳輸中幾乎不受線路電阻影響(電壓信號會衰減)

- 可識別斷線故障：電流<3.8mA自動觸發(fā)報警(0mA易被誤判為正常低值)

2. 活零點(Live Zero)設計

- 4mA起點：區(qū)分設備無信號(0mA)與正常工作的最小值

- 可為兩線制變送器供電：4mA電流維持自身工作，4-20mA傳遞信號

3. 安全防爆

- 低能量信號(<30V/<100mA)滿足本安防爆要求(Ex ia)

三、典型應用場景

1. 過程控制

- 壓力變送器：0~10MPa → 4~20mA

- 液位計：0~5m → 4~20mA

2. 設備監(jiān)控

- 電機負載電流：0~100A → 4~20mA(經電流互感器轉換)

四、與數字量的轉換關系

雖然4-20mA本身是模擬量，但最終會被轉換為數字量處理：

1. PLC/DCS系統：通過ADC模塊(模擬量輸入卡)轉換為數字值

- 舉例：西門子SM331模塊，將4-20mA → 0~27648數字量

2. 轉換公式：

\( \text{實際值} = \frac{ (\text{采樣值} - 5530) \times \text{量程} }{ 27648 - 5530 } \)

(4mA對應5530，20mA對應27648)

五、常見誤區(qū)澄清

- 錯誤認知： “4-20mA是數字量，因為它有固定范圍”

正解：范圍限制≠離散化，電流仍可無限細分(如19.876mA)

- 錯誤認知： “HART協議中的4-20mA是數字信號”

正解：HART是在4-20mA基礎上疊加數字通信，基帶仍是模擬量

六、技術演進：模擬量的數字化生存

1. IO-Link：將傳統4-20mA升級為數字通信，傳輸更多參數(如設備診斷)

2. 無線HART：保留4-20mA接口，同時支持無線傳輸

3. 本質安全：4-20mA仍是防爆區(qū)首選(對比現場總線更安全)

黃金準則：只要信號能連續(xù)表征物理量變化，就是模擬量。4-20mA如同工業(yè)領域的“模擬量普通話”，雖終將被數字化處理，但其模擬基因永不改變。