4-20mA 전류루프 구성과 동작방식

프로세스 정보가 전송되는 아날로그 신호는 서로 다른 수준의 전압 또는 전류를 갖습니다. 4-20mA 전류 신호는 오늘날 공정 제어가 필요한 산업에서 가장 많이 사용됩니다. 

프로세스 변수(PV), 아날로그 신호, 4-20mA 전류 루프의 정보를 전송하기 위해 널리 사용되는 표준입니다. 

 

 

 

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1. 4-20mA 전류 루프 동작방식

4-20mA 직류(DC) 루프가 이해하려면 전압, 전류 및 저항 간의 관계를 알아야 합니다.

V = I x R. 이것이 옴의 법칙이며 전압 또는 전압(V)이 전류 강도(I)에 저항(R)을 곱한 것과 같다는 것입니다. 

 

전원 공급 장치와 3개의 부하로 구성된 아래 DC 회로를 고려해 보면 전류 루프는 전류를 생성하기 위해 전압이 필요하며 다이어그램에서 "V Total"로 표시된 전원 공급 장치에 의해 제공됩니다.

 

그런 다음 전류는 루프를 통해 흐르고 각 부하를 통과합니다. 옴의 법칙을 사용하여 각 부하의 전압 강하를 계산할 수 있습니다. 저항 R1에서 전압강하 V1은 다음과 같습니다. 

 

 

 

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2. 4-20 mA 루프의 구성 요소

물리적 와이어는 센서, 송신기, 전원 공급 장치 및 수신기에 연결됩니다. 수신기는 DCS 컨트롤러 또는 인디케이터일 수 있습니다.

1) 센서

공정 변수를 측정하는 일종의 센서가 있어야 합니다. 센서는 일반적으로 온도, 습도, 유량, 레벨 또는 압력 등을 측정합니다. 센서에 통합된 기술은 매우 다양합니다. 특정 측정을 위한 센서의 설계에 따라 다릅니다.

 

2) 송신기

센서가 모니터링하는 것이 무엇이든 상관없이 측정값을 4에서 20mA사이의 전류 신호로 변환할 수 있는 방법이 있어야 합니다. 여기에서 송신기가 작동합니다.

 

 

 

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3) 전원 공급 장치

신호를 생성하려면 전원이 있어야 gkqslek. 

필요한 구성에 따라 4-202mA 전류 루프와 함께 사용하는 9V, 12V, 24V의 많은 공통 전압이 있습니다.

 

4) 루프

적절한 전원 공급 장치 외에도 루프가 있어야 합니다. 루프는 특히 4-20mA 신호를 수신한 다음 트랜스미터로 돌아가는 수신기에 센서를 연결하는 와이어를 나타냅니다. 루프에서 센서 측정에 따라 4-20mA 범위의 전류 신호는 트랜스미터에 의해 그에 따라 조절됩니다.

 

5) 리시버

수신기는 현재 신호를 수신하고 읽을 수 있는 루프의 어딘가에 있는 장치입니다. 이 전류 신호는 작업자가 쉽게 이해할 수 있는 단위로 변환되어야 합니다. 디지털 디스플레이, 컨트롤러, 액추에이터 및 밸브는 루프에 부착된 일반적인 장비입니다.

 

이러한 구성 요소만 있으면 4-20mA 전류 루프를 완료할 수 있습니다. 센서는 공정 변수를 측정하는 반면, 트랜스미터는 해당 측정값을 전류 신호로 변환합니다. 와이어 루프를 통해 전류 신호는 수신기로 전달되고 수신기는 해당 신호에 대한 작업을 표시하거나 수행합니다.

 

 

 

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3. 4-20 mA 전류 루프 장단점

4-20mA 전류 루프는 많은 산업 분야에서 주요 공정 제어 신호입니다. 전류가 이동 거리에 따라 저하되지 않기 때문에 프로세스 정보를 전송하는 탁월한 방법입니다.

 

 

 

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1) 장점

• 4-20mA 전류 루프는 많은 산업 분야에서 일반적인 표준입니다.

• 쉽게 연결하고 구성할 수 있는 옵션입니다.

• 다른 신호보다 매우 적은 수의 연결과 배선을 사용하므로 비용이 크게 절감됩니다.

• 4-20mA 신호는 장거리 이동에 가장 적합하며 전류는 전압만큼 감소하지 않습니다.

• 전류 신호는 전기 노이즈에 덜 민감합니다.

• 4mA는 신호의 0%와 같기 때문에 시스템의 결함을 쉽게 감지할 수 있습니다.

 

2) 단점

• 전류 루프는 단일 특정 프로세스 신호를 전송하는 것으로 제한됩니다.

• 각 프로세스 변수에 대해 별도의 4-20mA 전류 루프가 있어야 합니다. 따라서 공정 변수가 많을수록 4-20mA 루프의 수가 더 많습니다. 독립 루프는 적절하게 절연되어야 하며, 그렇지 않으면 접지 루프에 문제가 발생할 수 있습니다.

• 이러한 격리 요구 사항은 루프 수가 증가함에 따라 훨씬 더 복잡해집니다.