在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，4~20mA電流環(huán)路是一種常見的信號(hào)傳輸方式，例如水泥廠、鋼鐵廠、化工廠這種場(chǎng)景中有很多傳感器使用4~20mA電流信號(hào)，用于傳輸模擬量信號(hào)（如溫度、壓力、液位等）。

圖1控制環(huán)路中的溫度變送器和壓力變送器

一、為什么采用4~20mA電流傳輸模擬量？抗干擾能力強(qiáng)：4~20mA電流信號(hào)相對(duì)于電壓信號(hào)來說，在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)更不容易受到干擾的影響。它可以通過較小的線纜電阻降低電流損失，并且對(duì)電磁干擾、噪聲等具有較高的抵抗能力。安全性高：由于4~20mA電流回路是一個(gè)閉合回路，即使在電纜中發(fā)生斷路，仍然可以通過檢測(cè)到低于4mA或高于20mA的電流來診斷故障。這種特性使其在安全監(jiān)控和防止錯(cuò)誤狀態(tài)下的控制非常有效。低功耗：相比于其他傳輸方式，4~20mA電流傳輸所需的功率較低。這對(duì)于遠(yuǎn)程傳輸和分布式控制系統(tǒng)非常有利，能夠減少能源消耗。

兼容性強(qiáng)：4~20mA電流信號(hào)是一種標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)信號(hào)，可以與許多不同類型的傳感器和控制設(shè)備兼容。這使得系統(tǒng)的集成和互操作性更加簡(jiǎn)單可靠。

二、4~20mA控制回路的工作原理在4~20mA控制回路中，電流大小表示被測(cè)量變量（如溫度、壓力等）的值。通常情況下，4mA對(duì)應(yīng)于被測(cè)量變量的最小值，20mA對(duì)應(yīng)于最大值。為了實(shí)現(xiàn)4~20mA控制回路，通常需要以下組件：

1、傳感器：用于測(cè)量被控參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。

2、控制器/變送器：接收傳感器提供的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為4~20mA電流輸出。3、負(fù)載：接收控制器輸出的電流信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)的大小來執(zhí)行相應(yīng)的操作，如閥門控制、報(bào)警觸發(fā)等。在正常工作狀態(tài)下，控制器會(huì)通過調(diào)節(jié)電流的大小來控制負(fù)載的行為。較低的電流值表示較低的被測(cè)量變量值，而較高的電流值表示較高的被測(cè)量變量值。

圖24~20mA控制回路模型三、為什么使用萬用表測(cè)試4~20mA回路1、多功能性：萬用表通常具有多種測(cè)量模式和功能，包括電流、電壓、電阻等。因此，一臺(tái)萬用表就可以滿足多種測(cè)量需求，提供更大的靈活性。2、直接讀取：萬用表可以直接讀取電流值，像OI857II/OI859CFII高精度手持萬用表除了以mA顯示電流值外還可以百分比的方式顯示，這樣用戶無需進(jìn)行額外的計(jì)算或轉(zhuǎn)換，這樣很容易判4~20mA的問題，便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整和校正。

圖3OI857II/OI859CFII以百分比顯示環(huán)路電流

3、精確度：萬用表通常具有較高的精確度和穩(wěn)定性，可以提供準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這對(duì)于工業(yè)環(huán)境中對(duì)測(cè)量值的精確性要求較高的應(yīng)用非常重要。4、快速響應(yīng)：萬用表的測(cè)量速度通常很快，可以迅速對(duì)變化的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)量。這使得萬用表成為及時(shí)檢測(cè)和故障排查的理想工具。5、輕便易用：萬用表通常具有簡(jiǎn)單易用的界面和操作方式，用戶可以快速上手并進(jìn)行測(cè)量。其便攜性也使得在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)更加方便。6、故障排查：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，使用萬用表測(cè)試4~20mA電流可以幫助確定故障的位置。通過逐個(gè)測(cè)量環(huán)路中的不同部分，可以找到導(dǎo)致電流異常的原因，并進(jìn)行修復(fù)。7、兼容性：萬用表通常適用于各種不同類型的4~20mA電流回路，包括不同廠家的傳感器和控制設(shè)備。這種兼容性使得萬用表成為廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)工具。8、可靠性和耐用性：好品質(zhì)的萬用表具有良好的可靠性和耐用性，可以在惡劣的工作環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間使用。這確保了萬用表在各種條件下都能正常工作。綜上所述，使用萬用表測(cè)試4~20mA電流具有多功能性、直接讀取、精確度高、快速響應(yīng)、輕便易用、故障排查能力強(qiáng)、兼容性好以及可靠性和耐用性等優(yōu)勢(shì)。這使得萬用表成為工業(yè)領(lǐng)域中廣泛使用的電流測(cè)量工具。