四線制

所謂的兩線制、三線制、四線制，是指各種輸出為模擬直流電流信號的變送器，其工作原理和結構上的區別，而並非只指變送器的接線形式。

幾線制的稱謂，是在兩線制變送器誕生後才有的。這是電子放大器在儀表中廣泛應用的結果，放大的本質就是一種能量轉換過程，這就離不開供電。因此最先出現的是四線制的變送器；即兩根線負責電源的供應，另外兩根線負責輸出被轉換放大的信號(如電壓、電流、等)。DDZ-II型電動單元組合儀表的出現，供電為220V.AC，輸出信號為0—10mA.DC的四線制變送器得到了廣泛的應用，在有些工廠還可見到它的身影。

七十年代我國開始生產DDZ-III型電動單元組合儀表，並採用國際電工委員會(IEC)的過程控制系統用模擬信號標準。即儀表傳輸信號採用4-20mA.DC，聯絡信號採用1-5V.DC，即採用電流傳輸、電壓接收的信號系統。採用4-20mA.DC信號，現場儀表就可實現兩線制。但限於條件，當時兩線制僅在壓力、差壓變送器上採用，温度變送器等仍採用四線制。國內兩線制變送器的產品範圍也大大擴展了，應用領域也越來越多。同時從國外進來的變送器也是兩線制的居多。 ^[1] 

兩線制變送器必須同時滿足以下條件：

1．變送器的輸出端電壓V等於規定的最低電源電壓減去電流在負載電阻和傳輸導線電阻上的壓降。

2.變送器的正常工作電流I必須小於或等於變送器的輸出電流。

3.P<I_min(E_min-I_maxRL_max)，變送器的最小消耗功率P不能超過上式，通常<90mW。

式中：E_min=最低電源電壓，對多數儀表而言E_min=24(1-5%)=22.8V，5%為24V電源允許的負向變化量；I_max=20mA；I_min=4mA；RL_max=250Ω+傳輸導線電阻。

如果變送器在設計上滿足了上述的三個條件，就可實現兩線制傳輸。所謂兩線制即電源、負載串聯在一起，有一公共點，而現場變送器與控制室儀表之間的信號聯絡及供電僅用兩根電線，這兩根電線既是電源線又是信號線。兩線制變送器由於信號起點電流為4mA.DC，為變送器提供了靜態工作電流，同時儀表電氣零點為4mA.DC，不與機械零點重合，這種“活零點”有利於識別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便於使用安全柵，利於安全防爆。

兩線制變送器如圖1所示，其供電為24V.DC，輸出信號為4-20mA.DC，負載電阻為250Ω，24V電源的負線電位最低，它就是信號公共線，對於智能變送器還可在4-20mA.DC信號上加載HART協議的FSK鍵控信號。 ^[1] 

有的儀表廠為了減小變送器的體積和重量、並提高抗干擾性能、減化接線，而把變送器的供電由220V.AC改為低壓直流供電，如電源從24V.DC電源箱取用，由於低壓供電就為負線共用創造了條件，這樣就有了三線制的變送器產品。

三線制變送器如圖2所示，所謂三線制就是電源正端用一根線，信號輸出正端用一根線，電源負端和信號負端共用一根線。其供電大多為24V.DC，輸出信號有4-20mA.DC，負載電阻為250Ω或者0-10mA.DC，負載電阻為0-1.5KΩ；有的還有mA和mV信號，但負載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數值有所不同。

由於4-20mA.DC(1-5V.DC)信號制的普及和應用，在控制系統應用中為了便於連接，就要求信號制的統一，為此要求一些非電動單元組合的儀表，如在線分析、機械量、電量等儀表，能採用輸出為4-20mA.DC信號制，但是由於其轉換電路複雜、功耗大等原因，難於全部滿足上述的三個條件，而無法做到兩線制，就只能採用外接電源的方法來做輸出為4-20mA.DC的四線制變送器了。

四線制變送器如圖3所示，其供電大多為220V.AC，也有供電為24V.DC的。輸出信號有4-20mA.DC，負載電阻為250Ω，或者0-10mA.DC，負載電阻為0-1.5KΩ；有的還有mA和mV信號，但負載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數值有所不同。

二線制的優點是接線簡單，只適用一般功率小的一次傳感器，如：壓變、差壓變、温變、電容式液位計、射頻導納、渦街流量計等。傳感器本身用電由二線制中得到，是必影響其帶載能力。

三線制的優點是熱電阻採取三線制接法，是為了打消銜接導線電阻惹起的丈量偏差。這是由於丈量熱電阻的電路個別是不均衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其銜接導線(從熱電阻到中控室)也成為橋臂電阻的一部門，這一部門電阻是未知的且隨情況温度變更，形成丈量偏差。採取三線制，將導線一根接到電橋的電源端，其他兩根分辨接到熱電阻地點的橋臂及與其相鄰的橋臂上，如許打消了導線線路電阻帶來的丈量偏差。

四線制的優點是由於是將電源和功率分開，所以本機的功率與信號是沒有功率上的關聯的，適用於大功率的的傳感器，如超聲波（由於其為了加大抗干擾能力，所以發射的功率會很大，所以此款產品選型時要儘量四線的，二線的一般抗干擾能力較弱），就不能作成二線的，只能是四線，分別是工作電源兩個，輸出兩個。 ^[2] 

四線制是指電源兩根線，信號兩根線。電源和信號是分開工作的。即在三線制的基礎上，信號線有自己的地，不和電源線共地。