仪器仪表
知识分享
Shenzhen Jiwei Automations Ltd.
深圳计为自动化技术有限公司
前言
8/16mA二线制输出是一种特定的信号传输方式，主要用于工业自动化和过程控制领域。
一、定义
8/16mA二线制输出是指，在二线制系统中，使用两根导线同时传输电源和信号。这两根导线中，一根为正极，另一根为负极（或称为公共端）。系统通过控制这两根导线之间的电流大小来传输信号，其中8mA和16mA分别代表两种不同的信号状态。
二、工作原理
1、8/16mA二线制输出的工作原理主要基于电流信号的传输与控制。在二线制输出系统中，仪表或传感器通常没有独立的工作电源，而是需要外部电源供电。这个外部电源通过两根导线（即二线制中的两根线）同时向仪表或传感器提供电能，并接收其传输的信号。
2、外部电源通过两根导线向仪表或传感器提供稳定的直流电能。当仪表或传感器检测到某种状态变化（如液位变化）时，它会改变两根导线之间的电流大小。具体来说，当仪表处于安全状态或正常工作时（如音叉液位开关未接触到液体）时，电流会被控制在8mA左右；而当仪表检测到异常情况或需要触发报警（如音叉液位开关接触到液体）时，电流会增加到16mA左右。这样，通过检测电流的大小，控制系统就可以判断仪表或传感器的状态。
3、控制系统通过检测两根导线之间的电流大小来判断仪表或传感器的状态。控制系统内部通常配备有电流检测电路，用于实时监测电流信号的变化。根据检测到的电流信号，控制系统可以判断仪表或传感器所处的状态，并采取相应的控制措施。
例如，当电流为8mA时，控制系统可能认为仪表处于安全状态；而当电流为16mA时，则可能触发报警或采取相应的保护措施。
三、电路结构
二线制电路结构的特点在于使用两根导线同时传输电源和信号。这两根导线分别连接外部电源的正负极和控制系统的信号输入端。具体电路结构如下：
电源输入与信号输出共用导线：在二线制电路中，电源的正极（或称为“电源输入端”）和信号输出端共用一根导线，负极（或称为“公共端”）则使用另一根导线；外部电源通过这两根导线向传感器或仪表提供电能，同时传感器或仪表也通过这两根导线向控制系统传输信号。
电流控制：传感器或仪表内部包含电流控制电路，用于根据检测到的物理量变化来调整两根导线之间的电流大小；当传感器处于某种特定状态（如安全状态或报警状态）时，它会将电流控制在特定的范围内（如8mA或16mA）。
信号识别与处理：控制系统通过检测两根导线之间的电流大小来判断传感器或仪表的状态；控制系统内部通常配备有电流检测电路，用于实时监测电流信号的变化，并根据检测到的电流信号采取相应的控制措施。
四、举例说明
以国产品牌深圳计为Ring-11音叉液位开关仪表二线制输出为例来说明。
Ring-11音叉液位开关仪表二线制输出接口使用两根导线同时传输电源和信号，接线示意图如下：该仪表中，电源的正极（或称为“电源输入端”）和信号输出端共用一根导线，负极（或称为“公共端”）则使用另一根导线。外部电源通过这两根导线向仪表提供电能，同时仪表也通过这两根导线向控制系统传输信号。
Ring-11音叉液位开关可实现低位干运行保护工作模式和高位溢流保护工作模式，其8/16mA二线制输出接口模式功能表如表1所示。
表1 二线制输出功能表
从表1中可以看出此音叉开关分为低位工作模式和高位工作模式，其输出电流和功能规定如下：
绿灯亮：输出电流～8mA(高位报警,非触料状态/低位报警,触料状态)
红灯亮：输出电流～16mA(高位报警,触料状态/低位报警,不触料状态)
熄灭：输出电流～1.8mA(故障报警)
仪表在接线时，为了从安全角度考虑，需要在断电的情况下才能进行接线；对于防爆型仪表接线时必须遵循相关防爆的接线要求。
产品外壳为铝合金材质，在0区使用时，必须防止由于冲击或摩擦引起的点燃危险！产品外壳含非金属材质，有潜在静电电荷危险！使用中应避免摩擦！清洁时请用湿布擦拭。
五、应用场合
工业自动化：在工业自动化领域，8/16mA二线制输出被广泛应用于各种仪表和传感器中，如温度传感器、压力传感器、液位传感器等。这些仪表和传感器通过二线制输出与控制系统进行通信，实现自动化控制和监测功能。
过程控制：在化工、石油、电力等行业中，过程控制是确保生产安全和效率的关键。8/16mA二线制输出在这些行业中被用于监测和控制各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位等。通过将这些参数转化为标准的电流信号，控制系统可以实时了解生产过程中的变化情况，并采取相应的控制措施。
远程监控：在一些需要远程监控的场合中，8/16mA二线制输出也发挥着重要作用。通过长距离的信号传输线，控制系统可以远程接收来自仪表或传感器的信号，并对其进行处理和分析。这不仅提高了监控的效率和准确性，还降低了人力成本和安全风险。
防爆区域：在一些具有防爆要求的危险场所中，8/16mA二线制输出也常被应用。由于其低功耗和本质安全的特点，它可以在这些场所中安全地传输信号而不会引起爆炸或火灾等危险情况。
综上所述，8/16mA二线制输出是一种重要的信号传输方式，它以其简单、可靠、低功耗等优点在工业自动化和过程控制领域得到了广泛应用。8/16mA二线制工作原理主要基于电流信号的传输与控制。通过改变两根导线之间的电流大小来传输信号，并通过控制系统对电流信号进行检测和处理，实现对仪表或传感器状态的实时监测和控制。
文字丨袁工
图片来源丨华仔，小凯，MJ
封面丨云峰
封面审核丨栗子
文章审核 |黄工、盛工
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