許多初入自動(dòng)化行業(yè)的小朋友，常常不能理解所謂二線制、三線制、四線制，但又不樂(lè)于展現(xiàn)不恥下問(wèn)的精神，小編在此揮墨寫下這篇介紹二線制三線制四線制的區(qū)別與好處。

首先講一下變送器和傳感器的區(qū)別：傳感器是能夠受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置的總稱，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則稱為變送器，常見的變送器如紹興中儀生產(chǎn)的壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器、電流變送器、電壓變送器等。

二線制三線制四線制的區(qū)別

幾線制的稱謂，是在兩線制變送器誕生后才有的。我們討論的兩線制、三線制、四線制，是指各種輸出為模擬直流電流信號(hào)的變送器，其工作原理和結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，而并非只指變送器的接線形式。

四線制

zui先出現(xiàn)的是四線制的變送器；即兩根線負(fù)責(zé)變送器電源的供應(yīng)，另外兩根線負(fù)責(zé)輸出被轉(zhuǎn)換放大的信號(hào)(如電壓、電流等)。四線制接線如下圖所示：

四線制儀表接線圖

四線制變送器供電大多為220VAC，也有供電為24VDC的。輸出信號(hào)有4-20mADC，負(fù)載電阻為250Ω，或0-10mADC，負(fù)載電阻為0-1.5KΩ；有的還有mA和mV信號(hào)，但負(fù)載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。（ps：交流電會(huì)對(duì)信號(hào)精度有影響）

常見應(yīng)用：數(shù)顯表、電磁流量計(jì)變送輸出就是四線制。

三線制

所謂三線制就是電源正端用一根線，信號(hào)輸出正端用一根線，電源負(fù)端和信號(hào)負(fù)端共用一根線。三線制接線如下圖所示：

三線制儀表接線圖

三線制變送器供電大多為24VDC，輸出信號(hào)4-20mADC，負(fù)載電阻為250Ω或者0-10mADC，負(fù)載電阻為0-1.5KΩ；有的還有mA和mV信號(hào)，但負(fù)載電阻或輸入電阻，因輸出電路形式不同而數(shù)值有所不同。

常見應(yīng)用：電壓輸出的變送器輸出一般都是三線制。

兩線制

采用回路供電的方式，4-20mA電流本身就可以為變送器供電，變送器在電路中相等于一個(gè)分外的負(fù)載，體現(xiàn)儀表只需要串在電路中即可。即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線，這兩根電線既是電源線又是信號(hào)線。兩線制接線如下圖所示：

兩線制儀表接線圖

兩線制變送器供電為24VDC，輸出信號(hào)為4-20mADC，負(fù)載電阻為250Ω，24V電源的負(fù)線電位zui低，它就是信號(hào)公共線。（ps：輸入接收儀表的是電流信號(hào)，如將電阻RL并聯(lián)接入時(shí)，則接收的就是電壓信號(hào)了。）

常見應(yīng)用：溫度變送器、4-20mA輸出的壓力變送器等都是二線制。

二線制使用條件

要實(shí)現(xiàn)兩線制變送器必須同時(shí)滿足以下條件：

1、V≤Emin-ImaxRLmax（變送器的輸出端電壓V等于規(guī)定的zui低電源電壓減去電流在負(fù)載電阻和傳輸導(dǎo)線電阻上的壓降。）

2、I≤Imin（變送器的正常工作電流I必須小于或等于變送器的輸出電流。）

3、P＜Imin(Emin-IminRLmax)（變送器的zui小消耗功率P不能超過(guò)上式，通常＜90mW。式中：Emin=zui低電源電壓，對(duì)多數(shù)儀表而言Emin=24(1-5%)=22.8V,5%為24V電源允許的負(fù)向變化量；Imax=20mA；Imin=4mA；RLmax=250Ω+傳輸導(dǎo)線電阻。）

由于4-20mADC(1-5VDC)信號(hào)制的普及和應(yīng)用，在控制系統(tǒng)應(yīng)用中為了便于連接，就要求信號(hào)制的統(tǒng)一，為此要求一些非電動(dòng)單元組合的儀表， 如在線分析、機(jī)械量、電量等儀表，能采用輸出為4-20mADC信號(hào)制，但是由于其轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜、功耗大等原因，難于全部滿足上述的三個(gè)條件，而無(wú)法做到兩線制，就只能采用外接電源的方法來(lái)做輸出為4-20mADC的四線制變送器了。

相對(duì)于四線和三線制，兩線制有什么益處呢？

兩線制的益處

在工業(yè)應(yīng)用中，測(cè)量點(diǎn)一般在現(xiàn)場(chǎng)，而體現(xiàn)設(shè)備或者控制設(shè)備一般都在控制室或控制柜上。兩者之間距離可能數(shù)十至數(shù)百米。按一百米距離計(jì)算，省去2根信號(hào)傳輸導(dǎo)線意味著成本降低近百元。另外四線制變送器和三線制變送器因?qū)Ь€內(nèi)電流不對(duì)稱必須使用昂貴的屏蔽線，而兩線制變送器可使用分外很是便宜的的雙絞線導(dǎo)線，因此在應(yīng)用中兩線制變送器必然是。

1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，可用分外很是便宜的更細(xì)的導(dǎo)線；可節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用；

2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會(huì)產(chǎn)生顯明影響，因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾；兩線制與三線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。

3、電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對(duì)于4～20mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250Ω（取樣Uout=1～5V）這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯明誤差，因此，可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn)；

4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接，不因電線長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異，實(shí)現(xiàn)分散采集，分散式采集的好處就是：分散采集，集中控制....

5、將4mA用于零電平，使判斷開路與短路或傳感器損壞（0mA狀態(tài)）十分方便。

6、在兩線輸出口分外很是容易增設(shè)一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。

總結(jié)

四線制是兩個(gè)信號(hào)線、兩個(gè)供電線，信號(hào)線和供電線分開，精度zui好，帶載能力zui強(qiáng)，抗干擾能力zui差，電路結(jié)構(gòu)zui復(fù)雜，成本比較高昂；而三線制則是信號(hào)線和和供電線共用一個(gè)正極或負(fù)極，精度次之，抗干擾能力比四線制好，電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本比四線制低；而二線制則是兩個(gè)線既做供電用，又做信號(hào)線，誤差zui大，帶載能力弱，抗干擾能力強(qiáng)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本zui低，應(yīng)用范圍zui廣；另外二線制只能輸出mA電流信號(hào)，三線制和四線制則沒(méi)有這個(gè)限制，現(xiàn)在的變送器大多采用二線制。