6ES7313-6CG04-0AB0型號規格

　4-20mA（1-5V.DC）信號制是國際電工委員會（IEC）：過程控制系統用模擬信號標準。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，聯絡信號采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。使用4-20mA模擬量進行通信時，無論是發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《過程控制系統用模擬信號（第一部分）：直流電流信號（GB/T3369.1-2008/IEC60381-1:1982）》中規定了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熱電阻溫度監測系統，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斷電或者通信線路斷線。

　　3、4-20mA通信系統的一般電路設計

　　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（比如上個章節所提及的遠端PT100熱電阻溫度監測系統，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，在極優的參數下選取性價比元器件，并優化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

6ES7313-6CG04-0AB0型號規格

1電子電工技術特點

電子電工技術是憑借計算機技術發展起來的，并朝著智能化、網絡化的方向發展。隨著時代的發展，新型技術不斷涌現，使傳統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?？审w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中可在一定程度上提高工作效率，在發電環節、輸電環節、配電環節中得到了實際應用。

2.1發電環節

電子電工技術在發電環節得到了實際運用，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，太陽能發電也需要依靠電子電工技術。

2.2輸電環節

電力系統輸電環節中，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配電環節

目前，許多電力系統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針對配網自動化設計規劃了方案，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創造現代化的操作控制平臺

創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一性和開放性的優點，不同企業之間可以相互進行對接。通過業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，從而大量節約該系統的物資，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的操作、保護及變電站級監管流程中，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之間的發展趨勢主要是傳統的功能效益模板來進行整體管理許多間隔，在發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直接受到影響，大量提高該系統功能的有效應用。

3.3不斷使技術提升

要想確保更為可靠以及穩定的電力系統運行，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，同時需在第一時間清理配網電力系統周邊障礙，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生意外事故。此外，在選擇電力系統導線時，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生幾率，就目前來看我國電力系統發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，大力發展核心技術，確保我國電子電工技術達到水平