二線(xiàn)制
兩根線(xiàn)既是電源線(xiàn)又同時(shí)是信號線(xiàn)
一般用于4~20mA信號傳輸。
三線(xiàn)制
是指一根線(xiàn)為電源正線(xiàn)，一根線(xiàn)為信號正線(xiàn)，一根線(xiàn)為電源負線(xiàn)和信號負線(xiàn)的公共線(xiàn)；一般用于1~5v信號傳輸。
四線(xiàn)制
指電源兩根線(xiàn)，信號兩根線(xiàn)。電源和信號是分開(kāi)工作的。即在三線(xiàn)制的基礎上，信號線(xiàn)有自己的地，不和電源線(xiàn)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(xiàn)制它的電流可能難于計算。
二線(xiàn)制的優(yōu)點(diǎn)是接線(xiàn)簡(jiǎn)單，只適用一般功率小的一次傳感器，如：壓變、差壓變、溫變、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(xiàn)制中得到，是必影響其帶載能力。
三限制的優(yōu)點(diǎn)是熱電阻采取三線(xiàn)制接法，是為了打消銜接導線(xiàn)電阻惹起的丈量偏差。這是由于丈量熱電阻的電路個(gè)別是不均衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其銜接導線(xiàn)(從熱電阻到中控室)也成為橋臂電阻的一部門(mén)，這一部門(mén)電阻是未知的且隨情況溫度變更，形成丈量偏差。采取三線(xiàn)制，將導線(xiàn)一根接到電橋的電源端，其他兩根分辨接到熱電阻地點(diǎn)的橋臂及與其相鄰的橋臂上，如許打消了導線(xiàn)線(xiàn)路電阻帶來(lái)的丈量偏差。
四線(xiàn)制的優(yōu)點(diǎn)是由于是將電源和功率分開(kāi)，所以本機的功率與信號是沒(méi)有功率上的關(guān)聯(lián)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(fā)射的功率會(huì )很大，所以此款產(chǎn)品選型時(shí)要盡量四線(xiàn)的，二線(xiàn)的一般抗干擾能力較弱），就不能作成2線(xiàn)的，只能是4線(xiàn)，分別是工作電源2個(gè)，輸出2個(gè)。
在儀表工作中，大家都知道有兩線(xiàn)制傳感器，不過(guò)在傳感器的大家庭中除了有兩線(xiàn)制傳感器，還有三線(xiàn)制、四線(xiàn)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(xiàn)方式，那么這些不同的接線(xiàn)方式，在我們使用中到底有什么區別呢？本文以傳感器、熱電阻和變送器為主，為大家講解下，不同的接線(xiàn)方式，有何區別！
二線(xiàn)制與三線(xiàn)制 (一根正電源線(xiàn)，兩根信號線(xiàn)，其中一根共GND)和四線(xiàn)制(兩根正負電源線(xiàn)，兩根信號線(xiàn))相比，兩線(xiàn)制的優(yōu)點(diǎn)是：
（1）不易受寄生熱電偶和沿電線(xiàn)電阻壓降和溫漂的影響，可用非常便宜的更細的導線(xiàn)；可節省大量電纜線(xiàn)和安裝費用；
（2）在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應到導線(xiàn)環(huán)路內的電壓，不會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)影響，因為干擾源引起的電流極小，一般利用雙絞線(xiàn)就能降低干擾；二線(xiàn)制與三線(xiàn)制須***用屏蔽線(xiàn)，屏蔽線(xiàn)的屏蔽層要妥善接地；
（3）電容性干擾會(huì )導致接收器電阻有關(guān)誤差，對于4～20mA二線(xiàn)制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著(zhù)誤差，因此，可以允許的電線(xiàn)長(cháng)度比電壓遙測系統更長(cháng)更遠；
（4）各個(gè)單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線(xiàn)長(cháng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線(xiàn)長(cháng)度的不等而造成精度的差異，實(shí)現分散采集，分散式采集的好處就是：分散采集，集中控制。
（5）將4mA用于零電平，使判斷開(kāi)路與短路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。
（6）在兩線(xiàn)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。
二線(xiàn)制沒(méi)有線(xiàn)路電阻補償，配線(xiàn)簡(jiǎn)單，但要帶進(jìn)引線(xiàn)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(shí)引線(xiàn)及導線(xiàn)都不宜過(guò)長(cháng)。
三線(xiàn)制有線(xiàn)路電阻補償，可以消除引線(xiàn)電阻的影響，測量精度高于2線(xiàn)制。作為過(guò)程檢測元件，其應用***廣。
兩線(xiàn)制傳感器電阻變化值與連接導線(xiàn)電阻值共同構成傳感器的輸出值，由于導線(xiàn)電阻帶來(lái)的附加誤差使實(shí)際測量值偏高，用于測量精度要求不高的場(chǎng)合，并且導線(xiàn)的長(cháng)度不宜過(guò)長(cháng)。
三線(xiàn)制：要求引出的三根導線(xiàn)截面積和長(cháng)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(gè)橋臂電阻，將導線(xiàn)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(shí)，導線(xiàn)電阻的變化對測量結果沒(méi)有任何影響，這樣就消除了導線(xiàn)線(xiàn)路電阻帶來(lái)的測量誤差，但是須***為全等臂電橋，否則不可能完全消除導線(xiàn)電阻的影響。采用三線(xiàn)制會(huì )大大減小導線(xiàn)電阻帶來(lái)的附加誤差，工業(yè)上一般都采用三線(xiàn)制接法。
二線(xiàn)制沒(méi)有線(xiàn)路電阻補償，配線(xiàn)簡(jiǎn)單，但要帶進(jìn)引線(xiàn)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(shí)引線(xiàn)及導線(xiàn)都不宜過(guò)長(cháng)。
三線(xiàn)制有線(xiàn)路電阻補償，可以消除引線(xiàn)電阻的影響，測量精度高于2線(xiàn)制。作為過(guò)程檢測元件，其應用***廣。
四線(xiàn)制在熱電阻的根部?jì)啥烁鬟B接兩根導線(xiàn)的方式稱(chēng)為四線(xiàn)制，其中兩根引線(xiàn)為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過(guò)另兩根引線(xiàn)把U引至PLC。這種引線(xiàn)方式可完全消除引線(xiàn)的電阻影響，但成本較高，主要用于高精度的溫度檢測。
實(shí)現二線(xiàn)制變送器須***同時(shí)滿(mǎn)足以下條件:
1．V≤Emin-ImaxRLmax
變送器的輸出端電壓V等于規定的***低電源電壓減去電流在負載電阻和傳輸導線(xiàn)電阻上的壓降。
2. I≤Imin
變送器的正常工作電流I須***小于或等于變送器的輸出電流。
3. P＜Imin(Emin-IminRLmax)
變送器的***小消耗功率P不能超過(guò)上式,通常＜90mW。
式中:Emin=***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(xiàn)電阻。
如果變送器在設計上滿(mǎn)足了上述的三個(gè)條件，就可實(shí)現兩線(xiàn)制傳輸。所謂二線(xiàn)制即電源、負載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現場(chǎng)變送器與控制室儀表之間的信號聯(lián)絡(luò )及供電僅用兩根電線(xiàn)，這兩根電線(xiàn)既是電源線(xiàn)又是信號線(xiàn)。二線(xiàn)制變送器由于信號起點(diǎn)電流為4mA.DC，為變送器提供了靜態(tài)工作電流，同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識別斷電和斷線(xiàn)等故障。而且二線(xiàn)制還便于使用安全柵,利于安全防爆。
區別：
二線(xiàn)制變送器如圖一所示，其供電為24V.DC，輸出信號為4-20mA.DC，負載電阻為250Ω，24V電源的負線(xiàn)電位***低，它就是信號公共線(xiàn)，對于智能變送器還可在4-20mA.DC信號上加載HART協(xié)議的FSK鍵控信號。
圖一 二線(xiàn)制變送器接線(xiàn)示意圖
由于4-20mA.DC(1-5V.DC)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(dòng)單元組合的儀表，如在線(xiàn)分析、機械量、電量等儀表，能采用輸出為4-20mA.DC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(mǎn)足上述的三個(gè)條件，而無(wú)法做到二線(xiàn)制，就只能采用外接電源的方法來(lái)做輸出為4-20mA.DC的四線(xiàn)制變送器了。
四線(xiàn)制變送器如圖二所示，其供電大多為220V.AC，也有供電為24V.DC的。輸出信號有4-20mA.DC，負載電阻為250Ω，或者0-10mA.DC，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。
圖二 四線(xiàn)制變送器接線(xiàn)示意圖
有的儀表廠(chǎng)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(xiàn)，而把變送器的供電由220V.AC改為低壓直流供電，如電源從24V.DC電源箱取用，由于低壓供電就為負線(xiàn)共用創(chuàng )造了條件，這樣就有了三線(xiàn)制的變送器產(chǎn)品。
三線(xiàn)制變送器如圖三所示，所謂三線(xiàn)制就是電源正端用一根線(xiàn)，信號輸出正端用一根線(xiàn)，電源負端和信號負端共用一根線(xiàn)。其供電大多為24V.DC，輸出信號有4-20mA.DC，負載電阻為250Ω或者0-10mA.DC，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。
圖三 三線(xiàn)制變送器接線(xiàn)示意圖
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(chǎn)品，也就決定了變送器的二線(xiàn)制、三線(xiàn)制、四線(xiàn)制接線(xiàn)形式。對于用戶(hù)而言，選型時(shí)應根據本單位的實(shí)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(wèn)題來(lái)綜合考慮選擇。
要指出的是三線(xiàn)制和四線(xiàn)制變送器輸出的4-20mA.DC信號，由于其輸出電路原理及結構與二線(xiàn)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(xiàn)相接?能否共地?這是要注意的，必要時(shí)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(chǎn)生。
那么既然有二線(xiàn)制、三線(xiàn)制和四線(xiàn)制之分，那么這些接線(xiàn)之間，可以互相更換接線(xiàn)方式嗎？下面一起看看，如何二線(xiàn)改四線(xiàn)，四線(xiàn)改二線(xiàn)？
從上述可知各種線(xiàn)制變送器都能存在，那總是有存在的理由，否則就不會(huì )有那么多的線(xiàn)制了，由用戶(hù)來(lái)改動(dòng)線(xiàn)制是很困難的，再者實(shí)際意義也不大。
如果要把傳輸信號為0-10mA.DC的四線(xiàn)制變送器改為二線(xiàn)制，首先遇到的問(wèn)題，就是其起始電流為零，在電流為零狀態(tài)下，變送器的電子放大器是無(wú)法建立工作點(diǎn)的，因此將難于正常工作。如果用直流電源，并保證儀表原來(lái)的恒流特性，當變送器在負載電阻為0-1.5KΩ時(shí)，與其串聯(lián)的反饋動(dòng)圈電阻2KΩ左右，當輸出為10mA時(shí)，這兩部分的電壓降將大于24V,也就是說(shuō)用24V.DC供電，負載為0-1.5KΩ時(shí)，要保證恒流特性是不可能的，也就談不上用兩線(xiàn)制傳輸了。
四線(xiàn)制轉二線(xiàn)制原理 ：
一、正向輸出（1、3短接，2接6，4接5，輸出5、6端）
1 －●
24VDC
2 ＋○ ○＋ 6
發(fā)送端 接收端 4-20mA
4 ＋● ●－ 5
4-20mA
3 －○
二、反向輸出（2、6短接，1接3，4接5，輸出3、4端）
1 －● ○－ 3
24VDC
2 ＋○
發(fā)送端 接收端 4-20mA
6 ＋●
4-20mA
5 －○ ●＋ 4
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