1、4 - 20 mA 控制回路的检测和排障方案,Fluke过程校准方案系列,您将了解到,什么是 4 - 20 mA 控制回路？ 在4 - 20 mA 回路上会产生哪些故障？ 如何排除这些故障？哪些是最常用的工具？ 检测4 - 20 mA 信号的方法以及如何来解读测量值？ 多种测量方法 如何检测PLC/DCS 的输入输出通道并且提供信号源 ？ 多种测量和输出方法 测量 1 - 5 V 以及 0 - 10 V的 I/O,2010 Fluke Corporation,Troubleshooting 4 mA to 20 mA loops,2,您将了解到,如何测量回路电源，并排除潜在的电源供电问题？ 使
2、用替代的回路电源以检测和隔离变送器 如何排除潜在的变送器故障？ mA 模拟功能，用于模拟变送器输出 如何与智能变送器建立HART通讯，维护智能仪表 使用回路测试的 HART 命令去检测电流回路 如何输出 4 - 20 mA 信号以检验I/P类型的仪表？ 如何输出 4 - 20 mA 信号以检测调节阀？,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： 将 变送器传递来的 4 - 20 mA 电流信号重新解读成现场测量到的温度或者压力信号。 通过控制运算之后通常会发
3、送一个4-20 mA 信号的命令到现场的执行机构例如一个调节阀，用于将现场的温度或者压力调节到可接受的范围内。,4 to 20 mA,两线制变送器,传感器输入温度压力流量频率PH值,指示器/控制器 DCS/PLC/记录仪,250 ohm 输入电阻 ,4 - 20 mA 电流信号 ,24 V 回路供电： 提供回路电源。变送器通过回路电源调节回路中的4 - 20 mA 电流信号。,变送器： 将检测到的温度或者压力值转换成 4 - 20 mA 电流信号。通常情况下，变送器是无源设备，通常需要外部供给24V回路电源。,电流回路举例,4 to 20 mA,两线制变送器,250 ohm 输入电阻 ,4 -
4、 20 mA 电流信号 ,4 - 20 mA 直流信号正比于传感器输入或者 PV 串联电路决定了回路当中电流处处相等 相比于电压回路，电流回路的显著优势体现在长距离信号输送上,传感器输入温度压力流量频率PH值,指示器/控制器 DCS/PLC/记录仪,温度变送器将测量到温度值转换成 4 - 20 mA 电流信号,检测值 PV: 本例中的PV值或者主过程变量是温度变送器所测量的过程流体的温度。温度变送器 通常情况下温度变送器通过热电偶或者是热电阻来感知现场的温度并且将它们转换成4-20mA的电流信号。在本例中温度变送器的量程范围是 0 C到 300 C。测量值和毫安信号的对应显示在本图例的右边。,
5、温度变送器,温度变送器将测量到的温度值转换成 4 - 20 mA 电流信号,指示器/控制器： 本例中，温度指示器 /控制器经过编程将把输入的4 mA解读成为 0 C 并且将 20 mA 解读成为 300 C。输入输出或者 I/O: 指的是控制器或者控制系统的输入输出。本例中输入到控制器的是4 - 20 mA 电流信号。控制器的输出同样也是 4 - 20 mA 电流信号，用于控制调节阀。调节阀 现场执行机构。接收控制器发送出来的 4 20 mA 电流命令信号来增加或者减少输送到炉体底部的天然气供应量从而保持温度在设定点。例如：4 mA解读成开度为0%，20 mA解读成开度为100%。,温度变送器
6、,压力变送器将测量到的压力值转换成 4 - 20 mA电流信号,测量值 PV: 本例中的PV值或者主过程变量是压力变送器所测量的过程流体的压力。压力变送器 感知现场的压力并将其转换成 4 - 20 mA 电流信号 。本例中压力变送器的量程范围是 0 psi 到 100 psi。压力测量值和毫安信号的对应显示在本图例的下方。指示器/控制器： 本例中，压力指示器/控制器经过编程，将 4 mA 解读成0 psi并将 20 mA 解读成 100 psi。气动阀： 现场执行机构。本例中如果检测到的压力过高，控制器会指示调节阀打开为罐体泄压。,压力变送器,在4 - 20 mA 回路上会产生哪些故障？,压力
7、变送器,接线问题： 终端电阻不匹配、 绝缘老化、腐蚀以及污染都会影响 4 - 20 mA 电流回路的运行。24V 回路电源： 噪音，损坏或者过载的电源会引发4-20毫安电流回路的波动和故障。控制器I/O通道故障： 如果输入控制器的毫安信号是正确的，但是控制器没有正确地解读mA信号，将导致对于工艺过程的错误控制。,温度变送器,在4 - 20 mA 回路上会产生哪些故障？,压力变送器,变送器故障： 如果传感器没有正确地将测量到的PV值转换成毫安电流信号，则控制系统也无法辨识和调整错误的PV值。传感器故障： 如果温度传感器故障，则变送器不能感知现场的温度。对于压力变送器而言，如果与过程的连接被堵塞，
8、则传感器也不能精确地测量压力。,温度变送器,如何排除这些故障？ 哪些是最常用的工具？,测量 4 mA - 20 mA 信号,串联到电路里面，需要断开回路,温度变送器,压力变送器,将测量到的毫安值与期望值相对比,测量 4 mA - 20 mA 信号： 不断开回路的测量方式,Fluke 771/772/773 不断开回路即可测量,将测量到的毫安值与期望值相对比,温度变送器,压力变送器,输出 4 mA - 20 mA 信号,直接检测指示器、控制器或者 PLC/DCS的 I/O通道。,温度变送器,压力变送器,模拟 4 mA - 20 mA 信号,在回路中模拟一个变送器，来调节回路中的电流,检测接线、电
9、源、指示器/控制器，或者PLC/ DCS的I/O通道。替代变送器做回路测试。,温度变送器,压力变送器,测量 24V 回路电源,检测回路电源是否能够完全提供 24 V 供电能力，还是由于过载的缘故造成输出电压不足。,温度变送器,压力变送器,替代外部 24 V 回路电源,提供24V回路电源，同时输出毫安信号。做电源的替代测试。,温度变送器,压力变送器,与智能变送器建立HART通讯，维护智能仪表,使用Fluke 754的HART通讯功能与HART智能变送器建立连接。 变送器输出 mA 信号到控制器 I/O 检验Fluke 754的屏幕上的显示是否正确 比较变送器输出mA值和Fluke 754所读到的
10、毫安信号是否相同 测试变送器输出、电源、接线和控制器I/O,温度变送器,测量4-20mA，回路供电， HART通讯,很多PLC/DCS控制系统的输入是电压信号 其中，以1- 5 V 最为常见，4 - 20 mA 电流经过250欧姆的输入电阻之后能提供 1 - 5 V输入电压 一些低功率变送器可直接输出 1 - 5 V电压 许多老的图表记录仪和 HVAC系统也有 1 - 5 V 和 0 - 10 V 的I/O,指示仪 / 控制器 DCS / PLC / 记录仪,输出1 V - 5 V 以及 0 V - 10 V电压信号进行排障,0.004 x 250 = 1.0 V 0.020 x 250 =
11、5.0 V,Ohms law,测试电流/压力转换设备,电流/压力转换设备将 4 - 20 mA 信号转换成 3 - 15 psi 的气压信号 通常用于调节阀 是连接 4 - 20 mA 电流回路和 3 - 15 psi 气压输出的桥梁 输出 4 - 20 mA, 验证压力输出是否正确,4-20 mA 电流输入,输出压力,提供压力,20 PSI,测试控制阀,用于流体控制的现场执行机构 输入是4 - 20 mA 或者3 - 15 psi 常开或者常闭 常闭阀门在掉电时无法正常闭合 常开阀门在掉电时无法正常打开 提供 4 - 20 mA 电流信号并且参照下表来检验阀门是否工作正常,常闭,常开,Clo
12、sed,闭合,打开,Open,闭合,打开,回顾：电流回路设备和测试方法,变送器 输入为温度、压力、流量等现场物理信号 提供 4 - 20 mA 输出 可使用带mA模拟功能的回路测试工具替代变送器作回路测试 24 V 回路电源 测量电源电压，必要的情况下使用回路测试工具替代电源提供回路供电, 电流/压力转换设备，4 - 20 mA 输入，3 - 15 psi 输出 回路测试工具输出 4 - 20 mA用于验证设备的压力输出是否正确 调节阀 用回路测试工具输出4 - 20 mA，验证阀门开度 使用 mA 信号阶跃输出功能来测试阀门开合的平滑度 PLC、DCS、指示器、控制器、流量计算机和图表记录仪的模拟量输入 用回路测试工具输出4 - 20 mA 信号作为输入，以验证显示值是否正确,下一步，您需要：,访问以下网址您将得到更多信息： 现场演示申请 Fluke研讨会 过程校准产品的应用文章和视频谢谢！,23,
