4-20mA和RS485的區(qū)別

RS485是通訊接口，4-20mA是模擬量輸出。

儀表輸出信號(hào)為什么選擇4-20mA電流的原因？變送器的傳統(tǒng)輸出直流電信號(hào)有0-5V、0-10V、1-5V、0-20mA、4-20mA等，目前廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。工業(yè)上廣泛采用的是用4~20mA電流來(lái)傳輸模擬量。采用電流信號(hào)的原因是不容易受干擾。并且電流源內(nèi)阻無(wú)窮大，導(dǎo)線(xiàn)電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，在普通雙絞線(xiàn)上可以傳輸數(shù)百米。

上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不是以引燃瓦斯。下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)斷線(xiàn)：正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線(xiàn)因故障斷路，環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線(xiàn)報(bào)警值。電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。典型的是變送器需要兩根電源線(xiàn)，加上兩根電流輸出線(xiàn)，總共要接4根線(xiàn)，稱(chēng)之為四線(xiàn)制變送器。當(dāng)然，電流輸出可以與電源公用根線(xiàn)(公用VCC或者GND)，可節(jié)省一根線(xiàn)，稱(chēng)之為三線(xiàn)制變送器。其實(shí)4-20mA電流本身就可以為變送器供電。變送器在電路中相當(dāng)于一個(gè)特殊的負(fù)載，特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據(jù)傳感器輸出而變化，顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線(xiàn)，因而被稱(chēng)為兩線(xiàn)制變送器。工業(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為4mA，因此只要在量程范圍內(nèi)，變送器至少有4mA供電。這使得兩線(xiàn)制傳感器的設(shè)計(jì)成為可能。在工業(yè)應(yīng)用中，測(cè)量點(diǎn)一般在現(xiàn)場(chǎng)，而顯示設(shè)備或者控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可能數(shù)十至數(shù)百米。按一百米距離計(jì)算，省去2根導(dǎo)線(xiàn)意味著成本降低近百元。因此在實(shí)際使用中兩線(xiàn)制傳感器得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

儀表輸出信號(hào)為什么選擇4-20mA電流的原因：遠(yuǎn)傳信號(hào)用電流源優(yōu)于電壓源的原因：因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線(xiàn)的電阻較大時(shí)，如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)傳，由于電線(xiàn)電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，而用恒電流源信號(hào)作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線(xiàn)長(zhǎng)短而改變，從而保證了傳送的精度。

信號(hào)大電流選擇20mA的原因：大電流20mA的選擇是基于：安全、實(shí)用、功耗、成本的考慮。安全火花儀表只能采用低電低電流綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的連接距離，所帶負(fù)載等因素；還有就是功耗及成本問(wèn)題，對(duì)電子元件的要求，供電功率的要求等因素。信號(hào)起點(diǎn)電流選擇4mA的原因：4-20mA變送器兩線(xiàn)制的居多，兩線(xiàn)制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線(xiàn)為什么起點(diǎn)信號(hào)不是0mA？這是基于兩點(diǎn)：1.變送器電路沒(méi)有靜態(tài)工作電流將無(wú)法工作，信號(hào)起點(diǎn)電流4mA.DC就是變送器的靜態(tài)工作電流。2.同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)"有利于識(shí)別斷電和斷線(xiàn)等故障。

什么是4-20mA？一般儀器儀表的信號(hào)電流都為4-20mA，指小電流為4mA大電流為20mA。傳輸信號(hào)時(shí)候，要考慮到導(dǎo)線(xiàn)上也有電阻，如果用電壓傳輸則會(huì)在導(dǎo)線(xiàn)的產(chǎn)生一定的壓降，那接收端的信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生一定的誤差了！所以使用電流信號(hào)作為變送器的標(biāo)準(zhǔn)傳輸！雙絞線(xiàn)特抗是50歐姆左右，相隔1cm寬的0.2平方毫米的導(dǎo)線(xiàn)特性阻抗300歐姆左右，所以負(fù)載電阻選擇50-300歐姆比較理想，為了AD轉(zhuǎn)換方便，負(fù)載電阻上的信號(hào)大量程值一般5-10V比較合適，那么權(quán)衡所有，負(fù)載電阻250歐姆，電流20mA，負(fù)載壓降5V比較滿(mǎn)意。

那么為什么選擇4-20mA而不是0-20mA呢？為了減少接線(xiàn)的復(fù)雜性，傳感器選擇2線(xiàn)要比多線(xiàn)簡(jiǎn)單的多，2線(xiàn)既要傳輸信號(hào)，又要給傳感器供電，所以設(shè)計(jì)者從中盜竊4mA電流給傳感器放大電路供電，這樣4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)就確定了。RS485：智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過(guò)程量也就是4-20mA，后來(lái)儀表接口是RS232接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的R5485解決了這個(gè)問(wèn)題。下面我們就簡(jiǎn)單介紹RS485。

RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，+2V~+6V表示“0"，-6V~2V表示“1"RS485有兩線(xiàn)制和四線(xiàn)制兩種接線(xiàn)，四線(xiàn)制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線(xiàn)制接線(xiàn)方式，這種接線(xiàn)方式為總線(xiàn)式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線(xiàn)上多可以?huà)旖?2個(gè)結(jié)點(diǎn)。

在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)很多情況下，連接RS485通信電路時(shí)只需簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線(xiàn)將各個(gè)接口的“A"、“B"端連接起來(lái)。

在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線(xiàn)路，從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢?，這個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所影響。理論上RS485的長(zhǎng)傳輸距離能達(dá)到1200米，但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x要比1200米短，具體能傳輸多遠(yuǎn)視周?chē)h(huán)境而定。在傳輸過(guò)程中可以采用增加中繼的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，多可以加八個(gè)中繼，也就是說(shuō)理論上RS485的大傳輸距離可以達(dá)到9.6公理。如果真需要長(zhǎng)距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質(zhì)，收發(fā)兩端各加一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，多模光纖的傳輸距離是5~10公里，而采用單模光纖可達(dá)50公里的傳播距離。