隨著互聯網的發展，網絡知識變得紛繁復雜，也變得真假難分，《儀表的“線制”學問有多深》是一篇來自網絡整合編輯的文章，但是卻存在很多表述上的錯誤，葉向東高工就原文的引用，進行對比辨識，幫助大家正確認識儀表信號二線制、三線制、四線制。



1、三種線制的含義
原文：兩線制：“兩根線既是電源線又同時是信號線，一般用于4-20mA信號傳輸”。
辨識：“線制”是指儀表供電和標準信號傳輸采用的導線數。兩線制是兩根導線供電的同時傳輸4～20mA標準信號。非此標準信號不稱為兩線制。兩線制供電能力為：4mA×24V-接收儀表功耗-線路損耗。

原文：三線制：“指一根線為電源正線，一根線為信號正線，一根線為電源負線和信號負線的公共線；一般用于1-5V信號傳輸”。
辨識：三線制的三根線是：一根為電源線（通常為24VDC+），一根為信號線，一根為電源與信號的公共線，用于電壓參考點和電流回路。當用兩線制提供的功率不足以給儀表供電時，采用三線制方式，信號為4-20mA標準信號。1-5V信號只采用兩根線即可。通常在4-20mA標準信號回路中串聯250Ω電阻獲得。

原文：四線制：“指電源兩根線，信號兩根線。電源和信號是分開工作的。即在三線制的基礎上，信號線有自己的地，不和電源線共地。自己的電流是總電流的一部分，且因為不和電源共地而相比三線制它的電流可能難于計算。”
辨識：四線制信號的儀表是指：供電回路和信號回路各自獨立，采用隔離電路分開，用于隔離的4-20mA標準信號。所以信號一定是隔離的，通常不接地。電源可以是24VDC，也可以是220VAC。220VAC供電的儀表一定是四線制。
四線制并不是在三線制的基礎上“信號與電源不共地”演變的，信號電流也不是總電流的一部分。電源電流是儀表額定功率與供電電源之比。

2 、 三種線制的異同
原文：二線制、三線制、四線制各自的優缺點
辨識：三種線制是根據儀表供電需要選擇的，并不可簡單比較其優缺點。

原文：二線制的優點是接線簡單，只適用一般功率小的一次傳感器，如：壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器、電容式液位計、射頻導納、電磁流量計、渦街流量計等。傳感器本身用電由二線制中得到，是必影響其帶載能力。
辨識：二線制4-20mA信號是國際標準信號制，用于電動單元組合儀表、各種小功率變送器、傳感器等。由于儀表通常采用24VDC標準供電電壓，所以供電功率有一定限制。

原文：三限制的優點是熱電阻采取三線制接法，是為了打消銜接導線電阻惹起的丈量偏差。這是由于丈量熱電阻的電路個別是不均衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其銜接導線(從熱電阻到中控室)也成為橋臂電阻的一部門，這一部門電阻是未知的且隨情況溫度變更，形成丈量偏差。采取三線制，將導線一根接到電橋的電源端，其他兩根分辨接到熱電阻地點的橋臂及與其相鄰的橋臂上，如許打消了導線線路電阻帶來的丈量偏差。
辨識：熱電阻有二根線、三根線、四根線的不同接法，但不是標準信號，與三種線制的標準信號不一樣，不能混為一談！“是必”、“打消”、“丈量”、“銜接”、“部門電阻”、“分辨接到”、“如許”等用詞錯誤！應為：勢必、減少、測量、連接、部分電阻、分別接到、實現等等。三線制的用途是：當用于兩線制提供的功率不足以給儀表供電時，采用三線制為儀表供電。

原文：四線制的優點是由于是將電源和功率分開，所以本機的功率與信號是沒有功率上的關聯的，適用于大功率的的傳感器，如超聲波（由于其為了加大抗干擾能力，所以發射的功率會很大，所以此款產品選型時要盡量四線的，二線的一般抗干擾能力較弱），就不能作成2線的，只能是4線，分別是工作電源2個，輸出2個。
辨識：“將電源和功率分開”應該是“供電和信號分開”。“本機的功率與信號是沒有功率上的關聯的”的說法不準確！儀表額定功率是負載功率加上本機消耗功率，信號負載功率是包括在儀表額定消耗功率中的。“為了加大抗干擾能力，所以發射的功率會很大”這句話也不準確。超聲波儀表消耗功率較大是為了獲得較大的超聲波探測信號的強度，使檢測端獲得足夠的信號強度，得到較好的檢測信號。“抗干擾”是一個范圍較廣的詞，可以是電磁干擾、環境條件干擾、同類雜散信號干擾等。抗干擾措施是復雜的綜合措施，也不是僅僅靠提高功率實現的。“電源2個，輸出2個”應該是電源兩線、信號兩線。

3 、一種線制只有一種接線方式
原文：在傳感器的大家庭中除了有兩線制傳感器，還有三線制、四線制傳感器；不僅是傳感器，像變送器、液位計，流量計等都有不同的接線方式……
辨識：線制和接線方式是兩碼事，每一種線制只有一種接線方式。

4、線制與干擾沒有關系
原文：二線制傳感器與三線制傳感器的區別？
二線制與三線制 (一根正電源線，兩根信號線，其中一根共GND)和四線制(兩根正負電源線，兩根信號線)相比，兩線制的優點是：
辨識：三線制是：一根電源線（通常為24VDC+），一根信號線，一根電源與信號的公共線。

原文：①不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細的導線；可節省大量電纜線和安裝費用；
辨識：完全錯誤！兩線制的優點是僅用兩根導線完成供電和信號傳輸，節省導線。什么叫“寄生熱電偶”？無論幾線制都有線路電阻，兩線制并不能減少線路電阻的影響。“溫漂”是傳感器的參數，不是線制的參數。

原文：②在電流源輸出電阻足夠大時，經磁場耦合感應到導線環路內的電壓，不會產生顯著影響，因為干擾源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾；二線制與三線制必須用屏蔽線，屏蔽線的屏蔽層要妥善接地；
辨識：這句話含義不明確。即使電流源內阻很大，但信號負載是一定的（通常是250Ω）干擾信號也足以影響測量信號，不論導線電流大小，都會有影響，否則后面就不需要降低干擾的措施了。電磁感應產生的是電流，而不是電壓。是否采用屏蔽線與二線制與三線制無關，與干擾環境有關，并不是“必須”用屏蔽線。一般地，標準信號導線在導線路徑沒有電磁場的情況下是不用雙絞線的。“妥善接地”的說法并不準確，怎樣才算妥善？

原文：③電容性干擾會導致接收器電阻有關誤差，對于4-20mA二線制環路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1-5V）這個電阻小到不足以產生顯著誤差，因此，可以允許的電線長度比電壓遙測系統更長更遠；
辨識：干擾導致的是信號誤差，不是“接收器”電阻的誤差。干擾電流在250Ω信號電阻上產生的信號誤差是不可小視的，因此才需要采取減少干擾電流的措施。電線長度比“電壓遙測系統”的什么更長更遠？

原文：④各個單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線長度不等的不同通道間進行換接，不因電線長度的不等而造成精度的差異，實現分散采集，分散式采集的好處就是：分散采集，集中控制。
辨識：這段話與線制無關，更不是二線制的特點。

原文：⑤將4mA用于零電平，使判斷開路與短路或傳感器損壞（0mA狀態）十分方便。
辨識：4-20mA標準信號的4mA并不是“零電平”，二是測量的物理信號的起點，也就是測量信號的零點。比原來的0mA容易區別零信號、起始零點和線路故障。

原文：⑥在兩線輸出口非常容易增設一兩只防雷防浪涌器件，有利于安全防雷防爆。
辨識：電涌防護器的安裝與線制無關，有兩線制、三線制、四線制的品種和不同防護需要的規格。防雷器件與防爆無關！

5、信號線制與熱電阻接線法不同
原文：二線制沒有線路電阻補償，配線簡單，但要帶進引線電阻的附加誤差。因此不適用制造A級精度的熱電阻，且在使用時引線及導線都不宜過長。正確的說法是：熱電阻二線接線法沒有線路平衡補償，會由于線路電阻引起測量誤差。
辨識：信號線制是指儀表供電和標準信號傳輸采用的導線數。熱電阻的引線根數是指接線方法。二者不是一回事兒，不能混為一談。儀表的信號線制是固定的規格，不能改變。熱電阻的引線根數可以根據需要采用。 
 
原文：三線制有線路電阻補償，可以消除引線電阻的影響，測量精度高于2線制。作為過程檢測元件，其應用最廣。
辨識：正確的說法是：熱電阻三線接線法有線路平衡導線，用于測量補償，可以消除由于線路電阻引起測量誤差。三線接線法并不是過程檢測元件，后一句話意義不明確。

原文：兩線制傳感器電阻變化值與連接導線電阻值共同構成傳感器的輸出值，由于導線電阻帶來的附加誤差使實際測量值偏高，用于測量精度要求不高的場合，并且導線的長度不宜過長。
辨識：正確的說法是：熱電阻二線接線法。

原文：三線制：要求引出的三根導線截面積和長度均相同，測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻作為電橋的一個橋臂電阻，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，當橋路平衡時，導線電阻的變化對測量結果沒有任何影響，這樣就消除了導線線路電阻帶來的測量誤差，但是必須為全等臂電橋，否則不可能完全消除導線電阻的影響。采用三線制會大大減小導線電阻帶來的附加誤差，工業上一般都采用三線制接法。
辨識：正確的說法是：熱電阻三線接法采用三根同樣截面積和長度的導線，分別正確接入測量電橋的兩個橋臂和供電端，用來消除線路電阻的影響。由于儀表的接線和應用都有說明書，并不涉及內部接線，所以正確按照說明書接線即可。

6、熱電阻接線法的區別
原文：二線制熱電阻與三線制熱電阻、四線制熱電阻的區別？
辨識：熱電阻沒有信號線制，只有接線方法的不同。同一只熱電阻可以采用二線、三線、四線等接線方法。

原文：二線制沒有線路電阻補償，配線簡單，但要帶進引線電阻的附加誤差。因此不適用制造A級精度的熱電阻，且在使用時引線及導線都不宜過長
三線制有線路電阻補償，可以消除引線電阻的影響，測量精度高于2線制。作為過程檢測元件，其應用最廣。
四線制在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至PLC。這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，但成本較高，主要用于高精度的溫度檢測。
辨識：準確的說法應該是：熱電阻的二線、三線、四線接線方法。“作為過程檢測元件”應為這種接線法。

7、二線制變送器
原文：二線制變送器與三線制變送器、四線制變送器的區別？
實現二線制變送器必須同時滿足以下條件:
①V≤Emin-ImaxRLmax
變送器的輸出端電壓V等于規定的最低電源電壓減去電流在負載電阻和傳輸導線電阻上的壓降。
②I≤Imin
變送器的正常工作電流I必須小于或等于變送器的輸出電流。
辨識：準確的說法應該是：變送器的正常工作電流就是變送器的輸出信號電流。這是固有特點，不是條件。

③P＜Imin(Emin-IminRLmax)
變送器的最小消耗功率P不能超過上式，通常＜90mW。
式中：Emin=最低電源電壓，對多數儀表而言Emin=24(1-5%)=22.8V，5%為24V電源允許的負向變化量；Imax=20mA；Imin=4mA；RLmax=250Ω+傳輸導線電阻。原文：如果變送器在設計上滿足了上述的三個條件，就可實現兩線制傳輸。所謂二線制即電源、負載串聯在一起，有一公共點，而現場變送器與控制室儀表之間的信號聯絡及供電僅用兩根電線，這兩根電線既是電源線又是信號線。二線制變送器由于信號起點電流為4mADC，為變送器提供了靜態工作電流，同時儀表電氣零點為4mADC，不與機械零點重合，這種“活零點”有利于識別斷電和斷線等故障。而且二線制還便于使用安全柵，利于安全防爆。
辨識：只有1、3兩個條件，如果是本安系統，還要減去安全柵上的電壓降。二線制的定義不是“電源、負載串聯在一起，有一公共點”，而是兩根線供電的同時傳輸4-20mA標準信號，這兩根電線既是電源線又是信號線。“信號聯絡”應為信號傳輸；“儀表電氣零點”應為信號起始點。最后一句：“二線制還便于使用安全柵”不對！二線制、三線制、四線制都有相應配套的安全柵，用于本安系統，無所謂“便于”。

8 、三線制變送器
原文：有的儀表廠為了減小變送器的體積和重量、并提高抗干擾性能、減化接線，而把變送器的供電由220VAC改為低壓直流供電，如電源從24VDC電源箱取用，由于低壓供電就為負線共用創造了條件，這樣就有了三線制的變送器產品。
辨識：三線制儀表并不是由220VAC供電的四線制儀表演變而來，也并不是為了減小變送器的體積和重量，而是根據儀表需要的供電功率設計的。用24VDC供電的目的是減少220VAC供電的儀表，減少非安全電壓供電。三線制儀表也并不因此比四線制儀表的抗干擾性能好。

原文：從上面敘述可看出，由于各種變送器的工作原理和結構不同，從而出現了不同的產品，也就決定了變送器的二線制、三線制、四線制接線形式。對于用戶而言，選型時應根據本單位的實際情況，如信號制的統一、防爆要求、接收設備的要求、投資等問題來綜合考慮選擇。
辨識：儀表選型并不需要考慮線制問題，只需要根據所選的儀表線制正確接線。

9、四線制變送器
原文：由于4-20mADC(1-5VDC)信號制的普及和應用，在控制系統應用中為了便于連接，就要求信號制的統一，為此要求一些非電動單元組合的儀表，如在線分析、機械量、電量等儀表，能采用輸出為4-20mADC信號制，但是由于其轉換電路復雜、功耗大等原因，難于全部滿足上述的三個條件，而無法做到二線制，就只能采用外接電源的方法來做輸出為4-20mADC的四線制變送器了。
辨識：儀表信號的傳輸一定是同一種規格的信號，否則信號接收儀表是不能接收和識別的，不是便于連接的問題。電動單元組合儀表也有四線制儀表，例如：DDZ-Ⅱ型儀表。四線制儀表多數是采用220VAC供電的儀表，或者需要供電功率較大的儀表。 

原文：四線制變送器供電大多為220VAC，也有供電為24VDC的。輸出信號有4-20mADC，負載電阻為250Ω，或者0-10mADC，負載電阻為0-1.5KΩ；有的還有mA和mV信號，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。
辨識：從1980年代，四線制儀表已經全部采用4-20mA標準信號，淘汰了0-10mADC信號制。除了熱電偶信號是自生的mV信號外，沒有mV類的標準信號。輸出信號儀表的負載電阻就是信號接收儀表的輸入電阻，是由信號接收儀表的輸入電路和信號辨識需要而定的。大多數為250Ω，一般地，從50-750Ω，不可能為零。
 
10、儀表的接線和信號的隔離
原文：要指出的是三線制和四線制變送器輸出的4-20mADC信號，由于其輸出電路原理及結構與二線制的是不一樣的，因此在應用中其輸出負端能否和24V電源的負線相接?能否共地?這是要注意的，必要時可采取隔離措施，如用配電器、安全柵等，以便和其它儀表共電、共地及避免附加干擾的產生。
辨識：儀表接線應該按照使用說明書接線，不能隨意。也不需要注意“共地”等問題。儀表的共地有特定的含義，不是儀表電源和信號的“共地”和線制問題。隔離措施是采用隔離器，不是配電器和安全柵。隔離式安全柵有隔離作用，但主要目的是構成本安系統。采用隔離措施并不意味著與其它儀表“共電”、“共地”，這是另外一個大的話題：隔離器的應用。

11、信號線制不可改變
原文：那么既然有二線制、三線制和四線制之分，那么這些接線之間，可以互相更換接線方式嗎？下面一起看看，如何二線改四線，四線改二線？
從上述可知各種線制變送器都能存在，那總是有存在的理由，否則就不會有那么多的線制了，由用戶來改動線制是很困難的，再者實際意義也不大。
辨識：儀表設計定型成為產品，線制就是固定的規格之一，不可改變。不同的線制有不同的用途，這是儀表本身設計時考慮的問題，不是儀表使用考慮的問題。儀表使用只需要按照說明書接線。

原文：如果要把傳輸信號為0-10mADC的四線制變送器改為二線制，首先遇到的問題，就是其起始電流為零，在電流為零狀態下，變送器的電子放大器是無法建立工作點的，因此將難于正常工作。如果用直流電源，并保證儀表原來的恒流特性，當變送器在負載電阻為0-1.5KΩ時，與其串聯的反饋動圈電阻2KΩ左右，當輸出為10mA時，這兩部分的電壓降將大于24V,也就是說用24VDC供電，負載為0-1.5KΩ時，要保證恒流特性是不可能的，也就談不上用兩線制傳輸了。
辨識：儀表定型生產時，信號規格就是一定的了，使用者是不能改變的。改變已有儀表的線制沒有任何意義，也不可能改變。任何試圖改變都是徒勞的。

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