在工业自动化控制系统中,4-20mA电流信号作为一种广泛应用的标准模拟信号,常被用于传输各类传感器的测量数据,如压力、温度、流量等。当该信号接入AI(模拟量输入)通道后,若软件显示的电流值与现场实际测量值不一致,将会严重影响系统对现场工况的准确监测与控制。
通常情况下,问题的原因在于接线不规范、IO通道配置错误、模块故障、线路损耗、仪表供电不足、仪表故障等,我们可以通过排查接线方式、IO通道功能、线路损耗、仪表功能来解决问题。以下将从这4个方面详细探讨针对这一问题的排查及解决方法。
1. 排查接线问题
1.1. 确认设备接线方式
查阅现场设备的接口引脚定义或接口说明文档,确定设备接口采用线制:2线制不配电、2线制配电、3线制。
注意:IO通道仅支持提供24V配电。
- 3线制配电:信号线和电源线具有1个公共线,电源线用于为输出设备提供工作电源,信号线用于传输模拟量信号,公共线作为参考电位点。

1.2. 检查接线是否正确
确保正确连接现场设备接线端子后,根据现场设备的信号线接线方式,参考以下说明检查IO通道接线是否正确。
2线制不配电的接线方式:需要将设备的信号输出线连接至AI类型的IO通道的C(+)、D(-)端子,确保接入端口、正负正确。

2线制配电的接线方式:需要将设备的信号输出线连接至AI类型的IO通道的A(+),C(-)端子,确保接入端口、正负正确。

3线制配电的接线方式:需要将设备的信号线连接至AI类型的IO通道的C端子,电源正极线连接至AI类型的IO通道的A端子,公共端连接至AI类型的IO通道的D端子,确保接入端口、正负正确。

2. 排查模块异常
2.1. 排查通道配置
在硬件配置管理器中查看IO通道的通道信号类型是否配置为“4-20mA电流”。
- 已正确配置:进入后续排查流程。
- 未正确配置:在硬件配置管理器中在IO模块的运行诊断页和设计配置页中将该通道的信号类型修改为“4-20mA电流”。
2.2. 排查通道故障
确保接线正确和组态配置正确,使用电流表测量IO通道端子口电流,与硬件配置管理器中显示的IO通道当前值对比。
- 电流值一致:排除IO通道故障,进入后续排查流程。
- 电流值不一致:IO通道故障,需要更换模块/模件。
2.3. 排查配电电压不足
对于2线制配电、3线制配电的现场仪表,需要关注仪表功率。当仪表功率过大时,通道分压,导致仪表电源压力低于正常值,仪表功能无法正常使用。
使用电压表测量设备电源线两端电压值,查看测量电压是否处于额定电压范围。
- 电压正常:进入后续排查流程。
- 低于额定电压:建议通过修改仪表的配电方式,采用外配电方式供电。
3. 排查传输损耗
使用电流表分别在设备信号输出端子口、IO通道输入端子口测量线路中电流值,对比两端测量值是否一致。
- 测量电流一致:可以排除传输过程中的线路损耗情况,进入后续排查流程。
- 测量电流不一致:需要检查线路连接中是否存在干扰、距离过长或连接松动的问题。
4. 排查仪表问题
4.1. 电压异常
对于未通过控制系统配电的设备,首先使用电压表测量仪表电源线端子两边电压值是否与额定电压一致。
- 电压正常:进入后续排查流程。
- 电压低于额定电压:检查配电系统,保证仪表电源稳定。
4.2. 功能异常
主动修改仪表测量对象数据,验证仪表测量值是否正确,验证仪表输出电流值是否与测量值成线性关系。
- 测量值异常:建议优先考虑对仪表进行校准,校准无效建议更换仪表。
- 输出非线性:建议优先考虑对仪表进行校准,校准无效建议更换仪表。
- 输出偏移:对仪表进行校准,校准无效建议更换仪表。