在現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)中，4~20mA電流環(huán)路是一種常見的信號傳輸方式，例如水泥廠、鋼鐵廠、化工廠這種場景中有很多傳感器使用4~20mA電流信號，用于傳輸模擬量信號（如溫度、壓力、液位等）。

圖1控制環(huán)路中的溫度變送器和壓力變送器

一、為什么采用4~20mA電流傳輸模擬量？抗干擾能力強(qiáng)：4~20mA電流信號相對于電壓信號來說，在長距離傳輸時更不容易受到干擾的影響。它可以通過較小的線纜電阻降低電流損失，并且對電磁干擾、噪聲等具有較高的抵抗能力。安全性高：由于4~20mA電流回路是一個閉合回路，即使在電纜中發(fā)生斷路，仍然可以通過檢測到低于4mA或高于20mA的電流來診斷故障。這種特性使其在安全監(jiān)控和防止錯誤狀態(tài)下的控制非常有效。低功耗：相比于其他傳輸方式，4~20mA電流傳輸所需的功率較低。這對于遠(yuǎn)程傳輸和分布式控制系統(tǒng)非常有利，能夠減少能源消耗。

兼容性強(qiáng)：4~20mA電流信號是一種標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)信號，可以與許多不同類型的傳感器和控制設(shè)備兼容。這使得系統(tǒng)的集成和互操作性更加簡單可靠。

二、4~20mA控制回路的工作原理在4~20mA控制回路中，電流大小表示被測量變量（如溫度、壓力等）的值。通常情況下，4mA對應(yīng)于被測量變量的最小值，20mA對應(yīng)于最大值。為了實(shí)現(xiàn)4~20mA控制回路，通常需要以下組件：

1、傳感器：用于測量被控參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換為電流信號。

2、控制器/變送器：接收傳感器提供的信號，并將其轉(zhuǎn)換為4~20mA電流輸出。3、負(fù)載：接收控制器輸出的電流信號，并根據(jù)信號的大小來執(zhí)行相應(yīng)的操作，如閥門控制、報警觸發(fā)等。在正常工作狀態(tài)下，控制器會通過調(diào)節(jié)電流的大小來控制負(fù)載的行為。較低的電流值表示較低的被測量變量值，而較高的電流值表示較高的被測量變量值。

圖24~20mA控制回路模型三、為什么使用萬用表測試4~20mA回路1、多功能性：萬用表通常具有多種測量模式和功能，包括電流、電壓、電阻等。因此，一臺萬用表就可以滿足多種測量需求，提供更大的靈活性。2、直接讀取：萬用表可以直接讀取電流值，像OI857II/OI859CFII高精度手持萬用表除了以mA顯示電流值外還可以百分比的方式顯示，這樣用戶無需進(jìn)行額外的計算或轉(zhuǎn)換，這樣很容易判4~20mA的問題，便于現(xiàn)場調(diào)整和校正。

圖3OI857II/OI859CFII以百分比顯示環(huán)路電流

3、精確度：萬用表通常具有較高的精確度和穩(wěn)定性，可以提供準(zhǔn)確的測量結(jié)果。這對于工業(yè)環(huán)境中對測量值的精確性要求較高的應(yīng)用非常重要。4、快速響應(yīng)：萬用表的測量速度通常很快，可以迅速對變化的電流進(jìn)行監(jiān)測和測量。這使得萬用表成為及時檢測和故障排查的理想工具。5、輕便易用：萬用表通常具有簡單易用的界面和操作方式，用戶可以快速上手并進(jìn)行測量。其便攜性也使得在現(xiàn)場測試時更加方便。6、故障排查：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，使用萬用表測試4~20mA電流可以幫助確定故障的位置。通過逐個測量環(huán)路中的不同部分，可以找到導(dǎo)致電流異常的原因，并進(jìn)行修復(fù)。7、兼容性：萬用表通常適用于各種不同類型的4~20mA電流回路，包括不同廠家的傳感器和控制設(shè)備。這種兼容性使得萬用表成為廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)工具。8、可靠性和耐用性：好品質(zhì)的萬用表具有良好的可靠性和耐用性，可以在惡劣的工作環(huán)境中長時間使用。這確保了萬用表在各種條件下都能正常工作。綜上所述，使用萬用表測試4~20mA電流具有多功能性、直接讀取、精確度高、快速響應(yīng)、輕便易用、故障排查能力強(qiáng)、兼容性好以及可靠性和耐用性等優(yōu)勢。這使得萬用表成為工業(yè)領(lǐng)域中廣泛使用的電流測量工具。