今天儀控君和(hé)大(dà)家討(tǎo)論的(de)兩線制、三線制、四線制，是指各種輸出爲模拟直流電流信号的(de)變送器，其工作原理(lǐ)和(hé)結構上的(de)區(qū)别，而并非隻指變送器的(de)接線形式。

首先，我們先看一下(xià)它們的(de)定義

兩線制：兩根線及傳輸電源又傳輸信号，也(yě)就是傳感器輸出的(de)負載和(hé)電源是串聯在一起的(de)，電源是從外部引入的(de)，和(hé)負載串聯在一起來(lái)驅動負載。

三線制：三線制傳感器就是電源正端和(hé)信号輸出的(de)正端分(fēn)離，但它們共用(yòng)一個(gè)COM端。

四線制：電源兩根線，信号兩根線。電源和(hé)信号是分(fēn)開工作的(de)。

幾線制的(de)稱謂，是在兩線制變送器誕生後才有的(de)。這(zhè)是電子放大(dà)器在儀表中廣泛應用(yòng)的(de)結果，放大(dà)的(de)本質就是一種能量轉換過程，這(zhè)就離不開供電。因此最先出現的(de)是四線制的(de)變送器；即兩根線負責電源的(de)供應，另外兩根線負責輸出被轉換放大(dà)的(de)信号（如電壓、電流、等）。但目前，很多(duō)變送器采用(yòng)二線制。下(xià)面，我們就來(lái)具體看看不同線制變送器的(de)差異有哪些？

不同線制變送器的(de)差異

一、兩線制

要實現兩線制變送器，必須要同時(shí)滿足以下(xià)條件：

1. V≤Emin-ImaxRLmax

變送器的(de)輸出端電壓V等于規定的(de)最低電源電壓減去電流在負載電阻和(hé)傳輸導線電阻上的(de)壓降。

2. I≤Imin

變送器的(de)正常工作電流I必須小于或等于變送器的(de)輸出電流。

3. P＜Imin(Emin-IminRLmax)

變送器的(de)最小消耗功率P不能超過上式，通(tōng)常＜90mW。

式中：Emin=最低電源電壓，對(duì)多(duō)數儀表而言Emin=24(1-5%)=22.8V，5%爲24V電源允許的(de)負向變化(huà)量；

Imax=20mA；

Imin=4mA；

RLmax=250Ω+傳輸導線電阻。

如果變送器在設計上滿足了(le)上述的(de)三個(gè)條件，就可(kě)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(chǎng)變送器與控制室儀表之間的(de)信号聯絡及供電僅用(yòng)兩根電線，這(zhè)兩根電線既是電源線又是信号線。兩線制變送器由于信号起點電流爲4mA DC，爲變送器提供了(le)靜态工作電流，同時(shí)儀表電氣零點爲4mA DC，不與機械零點重合，這(zhè)種“活零點”有利于識别斷電和(hé)斷線等故障。而且兩線制還(hái)便于使用(yòng)安全栅，利于安全防爆。

圖一 兩線制變送器接線示意圖

兩線制變送器如圖一所示，其供電爲24V DC，輸出信号爲4-20mA DC，負載電阻爲250Ω，24V電源的(de)負線電位最低，它就是信号公共線，對(duì)于智能變送器還(hái)可(kě)在4-20mA DC信号上加載HART協議(yì)的(de)FSK鍵控信号。

二、三線制

有的(de)儀表廠爲了(le)減小變送器的(de)體積和(hé)重量、并提高(gāo)抗幹擾性能、減化(huà)接線，而把變送器的(de)供電由220V AC改爲低壓直流供電，如電源從24V DC電源箱取用(yòng)，由于低壓供電就爲負線共用(yòng)創造了(le)條件，這(zhè)樣就有了(le)三線制的(de)變送器産品。

圖二 三線制變送器接線示意圖

三線制變送器如圖二所示，所謂三線制就是電源正端用(yòng)一根線，信号輸出正端用(yòng)一根線，電源負端和(hé)信号負端共用(yòng)一根線。其供電大(dà)多(duō)爲24V DC，輸出信号有4-20mA DC，負載電阻爲250Ω或者0-10mA DC，負載電阻爲0-1.5KΩ；有的(de)還(hái)有mA和(hé)mV信号，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。

三、四線制

由于4-20mA DC（1-5V DC）信号制的(de)普及和(hé)應用(yòng)，在控制系統應用(yòng)中爲了(le)便于連接，就要求信号制的(de)統一，爲此要求一些非電動單元組合的(de)儀表，如在線分(fēn)析、機械量、電量等儀表，能采用(yòng)輸出爲4-20mA DC信号制，但是由于其轉換電路複雜(zá)、功耗大(dà)等原因，難于全部滿足兩線制變送器設計的(de)三個(gè)條件，從而無法做(zuò)到兩線制，就隻能采用(yòng)外接電源的(de)方法來(lái)做(zuò)輸出爲4-20mA DC的(de)四線制變送器了(le)。

圖三 四線制變送器接線示意圖

四線制變送器如圖三所示，其供電大(dà)多(duō)爲220V AC，也(yě)有供電爲24V DC的(de)。輸出信号有4-20mA DC，負載電阻爲250Ω，或者0-10mA DC，負載電阻爲0-1.5KΩ；有的(de)還(hái)有mA和(hé)mV信号，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。

以上三個(gè)圖中，輸入接收儀表的(de)是電流信号，如将電阻RL并聯接入時(shí)，則接收的(de)就是電壓信号了(le)。

從上面叙述可(kě)看出，由于各種變送器的(de)工作原理(lǐ)和(hé)結構不同，從而出現了(le)不同的(de)産品，也(yě)就決定了(le)變送器的(de)兩線制、三線制、四線制接線形式。對(duì)于用(yòng)戶而言，選型時(shí)應根據本單位的(de)實際情況，如信号制的(de)統一、防爆要求、接收設備的(de)要求、投資等問題來(lái)綜合考慮選擇。

要指出的(de)是三線制和(hé)四線制變送器輸出的(de)4-20mA DC信号，由于其輸出電路原理(lǐ)及結構與兩線制的(de)是不一樣的(de)，因此在應用(yòng)中其輸出負端能否和(hé)24V電源的(de)負線相接？能否共地？這(zhè)是要注意的(de)，必要時(shí)可(kě)采取隔離措施，如用(yòng)配電器、安全栅等，以便和(hé)其它儀表共電、共地及避免附加幹擾的(de)産生。

兩線制與四線制互改

如果要把傳輸信号爲0-10mA DC的(de)四線制變送器改爲兩線制，首先遇到的(de)問題就是其起始電流爲零，在電流爲零的(de)狀态下(xià)，變送器的(de)電子放大(dà)器是無法建立工作點的(de)，因此将難于正常工作。如果用(yòng)直流電源，并保證儀表原來(lái)的(de)恒流特性，當變送器在負載電阻爲0-1.5KΩ時(shí)，與其串聯的(de)反饋動圈電阻2KΩ左右，當輸出爲10mA時(shí)，這(zhè)兩部分(fēn)的(de)電壓降将大(dà)于24V，也(yě)就是說用(yòng)24V DC供電，負載爲0-1.5KΩ時(shí)，要保證恒流特性是不可(kě)能的(de)，也(yě)就談不上用(yòng)兩線制傳輸了(le)。

70年代曾有儀表廠做(zuò)過把0-10mA DC的(de)四線制變送器改爲兩線制變送器的(de)工作，具體做(zuò)法是：對(duì)原來(lái)的(de)變送器電路進行改進，并将供電電壓提高(gāo)至48VDC，但變送器的(de)起始電流仍不能爲零，爲此采用(yòng)負向電流來(lái)抵消負載電阻上的(de)起始輸出4mA的(de)電流。但這(zhè)樣的(de)産品也(yě)沒有能得(de)到推廣和(hé)應用(yòng)。

如果想将兩線制改爲四線制，根本沒有必要，再者這(zhè)是一種技術上的(de)倒退。