4-20ma是模擬量還是數(shù)字量

4-20mA信號(hào)屬于模擬量。以下是關(guān)鍵解析，幫助您徹底理解其本質(zhì)：

一、核心區(qū)別：模擬量 vs 數(shù)字量

 4-20mA的本質(zhì)：

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(hào)。

二、為什么工業(yè)現(xiàn)場偏愛4-20mA?

1. 抗干擾優(yōu)勢

- 電流信號(hào)在長距離傳輸中幾乎不受線路電阻影響(電壓信號(hào)會(huì)衰減)

- 可識(shí)別斷線故障：電流<3.8mA自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警(0mA易被誤判為正常低值)

2. 活零點(diǎn)(Live Zero)設(shè)計(jì)

- 4mA起點(diǎn)：區(qū)分設(shè)備無信號(hào)(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(hào)

3. 安全防爆

- 低能量信號(hào)(<30V/<100mA)滿足本安防爆要求(Ex ia)

三、典型應(yīng)用場景

1. 過程控制

- 壓力變送器：0~10MPa → 4~20mA

- 液位計(jì)：0~5m → 4~20mA

2. 設(shè)備監(jiān)控

- 電機(jī)負(fù)載電流：0~100A → 4~20mA(經(jīng)電流互感器轉(zhuǎn)換)

四、與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換關(guān)系

雖然4-20mA本身是模擬量，但最終會(huì)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字量處理：

1. PLC/DCS系統(tǒng)：通過ADC模塊(模擬量輸入卡)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值

- 舉例：西門子SM331模塊，將4-20mA → 0~27648數(shù)字量

2. 轉(zhuǎn)換公式：

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

(4mA對應(yīng)5530，20mA對應(yīng)27648)

五、常見誤區(qū)澄清

- 錯(cuò)誤認(rèn)知： “4-20mA是數(shù)字量，因?yàn)樗泄潭ǚ秶?/span>”

正解：范圍限制≠離散化，電流仍可無限細(xì)分(如19.876mA)

- 錯(cuò)誤認(rèn)知： “HART協(xié)議中的4-20mA是數(shù)字信號(hào)”

正解：HART是在4-20mA基礎(chǔ)上疊加數(shù)字通信，基帶仍是模擬量

六、技術(shù)演進(jìn)：模擬量的數(shù)字化生存

1. IO-Link：將傳統(tǒng)4-20mA升級(jí)為數(shù)字通信，傳輸更多參數(shù)(如設(shè)備診斷)

2. 無線HART：保留4-20mA接口，同時(shí)支持無線傳輸

3. 本質(zhì)安全：4-20mA仍是防爆區(qū)首選(對比現(xiàn)場總線更安全)

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