自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

今天易空君和大家讨论的两线制、三线制、四线制，都是指输出为模拟直流电流信号的各种变送器。 它们工作原理和结构的区别不仅仅指变送器的接线形式。

首先，让我们看看它们的定义

双线制：两根线传输功率和传输信号，即传感器输出的负载与电源串联，电源从外部引入，与负载串联驱动负载。

三线制：三线制传感器是电源正端和信号输出正端分开，但共用一个COM端。

四线制：两根电源线，两根信号线。 电源和信号分开工作。

几线制的名称是在两线制变送器诞生后才产生的。 这是电子放大器在仪器中广泛应用的结果。 放大的本质是一个能量转换过程，离不开电源。 因此，第一台四线制变送器出现了； 即两根线负责供电变送器，另外两根线负责输出转换放大后的信号（如电压、电流等）。 但目前很多变送器都采用双线制。 接下来，我们就来看看不同的有线变送器有什么区别？

不同有线变送器的区别

一、两线制

要实现两线制变送器，必须同时满足以下条件：

1. V≤Emin-ImaxRLmax

变送器的输出端电压V等于规定的最小电源电压减去电流在负载电阻和传输线电阻上的压降。

2. I≤Imin

变送器的正常工作电流I必须小于或等于变送器的输出电流。

3. P<Imin(Emin-IminRLmax)

发射机的最小功耗P不能超过上式，通常<90mW。

式中：Emin=最小电源电压，对大多数仪器来说Emin=24(1-5%)=22.8V，5%是24V电源允许的负变化；

Imax=20mA；

Imin=4mA；

RLmax=250Ω+传输线电阻。

如果变送器的设计满足以上三个条件，就可以实现两线制传输。 所谓双线制是指电源与负载串联，并有一个公共点，而现场变送器与控制室仪表之间的信号连接和供电只用两根线，既是电源线又是信号线。 两线制变送器为变送器提供静态工作电流，因为信号的起始点电流为4mA DC。 同时，仪表的电气零点为4mA DC，与机械零点不重合。 这个“带电零点”有利于识别断电、断线等故障。 而且两线制还方便使用安全栅，有利于安全防爆。

图1 两线制变送器接线图

两线制变送器如图1所示，其电源为24V DC，输出信号为4-20mA DC，负载电阻为250Ω，24V电源负线电位最低。 它是信号公共线。 对于智能变送器也可以在4-20mA直流信号上加载HART协议的FSK键控信号。

二、三线制

为了减小变送器的体积和重量，提高抗干扰性能，减少接线，一些仪表厂将变送器的供电电源由220V交流改为低压直流供电，如从24V直流电源箱，由于低压供电为负极线的共用创造了条件，所以有三线制变送器产品。

图2 三线制变送器接线图

三线制变送器如图2所示，所谓三线制就是一根线做电源正端，一根线做信号输出正端，一根线用于电源负端和信号负端。 其电源大部分为24V DC，输出信号为4-20mA DC，负载电阻为250Ω或0-10mA DC，负载电阻为0-1.5KΩ； 有的也有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路形式不同而取值不同。

三线制和四线制

由于4-20mA DC（1-5V DC）信号系统的推广应用，为了方便在控制系统应用中的连接，需要信号系统的统一。 为此，需要一些非电单元组合仪表，如在线分析、机械量、电等仪表可采用4-20mA直流信号系统输出，但由于转换电路复杂，功率大功耗，很难完全满足两线制变送器设计的三个条件，因此不可能实现两线制变送器设计。 线制变送器，只能用外接电源做成4-20mA DC输出的四线制变送器。

图3 四线制变送器接线图

四线制变送器如图3所示，其电源多为220V AC，也有部分电源为24V DC。 输出信号有4-20mA DC，负载电阻为250Ω，或0-10mA DC，负载电阻为0-1.5KΩ； 有的也有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻随输出电路形式的不同而不同。

以上三幅图中，接收仪器输入的是电流信号。 若并联电阻RL，则接收到的信号为电压信号。

从上面的描述可以看出，由于各种变送器的工作原理和结构不同，所以出现了不同的产品，这也决定了变送器的两线制、三线制、四线制接线形式。 对用户而言，选型应根据单位的实际情况，如信号系统的统一性、防爆要求、接收设备要求、投资等问题综合考虑选择。

需要指出的是，三线制和四线制变送器输出的4-20mA直流信号在原理和输出电路结构上都与两线制不同，因此输出负端是否可以与应用中的24V 电源的负线是否接好？ 可以共享吗？ 需要注意的是，必要时可采取隔离措施，如使用配电盘、安全栅等，与其他仪器共用电、地，避免产生额外干扰。

两线制与四线制相互转换

如果要把传输信号为0-10mA DC的四线制变送器改成两线制，首先会遇到的问题是它的初始电流为零。 当电流为零时，变送器的电子放大器无法建立工作点，因此将难以正常工作。 如果使用直流电源，在保证仪器原有恒流特性的情况下，当变送器负载电阻为0-1.5KΩ时，与其串联的反馈动圈电阻约为2KΩ。 当输出为10mA时，这两个部分的压降都会大于24V，也就是说，当采用24V DC供电，负载为0-1.5KΩ时，无法保证恒流特性，所以不可能使用两线传输。

20世纪70年代，某仪表厂曾做过将0-10mA直流四线制变送器改成两线制变送器的工作。 具体方法是改进原来的发射电路，提高供电电压。 到48VDC，但变送器的初始电流仍然不能为零，所以用负电流来抵消负载电阻上4mA的初始输出电流。 但此类产品一直未能得到推广应用。

如果要把两线制改成四线制，那是完全没有必要的，这是技术上的倒退。