6ES7313-6CG04-0AB0型号规格

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　4-20mA（1-5V.DC）信号制是国际电工委员会（IEC）：过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4-20mA.DC，联络信号采用1-5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。使用4-20mA模拟量进行通信时，无论是发射端还是接收端的电路设计相对于数字通信都会比较复杂，那为什么还要使用呢？本文将结合设计案例带你了解4-20mA通信。

　　1、为什么使用4-20mA通信？

　　在远距离、复杂的工业现场应用场合常常伴随有较大的干扰源，磁场辐射干扰、传导干扰等，如果使用传统的数字通信容易受到干扰，因为接收端的输入阻抗无穷大，在受到微弱噪声信号干扰后，会产生较高的电压噪声，不利于数据传输以及接口的安全使用规范。而使用模拟量（4-20mA）进行通信时，由于耦合的噪声信号较为微弱，通常为n别，则不受此影响，而且电流源驱动没有线压降问题。　

　　2、4-20mA代表了什么数据意义？

　　基于国际标准文件提出的《过程控制系统用模拟信号（第一部分）：直流电流信号（GB/T3369.1-2008/IEC60381-1:1982）》中规定了4-20mA信号为直流电流通信信号，如表一：直流电流信号范围所示。文件中规定在采用4-20mA通信信号的情况下，4mA代表原始数据的0刻度，20mA代表原始数据的满刻度，0mA作为断电、断线检测。

　　如远端PT100热电阻温度监测系统，通过4-20mA通信方式将远端现场数据传回PLC，实现对现场温度变化监测。PT100的测量范围为-200-850℃，则4mA代表-200℃，20mA代表850℃，实际温度计算公式如下：

　　T=（850+200）℃/（20-4）mA*（I-4mA）-200℃

　　其中：T为当前测试温度;I为当前采集电流;一般用低于2mA代表热电阻测温模块系统断电或者通信线路断线。

　　3、4-20mA通信系统的一般电路设计

　　4-20mA模拟量通信电路如图二4-20mA通信电路架构所示，应用现场前端由传感器组成，经由变送器将非标准的传感器信号转换为标准4-20mA通信信号，再发送到远端控制设备，由接收器接收上传至PLC控制端。

　　目前市面上有较多的传感器设备或者执行器的成品模块已经集成了4-20mA通信功能，用户只需要自己搭建接收模块即可。接收模块正如下图二4-20mA通信电路架构所示，包含了采样器、信号调理电路、ADC（模数转换）以及MCU（数据传输以及处理）。但如果4-20mA通信携带的是一个高精度、数据范围比较宽的数据时（比如上个章节所提及的远端PT100热电阻温度监测系统，数据量范围-200-850℃，精度0.1%±1℃取最大值），接收模块精度达不到0.1%，则会引起数据传输误差，发挥不了传感器性能，那怎么去确保接收模块的采样数据准确呢？

　　4-20mA通信电路架构

　　首先我们先来分析一下接收链路可能导致采集精度误差的原因：a、采样电阻的初始精度以及工作在极限环境（高低温max）下时，电阻温漂引起采样电压的漂移;b、调理电路，该电路限制采样精度的因素比较多，如运放的失调电压、输出噪声、衰减或增益网络误差引起ADC端的电压采集误差;c、ADC单元电路误差，如基准漂移、基准噪声，电源噪声、PCB布局等这都是外部影响ADC转换精度因素;d、ADC自身所带来的转换精度误差，如ADC的失调误差、增益误差，无噪声分辨率低、积分非线性差等问题，带来转换精度误差。

　　为了缩短用户的开发周期，ZLG推出了一款带有隔离功能的高精度模拟量采集模块（TPS08U）一次性解决了如上所有问题。该模块在设计上，考虑了如上的所有因素，采用极低温飘的电阻，号称零漂移的运放，24bit分辨率的ADC，在极优的参数下选取性价比元器件，并优化layout走线布局等实现以最小体积达成8通道测量。同时，每个模块出厂均通过严格的测试校准，保证出厂的每个模块都能达到指标要求。

　　4、TPS08U模块使用简介

　　TPS08U典型电路如下图所示，只需简单的外围电路就可以实现8通道的模拟信号采集（4-20mAand0-5V），精度0.1%（电压为满量程精度）。模块电源采用3.3V供电，通信接口SPI，同时，模块集成了电源及通信隔离电路（隔离DC:2500V），尺寸大小长*宽*高：31.8mm*20.3mm*6.5mm。详细资料可向当地销售获取

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1电子电工技术特点

电子电工技术是凭借计算机技术发展起来的，并朝着智能化、网络化的方向发展。随着时代的发展，新型技术不断涌现，使传统电工技术使用效率飞速提升，电子电工技术具有集成化特点、高效率化特点、高频化特点、全控化特点，详情如下。

1.1集成化特点

电子电工技术具有集成化特点，在实际应用中通过多种单元器件的合并，集成到一个基片上，这也是电子电工技术与传统器件存在一定差异，能控制好复杂的电路。

1.2高频化特点

电子电工技术具有高频化特点，能在一定程度上提高工作效率，举个例子：GTR（电力晶体管）可在十千赫兹频率下运行，而IGBT（绝缘栅双极型晶体管）一般在十千赫兹频率以上工作，MOSFET（金氧半场效晶体管）的工作频率则高达几百千赫兹。

1.3高效率特点

电子电工技术运行效率很高，通常可体现在两个方面，一个是器件，另一方面是变换技术。通过减少器件导通压降，能在一定程度上降低导通损耗。通过器件开关升降过程的加速也能达到开关损耗目的。将软开关技术应用到电力系统中，可进一步提升工作效率。

1.4全控化特点

电子电工技术在实际应用中还具有全控化特点，这是由于电子电工技术具备全控型器件自关断功能，从而在电气系统中突出了全控化特点，使电路设计得到了充分简化。

2电子电工技术实际应用

综上，笔者对电子电工技术特点进行了阐述，将电子电工技术应用在电力系统中可在一定程度上提高工作效率，在发电环节、输电环节、配电环节中得到了实际应用。

2.1发电环节

电子电工技术在发电环节得到了实际运用，就目前来看大型电厂，通常将静止励磁运用到发电机组，在一定程度上提高机组运行效率。现阶段电子电工技术在许多领域中得到了更好的应用，例如：在风力发电中，可将电子电工技术应用其中，确保电流频率与机组自转速度的一致性，最终获得最大工作效率。高低压电在互转过程中，变频机的作用得到了极大发挥，确保应用大化。可再生能源作为本世纪推广最大的资源，太阳能发电也需要依靠电子电工技术。

2.2输电环节

电力系统输电环节中，柔性交流电输电、高压直流电、静止无功补偿器的应用均需电子电工技术的参与。

2.3配电环节

目前，许多电力系统不断地在升级以及改革，而由于建设配电网自动化需要较高的成本、较长的时间，现在虽有一些电力企业针对配网自动化设计规划了方案，并提出一些新颖的观点，然而很多实践模式缺乏参考性。再加上，管理时监督体系缺乏全面性，且在工程建设时没有对设备维护问题进行考虑，所以不能统一一些问题的意见。为了提高配电质量，可将电子电工技术运用其中，解决了配电中供电的稳定性及安全性问题，在一定程度上确保了供电质量水平。

3确保电子电工技术运用的有效对策

为了提高电子电工技术的高效应用，还应采取行之有效的对策，如：创造现代化的操作控制平台、新型网络的使用、不断使技术提升，详情如下。

3.1创造现代化的操作控制平台

创造准确化的接口软件设备和硬件设备平台，在该平台的操作中可以自行带有数据统一性和开放性的优点，不同企业之间可以相互进行对接。通过业主进行制定相应的算法来实现相关的保护功能，整体算法都必须经过该平台才能够进行深化融合，从而大量节约该系统的物资，这样一来方便操作进行管理。

3.2新型网络的使用

出现故障录波等相关设备在传统的操作、保护及变电站级监管流程中，主要根据相关技术来进行分布考虑的，变电站综合自动化系统之间的发展趋势主要是传统的功能效益模板来进行整体管理许多间隔，在发展过程中也会形成由一个模板来进行管理的间隔单元，从而达到了因为区域位置的不相同导致的大面积扩散，这样一来不但降低由于相关故障的出现而该系统直接受到影响，大量提高该系统功能的有效应用。

3.3不断使技术提升

要想确保更为可靠以及稳定的电力系统运行，就应不断使技术水平得以提升。首先需对科技手段进行采用，定期检修以及维护配网电力系统，同时需在第一时间清理配网电力系统周边障碍，并在第一时间调换以及维修故障设备以及线路，使线路运行效率得以提升，防止由于线路老化以及线路障碍而发生意外事故。此外，在选择电力系统导线时，需对绝缘导线进行选择，并对地埋电缆以及架空电缆的方式进行选择，防止由于不科学的电缆构建而出现电力故障。还有，要科学地、合理地选择电变压器，避免出现不安全的意外事故。最后，在维修电路这一快，要严格、科学地对岗位进行分配，将科学值班计划制定出来，明确每一人员的职责，这样更利于在一时间处理突发事故以及线路存在的故障，从而使人员的水平和技术得以提升。

4结论

综上，笔者对电子电工技术应用特点展开了研究，将电子电工技术运用到电力系统中能在一定程度上提高工作效率，降低供电过程中安全事故的发生几率，就目前来看我国电力系统发展呈现出一定滞后性，究其原因是由于电子电工技术不够成熟，基于此应将理论与实践技术有机结合在一起，大力发展核心技术，确保我国电子电工技术达到水平