1、4 - 20 mA 控制回路的檢測和排障方案,Fluke過程校準(zhǔn)方案系列,您將了解到,什么是 4 - 20 mA 控制回路？ 在4 - 20 mA 回路上會產(chǎn)生哪些故障？ 如何排除這些故障？哪些是最常用的工具？ 檢測4 - 20 mA 信號的方法以及如何來解讀測量值？ 多種測量方法 如何檢測PLC/DCS 的輸入輸出通道并且提供信號源 ？ 多種測量和輸出方法 測量 1 - 5 V 以及 0 - 10 V的 I/O,2010 Fluke Corporation,Troubleshooting 4 mA to 20 mA loops,2,您將了解到,如何測量回路電源，并排除潛在的電源供電問題？ 使

2、用替代的回路電源以檢測和隔離變送器 如何排除潛在的變送器故障？ mA 模擬功能，用于模擬變送器輸出 如何與智能變送器建立HART通訊，維護(hù)智能儀表 使用回路測試的 HART 命令去檢測電流回路 如何輸出 4 - 20 mA 信號以檢驗(yàn)I/P類型的儀表？ 如何輸出 4 - 20 mA 信號以檢測調(diào)節(jié)閥？,2010 Fluke Corporation,Troubleshooting 4 mA to 20 mA loops,3,什么是 4 - 20 mA 控制回路？,指示器或者控制器： 將 變送器傳遞來的 4 - 20 mA 電流信號重新解讀成現(xiàn)場測量到的溫度或者壓力信號。 通過控制運(yùn)算之后通常會發(fā)

3、送一個4-20 mA 信號的命令到現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)例如一個調(diào)節(jié)閥，用于將現(xiàn)場的溫度或者壓力調(diào)節(jié)到可接受的范圍內(nèi)。,4 to 20 mA,兩線制變送器,傳感器輸入 溫度 壓力 流量 頻率 PH值,指示器/控制器 DCS/PLC/記錄儀,250 ohm 輸入電阻 ,4 - 20 mA 電流信號 ,24 V 回路供電： 提供回路電源。變送器通過回路電源調(diào)節(jié)回路中的4 - 20 mA 電流信號。,變送器： 將檢測到的溫度或者壓力值轉(zhuǎn)換成 4 - 20 mA 電流信號。通常情況下，變送器是無源設(shè)備，通常需要外部供給24V回路電源。,電流回路舉例,4 to 20 mA,兩線制變送器,250 ohm 輸入電阻

4、 ,4 - 20 mA 電流信號 ,4 - 20 mA 直流信號正比于傳感器輸入或者 PV 串聯(lián)電路決定了回路當(dāng)中電流處處相等 相比于電壓回路，電流回路的顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在長距離信號輸送上,傳感器輸入 溫度 壓力 流量 頻率 PH值,指示器/控制器 DCS/PLC/記錄儀,溫度變送器將測量到溫度值轉(zhuǎn)換成 4 - 20 mA 電流信號,檢測值 PV: 本例中的PV值或者主過程變量是溫度變送器所測量的過程流體的溫度。 溫度變送器 通常情況下溫度變送器通過熱電偶或者是熱電阻來感知現(xiàn)場的溫度并且將它們轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號。在本例中溫度變送器的量程范圍是 0 C到 300 C。測量值和毫安信號的對應(yīng)

5、顯示在本圖例的右邊。,溫度變送器,溫度變送器將測量到的溫度值轉(zhuǎn)換成 4 - 20 mA 電流信號,指示器/控制器： 本例中，溫度指示器 /控制器經(jīng)過編程將把輸入的4 mA解讀成為 0 C 并且將 20 mA 解讀成為 300 C。 輸入輸出或者 I/O: 指的是控制器或者控制系統(tǒng)的輸入輸出。本例中輸入到控制器的是4 - 20 mA 電流信號?？刂破鞯妮敵鐾瑯右彩?4 - 20 mA 電流信號，用于控制調(diào)節(jié)閥。 調(diào)節(jié)閥 現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)。接收控制器發(fā)送出來的 4 20 mA 電流命令信號來增加或者減少輸送到爐體底部的天然氣供應(yīng)量從而保持溫度在設(shè)定點(diǎn)。例如：4 mA解讀成開度為0%，20 mA解讀成開

6、度為100%。,溫度變送器,壓力變送器將測量到的壓力值轉(zhuǎn)換成 4 - 20 mA電流信號,測量值 PV: 本例中的PV值或者主過程變量是壓力變送器所測量的過程流體的壓力。 壓力變送器 感知現(xiàn)場的壓力并將其轉(zhuǎn)換成 4 - 20 mA 電流信號 。本例中壓力變送器的量程范圍是 0 psi 到 100 psi。壓力測量值和毫安信號的對應(yīng)顯示在本圖例的下方。 指示器/控制器： 本例中，壓力指示器/控制器經(jīng)過編程，將 4 mA 解讀成0 psi并將 20 mA 解讀成 100 psi。 氣動閥： 現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本例中如果檢測到的壓力過高，控制器會指示調(diào)節(jié)閥打開為罐體泄壓。,壓力變送器,在4 - 20 m

7、A 回路上會產(chǎn)生哪些故障？,壓力變送器,接線問題： 終端電阻不匹配、 絕緣老化、腐蝕以及污染都會影響 4 - 20 mA 電流回路的運(yùn)行。 24V 回路電源： 噪音，損壞或者過載的電源會引發(fā)4-20毫安電流回路的波動和故障。 控制器I/O通道故障： 如果輸入控制器的毫安信號是正確的，但是控制器沒有正確地解讀mA信號，將導(dǎo)致對于工藝過程的錯誤控制。,溫度變送器,在4 - 20 mA 回路上會產(chǎn)生哪些故障？,壓力變送器,變送器故障： 如果傳感器沒有正確地將測量到的PV值轉(zhuǎn)換成毫安電流信號，則控制系統(tǒng)也無法辨識和調(diào)整錯誤的PV值。 傳感器故障： 如果溫度傳感器故障，則變送器不能感知現(xiàn)場的溫度。對于壓

8、力變送器而言，如果與過程的連接被堵塞，則傳感器也不能精確地測量壓力。,溫度變送器,如何排除這些故障？ 哪些是最常用的工具？,測量 4 mA - 20 mA 信號,串聯(lián)到電路里面，需要斷開回路,溫度變送器,壓力變送器,將測量到的毫安值與期望值相對比,測量 4 mA - 20 mA 信號： 不斷開回路的測量方式,Fluke 771/772/773 不斷開回路即可測量,將測量到的毫安值與期望值相對比,溫度變送器,壓力變送器,輸出 4 mA - 20 mA 信號,直接檢測指示器、控制器或者 PLC/DCS的 I/O通道。,溫度變送器,壓力變送器,模擬 4 mA - 20 mA 信號,在回路中模擬一個變

9、送器，來調(diào)節(jié)回路中的電流,檢測接線、電源、指示器/控制器，或者PLC/ DCS的I/O通道。替代變送器做回路測試。,溫度變送器,壓力變送器,測量 24V 回路電源,檢測回路電源是否能夠完全提供 24 V 供電能力，還是由于過載的緣故造成輸出電壓不足。,溫度變送器,壓力變送器,替代外部 24 V 回路電源,提供24V回路電源，同時輸出毫安信號。做電源的替代測試。,溫度變送器,壓力變送器,與智能變送器建立HART通訊，維護(hù)智能儀表,使用Fluke 754的HART通訊功能與HART智能變送器建立連接。 變送器輸出 mA 信號到控制器 I/O 檢驗(yàn)Fluke 754的屏幕上的顯示是否正確 比較變送器

10、輸出mA值和Fluke 754所讀到的毫安信號是否相同 測試變送器輸出、電源、接線和控制器I/O,溫度變送器,測量4-20mA，回路供電， HART通訊,很多PLC/DCS控制系統(tǒng)的輸入是電壓信號 其中，以1- 5 V 最為常見，4 - 20 mA 電流經(jīng)過250歐姆的輸入電阻之后能提供 1 - 5 V輸入電壓 一些低功率變送器可直接輸出 1 - 5 V電壓 許多老的圖表記錄儀和 HVAC系統(tǒng)也有 1 - 5 V 和 0 - 10 V 的I/O,指示儀 / 控制器 DCS / PLC / 記錄儀,輸出1 V - 5 V 以及 0 V - 10 V電壓信號進(jìn)行排障,0.004 x 250 = 1

11、.0 V 0.020 x 250 = 5.0 V,Ohms law,測試電流/壓力轉(zhuǎn)換設(shè)備,電流/壓力轉(zhuǎn)換設(shè)備將 4 - 20 mA 信號轉(zhuǎn)換成 3 - 15 psi 的氣壓信號 通常用于調(diào)節(jié)閥 是連接 4 - 20 mA 電流回路和 3 - 15 psi 氣壓輸出的橋梁 輸出 4 - 20 mA, 驗(yàn)證壓力輸出是否正確,4-20 mA 電流輸入,輸出壓力,提供壓力,20 PSI,測試控制閥,用于流體控制的現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu) 輸入是4 - 20 mA 或者3 - 15 psi 常開或者常閉 常閉閥門在掉電時無法正常閉合 常開閥門在掉電時無法正常打開 提供 4 - 20 mA 電流信號并且參照下表來檢驗(yàn)閥門是否工作正常,常閉,常開,Closed,閉合,打開,Open,閉合,打開,回顧：電流回路設(shè)備和測試方法,變送器 輸入為溫度、壓力、流量等現(xiàn)場物理信號 提供 4 - 20 mA 輸出 可使用帶mA模擬功能的回路測試工具替代變送器作回路測試 24 V 回路電源 測量電源電壓，必要的情況下使用回路測試工具替代電源提供回路供電, 電流/壓力轉(zhuǎn)換設(shè)備，4 - 20 mA 輸入，3 - 15 psi 輸出 回路測試工具輸出 4 - 20 mA用于驗(yàn)證設(shè)備的壓力輸出是否正確 調(diào)節(jié)閥