6ES7313-6CG04-0AB0型號規(guī)格

　4-20mA（1-5V.DC）信號制是國際電工委員會（IEC）：過程控制系統(tǒng)用模擬信號標準。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4-20mA.DC，聯(lián)絡信號采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。使用4-20mA模擬量進行通信時，無論是發(fā)射端還是接收端的電路設計相對于數字通信都會比較復雜，那為什么還要使用呢？本文將結合設計案例帶你了解4-20mA通信。

　　1、為什么使用4-20mA通信？

　　在遠距離、復雜的工業(yè)現場應用場合常常伴隨有較大的干擾源，磁場輻射干擾、傳導干擾等，如果使用傳統(tǒng)的數字通信容易受到干擾，因為接收端的輸入阻抗無窮大，在受到微弱噪聲信號干擾后，會產生較高的電壓噪聲，不利于數據傳輸以及接口的安全使用規(guī)范。而使用模擬量（4-20mA）進行通信時，由于耦合的噪聲信號較為微弱，通常為n別，則不受此影響，而且電流源驅動沒有線壓降問題。　

　　2、4-20mA代表了什么數據意義？

　　基于國際標準文件提出的《過程控制系統(tǒng)用模擬信號（第一部分）：直流電流信號（GB/T3369.1-2008/IEC60381-1:1982）》中規(guī)定了4-20mA信號為直流電流通信信號，如表一：直流電流信號范圍所示。文件中規(guī)定在采用4-20mA通信信號的情況下，4mA代表原始數據的0刻度，20mA代表原始數據的滿刻度，0mA作為斷電、斷線檢測。

　　如遠端PT100熱電阻溫度監(jiān)測系統(tǒng)，通過4-20mA通信方式將遠端現場數據傳回PLC，實現對現場溫度變化監(jiān)測。PT100的測量范圍為-200-850℃，則4mA代表-200℃，20mA代表850℃，實際溫度計算公式如下：

　　T=（850+200）℃/（20-4）mA*（I-4mA）-200℃

　　其中：T為當前測試溫度;I為當前采集電流;一般用低于2mA代表熱電阻測溫模塊系統(tǒng)斷電或者通信線路斷線。

　　3、4-20mA通信系統(tǒng)的一般電路設計

　　4-20mA模擬量通信電路如圖二4-20mA通信電路架構所示，應用現場前端由傳感器組成，經由變送器將非標準的傳感器信號轉換為標準4-20mA通信信號，再發(fā)送到遠端控制設備，由接收器接收上傳至PLC控制端。

　　目前市面上有較多的傳感器設備或者執(zhí)行器的成品模塊已經集成了4-20mA通信功能，用戶只需要自己搭建接收模塊即可。接收模塊正如下圖二4-20mA通信電路架構所示，包含了采樣器、信號調理電路、ADC（模數轉換）以及MCU（數據傳輸以及處理）。但如果4-20mA通信攜帶的是一個高精度、數據范圍比較寬的數據時（比如上個章節(jié)所提及的遠端PT100熱電阻溫度監(jiān)測系統(tǒng)，數據量范圍-200-850℃，精度0.1%±1℃取最大值），接收模塊精度達不到0.1%，則會引起數據傳輸誤差，發(fā)揮不了傳感器性能，那怎么去確保接收模塊的采樣數據準確呢？

　　4-20mA通信電路架構

　　首先我們先來分析一下接收鏈路可能導致采集精度誤差的原因：a、采樣電阻的初始精度以及工作在極限環(huán)境（高低溫max）下時，電阻溫漂引起采樣電壓的漂移;b、調理電路，該電路限制采樣精度的因素比較多，如運放的失調電壓、輸出噪聲、衰減或增益網絡誤差引起ADC端的電壓采集誤差;c、ADC單元電路誤差，如基準漂移、基準噪聲，電源噪聲、PCB布局等這都是外部影響ADC轉換精度因素;d、ADC自身所帶來的轉換精度誤差，如ADC的失調誤差、增益誤差，無噪聲分辨率低、積分非線性差等問題，帶來轉換精度誤差。

　　為了縮短用戶的開發(fā)周期，ZLG推出了一款帶有隔離功能的高精度模擬量采集模塊（TPS08U）一次性解決了如上所有問題。該模塊在設計上，考慮了如上的所有因素，采用極低溫飄的電阻，號稱零漂移的運放，24bit分辨率的ADC，在極優(yōu)的參數下選取性價比元器件，并優(yōu)化layout走線布局等實現以最小體積達成8通道測量。同時，每個模塊出廠均通過嚴格的測試校準，保證出廠的每個模塊都能達到指標要求。

　　4、TPS08U模塊使用簡介

　　TPS08U典型電路如下圖所示，只需簡單的外圍電路就可以實現8通道的模擬信號采集（4-20mAand0-5V），精度0.1%（電壓為滿量程精度）。模塊電源采用3.3V供電，通信接口SPI，同時，模塊集成了電源及通信隔離電路（隔離DC:2500V），尺寸大小長*寬*高：31.8mm*20.3mm*6.5mm。詳細資料可向當地銷售獲取

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1電子電工技術特點

電子電工技術是憑借計算機技術發(fā)展起來的，并朝著智能化、網絡化的方向發(fā)展。隨著時代的發(fā)展，新型技術不斷涌現，使傳統(tǒng)電工技術使用效率飛速提升，電子電工技術具有集成化特點、高效率化特點、高頻化特點、全控化特點，詳情如下。

1.1集成化特點

電子電工技術具有集成化特點，在實際應用中通過多種單元器件的合并，集成到一個基片上，這也是電子電工技術與傳統(tǒng)器件存在一定差異，能控制好復雜的電路。

1.2高頻化特點

電子電工技術具有高頻化特點，能在一定程度上提高工作效率，舉個例子：GTR（電力晶體管）可在十千赫茲頻率下運行，而IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）一般在十千赫茲頻率以上工作，MOSFET（金氧半場效晶體管）的工作頻率則高達幾百千赫茲。

1.3高效率特點

電子電工技術運行效率很高，通常可體現在兩個方面，一個是器件，另一方面是變換技術。通過減少器件導通壓降，能在一定程度上降低導通損耗。通過器件開關升降過程的加速也能達到開關損耗目的。將軟開關技術應用到電力系統(tǒng)中，可進一步提升工作效率。

1.4全控化特點

電子電工技術在實際應用中還具有全控化特點，這是由于電子電工技術具備全控型器件自關斷功能，從而在電氣系統(tǒng)中突出了全控化特點，使電路設計得到了充分簡化。

2電子電工技術實際應用

綜上，筆者對電子電工技術特點進行了闡述，將電子電工技術應用在電力系統(tǒng)中可在一定程度上提高工作效率，在發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)中得到了實際應用。

2.1發(fā)電環(huán)節(jié)

電子電工技術在發(fā)電環(huán)節(jié)得到了實際運用，就目前來看大型電廠，通常將靜止勵磁運用到發(fā)電機組，在一定程度上提高機組運行效率。現階段電子電工技術在許多領域中得到了更好的應用，例如：在風力發(fā)電中，可將電子電工技術應用其中，確保電流頻率與機組自轉速度的一致性，最終獲得最大工作效率。高低壓電在互轉過程中，變頻機的作用得到了極大發(fā)揮，確保應用大化?？稍偕茉醋鳛楸臼兰o推廣最大的資源，太陽能發(fā)電也需要依靠電子電工技術。

2.2輸電環(huán)節(jié)

電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)中，柔性交流電輸電、高壓直流電、靜止無功補償器的應用均需電子電工技術的參與。

2.3配電環(huán)節(jié)

目前，許多電力系統(tǒng)不斷地在升級以及改革，而由于建設配電網自動化需要較高的成本、較長的時間，現在雖有一些電力企業(yè)針對配網自動化設計規(guī)劃了方案，并提出一些新穎的觀點，然而很多實踐模式缺乏參考性。再加上，管理時監(jiān)督體系缺乏全面性，且在工程建設時沒有對設備維護問題進行考慮，所以不能統(tǒng)一一些問題的意見。為了提高配電質量，可將電子電工技術運用其中，解決了配電中供電的穩(wěn)定性及安全性問題，在一定程度上確保了供電質量水平。

3確保電子電工技術運用的有效對策

為了提高電子電工技術的高效應用，還應采取行之有效的對策，如：創(chuàng)造現代化的操作控制平臺、新型網絡的使用、不斷使技術提升，詳情如下。

3.1創(chuàng)造現代化的操作控制平臺

創(chuàng)造準確化的接口軟件設備和硬件設備平臺，在該平臺的操作中可以自行帶有數據統(tǒng)一性和開放性的優(yōu)點，不同企業(yè)之間可以相互進行對接。通過業(yè)主進行制定相應的算法來實現相關的保護功能，整體算法都必須經過該平臺才能夠進行深化融合，從而大量節(jié)約該系統(tǒng)的物資，這樣一來方便操作進行管理。

3.2新型網絡的使用

出現故障錄波等相關設備在傳統(tǒng)的操作、保護及變電站級監(jiān)管流程中，主要根據相關技術來進行分布考慮的，變電站綜合自動化系統(tǒng)之間的發(fā)展趨勢主要是傳統(tǒng)的功能效益模板來進行整體管理許多間隔，在發(fā)展過程中也會形成由一個模板來進行管理的間隔單元，從而達到了因為區(qū)域位置的不相同導致的大面積擴散，這樣一來不但降低由于相關故障的出現而該系統(tǒng)直接受到影響，大量提高該系統(tǒng)功能的有效應用。

3.3不斷使技術提升

要想確保更為可靠以及穩(wěn)定的電力系統(tǒng)運行，就應不斷使技術水平得以提升。首先需對科技手段進行采用，定期檢修以及維護配網電力系統(tǒng)，同時需在第一時間清理配網電力系統(tǒng)周邊障礙，并在第一時間調換以及維修故障設備以及線路，使線路運行效率得以提升，防止由于線路老化以及線路障礙而發(fā)生意外事故。此外，在選擇電力系統(tǒng)導線時，需對絕緣導線進行選擇，并對地埋電纜以及架空電纜的方式進行選擇，防止由于不科學的電纜構建而出現電力故障。還有，要科學地、合理地選擇電變壓器，避免出現不安全的意外事故。最后，在維修電路這一快，要嚴格、科學地對崗位進行分配，將科學值班計劃制定出來，明確每一人員的職責，這樣更利于在一時間處理突發(fā)事故以及線路存在的故障，從而使人員的水平和技術得以提升。

4結論

綜上，筆者對電子電工技術應用特點展開了研究，將電子電工技術運用到電力系統(tǒng)中能在一定程度上提高工作效率，降低供電過程中安全事故的發(fā)生幾率，就目前來看我國電力系統(tǒng)發(fā)展呈現出一定滯后性，究其原因是由于電子電工技術不夠成熟，基于此應將理論與實踐技術有機結合在一起，大力發(fā)展核心技術，確保我國電子電工技術達到水平