一、4–20 mA 信号的基本原理与优势

4–20 mA 电流环是工业过程控制中最常用的模拟信号传输方式之一。其基本原理如下：

信号范围：4 mA 通常代表“零位”或故障状态，20 mA 代表满量程。电流低于 4 mA 可指示断线或设备故障。

两线制设计：同一对导线既提供电源（通常为 24 V DC），又传输电流信号，简化布线。

抗干扰能力强：电流信号在长距离传输中受线路电阻和电磁干扰影响小，适合工业环境。

兼容性高：可与绝大多数 PLC、DCS 或安全栅直接连接。

在 EC28 Di 变送器中，4–20 mA 信号用于将气体浓度值传输至控制系统，同时设备通过同一线路获取工作电源。

二、EC28 Di 中的 4–20 mA 通信实现

根据技术资料，EC28 Di 的通信具有以下特点：

本安型信号传输

在爆炸危险区域（Ex zone），需搭配安全栅（如 SB1 或 Zener Barrier）使用，将电源转换为 24 V DC 本安电源，防止能量累积引发点燃。

信号在安全栅与 PLC 之间为非本安信号，在变送器侧为本安信号。

智能传感器接口

尽管信号为模拟电流，但传感器模块支持“智能传感器”技术，允许快速更换而不需复杂校准。

电流值对应气体浓度，线性比例可根据传感器类型和量程配置。

故障指示

当电流 < 4 mA（如 0 mA 或 2 mA）时，系统可识别为传感器故障、断线或供电异常。

三、系统集成方案

1. 与 PLC/控制系统的连接

EC28 Di → 安全栅 → PLC 模拟输入模块

PLC 通过模拟量输入模块读取电流值，转换为工程单位（如 ppm、%VOL）。

可设置报警阈值，触发控制逻辑或上位机报警。

2. 与远程显示与记录设备集成

可通过信号分配器将一路 4–20 mA 分为多路，分别接入记录仪、显示表或 SCADA 系统。

EC28 Di 自带显示屏，可实现本地读数，与远程信号互为冗余。

3. 在多气体系统中的应用

多个 EC28 Di 变送器可分别接入 PLC 的不同通道，实现多点监测。

各通道独立配置量程与报警值，系统集成灵活。

四、优势与局限性

优势

稳定可靠：适合工业恶劣环境，抗干扰强。

接线简单：两线制减少布线成本与故障点。

兼容广泛：无需专用协议，接入传统系统容易。

便于诊断：电流值可直接用万用表测量，维护方便。

局限性

数据传输单一：仅能传输一个过程变量（如气体浓度），无法同时发送设备状态、诊断信息（需 HART 等协议扩展）。

速度有限：不如数字通信（如 Modbus、总线系统）适合高速、多变量传输。

精度受限于 ADC：最终精度取决于 PLC 模拟量模块的转换精度。

五、实际应用建议

布线规范

使用屏蔽双绞线，接地良好，避免与动力电缆平行敷设。

安全栅选型

在防爆区域必须选用与本安设备匹配的 ATEX 认证安全栅。

系统测试

可通过模拟电流源（如 4 mA、12 mA、20 mA）校验 PLC 读数与变送器显示一致性。

扩展性考虑

若需远程配置或获取多参数，可选用 EC28 DB（带 Modbus）等数字通信型号。