二線制作為一種常用的工業(yè)自動(dòng)化和樓宇自動(dòng)化信號(hào)傳輸方式，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布線方便、維護(hù)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在諸多應(yīng)用場(chǎng)景中得到廣泛應(yīng)用。盡管二線制的核心優(yōu)勢(shì)在于利用同一根導(dǎo)線同時(shí)傳輸電源和信號(hào)，但并非所有情況下都能完全依靠回路電流供電，某些設(shè)備或場(chǎng)景下，仍然需要額外的24V電源來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和性能。本文將深入探討二線制系統(tǒng)中需要24V電源的常見場(chǎng)合，分析其原因，并討論相關(guān)的注意事項(xiàng)。
一、需要24V電源的主要場(chǎng)景
盡管二線制的設(shè)計(jì)初衷是簡(jiǎn)化布線，但某些特定設(shè)備或應(yīng)用對(duì)功率或性能有較高要求，導(dǎo)致二線制回路電流無(wú)法滿足其需求，此時(shí)就需要引入額外的24V電源。以下是幾個(gè)常見的場(chǎng)景：
高功耗變送器或傳感器: 某些類型的變送器或傳感器，例如高精度壓力變送器、流量變送器、溫度變送器等，內(nèi)部電路復(fù)雜，需要更穩(wěn)定的電源供電。這些設(shè)備的功耗往往超過(guò)了二線制回路電流所能提供的上限（通常為4-20mA，對(duì)應(yīng)一定電壓）。如果依靠回路電流供電，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備工作不穩(wěn)定，測(cè)量精度下降，甚至無(wú)法正常工作。因此，需要獨(dú)立的24V電源為其提供充足的電力支持，以確保其穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。此外，一些配備了液晶顯示屏或背光燈的傳感器，也會(huì)消耗較多功率，更需要24V電源。
需要外部激勵(lì)的傳感器: 部分傳感器，例如某些型號(hào)的稱重傳感器、位移傳感器等，需要外部的激勵(lì)電壓才能正常工作。這些激勵(lì)電壓通常為24V，由獨(dú)立的電源提供，并非由二線制回路電流產(chǎn)生。這種情況下，24V電源的作用是為傳感器提供工作所需的能量，而不是用于信號(hào)傳輸。
帶繼電器輸出或報(bào)警功能的設(shè)備: 很多二線制儀表或設(shè)備，例如液位開關(guān)、壓力開關(guān)等，可能帶有繼電器輸出功能，用于控制閥門、電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。繼電器線圈需要一定的電流才能吸合，而二線制回路電流可能無(wú)法滿足繼電器的需求，尤其是在多個(gè)繼電器同時(shí)動(dòng)作的情況下。因此，需要外部的24V電源驅(qū)動(dòng)繼電器，確保其可靠動(dòng)作。報(bào)警功能也類似，需要足夠的功率驅(qū)動(dòng)蜂鳴器、指示燈等報(bào)警裝置。
長(zhǎng)距離傳輸或存在較大阻抗的回路: 在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中，導(dǎo)線電阻會(huì)造成電壓降，導(dǎo)致到達(dá)末端設(shè)備的電壓不足。尤其是在電纜質(zhì)量較差或接線不規(guī)范的情況下，電壓降會(huì)更加明顯。如果電壓低于設(shè)備的最低工作電壓，設(shè)備將無(wú)法正常工作。此時(shí)，可以考慮使用24V電源，以提高系統(tǒng)電壓裕度，克服電壓降的影響，確保信號(hào)的可靠傳輸。此外，如果回路中存在較大的阻抗，例如接觸不良的接線端子、銹蝕的導(dǎo)線等，也會(huì)導(dǎo)致電壓降，需要額外的24V電源來(lái)補(bǔ)償。
隔離要求較高的場(chǎng)合: 在某些對(duì)安全性和可靠性要求較高的場(chǎng)合，例如化工、石化等行業(yè)，需要將傳感器、變送器等設(shè)備與控制系統(tǒng)進(jìn)行電氣隔離，以防止地線干擾、電壓尖峰等因素影響系統(tǒng)穩(wěn)定。隔離可以通過(guò)使用隔離柵或隔離變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些隔離器件本身也需要供電，通常需要24V電源。
需要防雷保護(hù)的場(chǎng)合: 在雷電活動(dòng)頻繁的地區(qū)，為了保護(hù)二線制系統(tǒng)免受雷擊損壞，需要安裝防雷器。防雷器在工作時(shí)需要一定的能量來(lái)鉗制電壓尖峰，部分防雷器本身也需要供電才能正常工作，此時(shí)就需要額外的24V電源。
總線延長(zhǎng)器或信號(hào)放大器: 當(dāng)二線制信號(hào)需要傳輸?shù)木嚯x超過(guò)其傳輸能力時(shí)，需要使用總線延長(zhǎng)器或信號(hào)放大器來(lái)增強(qiáng)信號(hào)。這些設(shè)備需要獨(dú)立的電源供電，常見的電壓為24V。
帶HART通信協(xié)議的設(shè)備: 盡管HART通信協(xié)議可以疊加在4-20mA信號(hào)之上進(jìn)行數(shù)字通信，但某些HART設(shè)備在進(jìn)行通信時(shí)需要更大的電流，可能超過(guò)二線制回路電流的上限。此時(shí)，需要額外的24V電源來(lái)保證HART通信的可靠性。
二、需要24V電源的原因分析
上述場(chǎng)景都需要24V電源，其根本原因在于二線制回路電流的功率限制和設(shè)備自身的需求之間的矛盾。
功率限制: 二線制系統(tǒng)通常采用4-20mA電流信號(hào)進(jìn)行傳輸，其最大電流為20mA，對(duì)應(yīng)的電壓受到回路電阻的限制。即使采用較高的供電電壓，例如36V或48V，能提供的功率仍然有限。對(duì)于功耗較高的設(shè)備而言，二線制回路電流無(wú)法滿足其需求。
設(shè)備需求: 某些設(shè)備內(nèi)部電路復(fù)雜，需要更穩(wěn)定的電源供電；某些設(shè)備需要外部激勵(lì)才能工作；某些設(shè)備帶有繼電器輸出或報(bào)警功能，需要驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。這些需求都增加了對(duì)電源功率的要求，超過(guò)了二線制回路電流所能提供的上限。
特殊功能: 一些特殊功能，例如隔離、防雷、信號(hào)放大等，需要額外的電路或器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些電路或器件本身也需要供電，因此需要獨(dú)立的24V電源。
三、注意事項(xiàng)
在使用24V電源的二線制系統(tǒng)中，需要注意以下事項(xiàng)：
電源選擇: 選擇質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的24V電源，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電源的輸出電壓應(yīng)穩(wěn)定，紋波應(yīng)小，并具有過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)等功能。
電源容量: 確保24V電源的容量足夠滿足所有設(shè)備的功率需求。在計(jì)算電源容量時(shí)，應(yīng)考慮所有設(shè)備的額定功率，并留有一定的余量，以應(yīng)對(duì)突發(fā)功率需求。
電源接線: 正確連接24V電源的電源線和地線，確保電源安全可靠。建議使用專用的電源線和接線端子，并進(jìn)行絕緣處理。
接地: 正確接地對(duì)于防止干擾、保證系統(tǒng)安全至關(guān)重要。應(yīng)確保所有設(shè)備的接地良好，并采取必要的接地措施，例如等電位連接、屏蔽接地等。
防雷: 在雷電活動(dòng)頻繁的地區(qū)，應(yīng)安裝防雷器，并確保防雷器接地良好。
維護(hù): 定期檢查24V電源的工作狀態(tài)，例如輸出電壓是否穩(wěn)定、是否有異常噪音等。定期維護(hù)電源，例如清理灰塵、檢查接線等，以延長(zhǎng)電源的使用壽命。
綜上所述，盡管二線制系統(tǒng)以其簡(jiǎn)潔的布線方式而著稱，但在某些高功耗、特殊功能的場(chǎng)合，仍然需要額外的24V電源來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和性能。在設(shè)計(jì)和應(yīng)用二線制系統(tǒng)時(shí)，需要充分考慮設(shè)備的功率需求、環(huán)境因素和安全要求，選擇合適的供電方式，并嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以確保系統(tǒng)的可靠性和安全性。
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