4-20mA 압력 트랜스미터 배선 가이드: 2선식, 3선식 및 4선식 설명

산업용 압력 트랜스미터 4-20mA 시스템은 전류 루프를 이용하여 원거리에서 압력 측정값을 전송합니다. 이는 정확도 손실을 방지하기 위해 일반 전압 신호 대신 전류 루프 방식을 채택한 것입니다. 전류 루프는 공장 기계에서 발생하는 전기적 노이즈를 효과적으로 차단하여 센서가 제어실에서 얼마나 멀리 떨어져 있든 관계없이 깨끗한 데이터를 얻을 수 있도록 합니다.

4-20mA 전류 루프가 실제 환경에서 작동하는 방식

파이프라인 압력을 모니터링할 때 센서 배선은 용접 장비나 고전압 모터 케이블 옆을 지나가는 경우가 많습니다. 이 거리를 통과하는 0.10V 신호는 배선의 내부 저항으로 인해 전압이 낮아져 제어실에 도달하기 전에 손실됩니다. 따라서 5V 측정값이 디스플레이에는 4.7V로 표시될 수 있습니다. 또한 주변의 자기장이 배선에 정전기를 발생시켜 측정값을 왜곡할 수도 있습니다.

전류 루프는 전선에 정확한 전류를 흘려보냄으로써 이러한 문제를 해결합니다. 이 전류는 4mA(압력 0)에서 2mA(최대 압력) 사이일 수 있습니다. 회로의 모든 지점에서 전류가 일정하게 유지되므로 컨트롤러는 센서의 위치에 관계없이 동일한 값을 읽습니다.

그 부분을 이해했다면 다음 단계는 물리적인 배선을 올바르게 연결하는 것입니다. 케이블을 연결하기 전에 4-20mA 압력 트랜스미터 배선도를 참고하면 입력 카드 손상이나 접지 루프 발생을 방지할 수 있습니다.

2선 루프: 전원과 신호가 동일 선상에 있음

2선식 배선 방식은 계측기 배선 중에서 가장 간단한 방식 중 하나입니다. 동일한 두 개의 전선이 두 가지 역할을 수행합니다. 하나는 센서에 24V DC 전원을 공급하고, 다른 하나는 4-20mA 신호를 패널로 되돌려 보냅니다.

이 2선식 4-20mA 배선도는 현장에서 어떻게 작동하는지 보여줍니다.

전원 공급 장치에서 나오는 양극선은 센서의 양극 단자에 직접 연결됩니다. 센서의 음극 단자는 PLC의 아날로그 입력단을 거쳐 접지로 연결됩니다. 추가 배선이 필요 없기 때문에 설치 비용이 저렴합니다.

터미널 블록에는 세 개의 연결이 있습니다. 24V 전원의 양극 단자(V+)를 송신기의 양극 단자(L+)에 연결하고, 송신기의 음극 단자(L-)를 PLC 카드의 양극 단자(AI+)에 연결하고, PLC 카드의 음극 단자(AI-)를 전원의 음극 공통 단자(V-)에 다시 연결하여 회로를 완성합니다.

3선 및 4선 구성: 더 밝은 디스플레이 처리

센서가 기본 4mA 기준선으로 공급할 수 있는 것보다 더 많은 전력을 필요로 하는 경우가 있는데, 이는 주로 밝은 디스플레이를 사용하거나 센서 자체에서 로컬 처리를 수행하기 때문입니다. 이러한 경우에는 두 가닥 대신 세 가닥 또는 네 가닥의 전선이 필요합니다.

3선식 구성에서는 전원과 신호선이 공통 접지를 공유합니다. 전용 전원선과 공통선은 센서의 디스플레이와 전자 장치를 작동시키고, 세 번째 선은 4-20mA 신호를 PLC로 전달하며, 동일한 공통 접지를 참조하여 회로를 완성합니다. 터미널 블록에서 전원 양극(V+)은 센서의 전원 입력(Vcc)에, 전원 음극(V-)은 센서의 접지(GND)에 연결하고, 점퍼를 사용하여 GND에서 PLC의 음극 공통(AI-)에 연결합니다. 센서의 신호 출력은 PLC의 양극 입력(AI+)에 직접 연결됩니다.

4선식 구성은 전원과 신호를 완전히 분리합니다. 두 개의 선은 24V DC 또는 110/220V AC의 전원만 담당하고, 나머지 두 개의 선은 4-20mA 전류 측정 전용으로 분리되어 고전압 스파이크가 제어 전자 장치에 영향을 미치지 않도록 합니다. 외부 전원 공급 라인은 센서의 전원 단자에 연결하고, 센서의 신호+ 및 신호- 단자는 PLC의 AI+ 및 AI- 단자에 직접 연결하며, 전원 측의 공통 접지선과는 충분히 떨어뜨려야 합니다.

대부분의 루프 문제는 다음 몇 가지 원인 중 하나로 귀결됩니다. 실드가 한쪽 끝이 아닌 양쪽 끝에 접지되어 접지 루프가 생성되어 깨끗한 신호를 왜곡하는 경우, 부하 상태에서 24V를 유지하지 못하는 전원 공급 장치로 인해 판독값이 변동하는 경우(특히 디스플레이가 추가 전류를 소모하는 3선식 및 4선식 센서에서 더 두드러짐), 또는 PLC 입력 임피던스 불일치(루프는 PLC가 읽을 수 있는 값으로 깨끗하게 변환하기 위해 250옴을 예상함)입니다.

고립된 선택 PLC 아날로그 I/O 모듈

루프가 심한 배경 소음과 싸워야 할 때, PLC 측의 아날로그 입력 카드는 센서만큼이나 중요합니다. 몇 가지 사항을 먼저 확인해 보는 것이 좋습니다.

대부분의 표준 카드는 그룹 격리만 제공하는데, 이로 인해 접지 루프가 인접 채널 사이를 이동하며 관련 없는 측정값까지 오염시킬 수 있습니다. 실제로 필요한 것은 최소 500V AC 또는 700V DC 정격의 채널 간 격리입니다. 그래야 한 센서 라인의 전압 스파이크가 네트워크의 다른 부분으로 전파되는 것을 막을 수 있습니다. 

카드 입력 임피던스가 실제로 250옴인지 확인하십시오. 4-20mA 신호를 PLC가 내부적으로 읽는 1-5V 범위로 깨끗하게 변환하려면 이 임피던스가 필수적입니다. 또한 패널의 향후 용도를 고려하여 채널 수를 결정하십시오. 예를 들어 8채널 절연 카드와 같은 것이 좋습니다. 지멘스 SIMATIC S7-1200 SM 1231 또는 미쓰비시 MELSEC-F 모듈을 사용하면 현재 레일 공간을 차지하지 않고 나중에 센서를 추가할 수 있는 여유 공간이 생깁니다.

오토닉스 PSAN 압력 센서

정격 전류 소비량최대 50mA, 최대 75mA
작동 전압: 12~24V DC
응답 시간: 2.5ms, 5ms, 100ms, 500ms, 1000ms
습도 범위: 30~80% RH

제품 보기

계측 장비 조달 (Simply Buy의 장점)

배선 문제나 신호 간섭을 해결해야 할 때, 대개는 적합한 센서를 적합한 패널에 연결하는 것으로 귀결됩니다. Simply Buy는 회로 레이아웃을 검증하고 다양한 브랜드의 인증된 하드웨어를 공급하여 이러한 문제를 해결하는 데 도움을 줍니다.

위생 또는 제약 공정처럼 지속적인 세척이 필요한 환경에 적합한 IFM 플러시 압력 센서 PG2799는 완전 용접된 316L 스테인리스 스틸 표면과 깨끗한 4-20mA 회로를 결합했습니다. 가스 또는 진공 라인에 설치 공간을 최소화하고자 하는 경우, 옴론 E8F2 실시간 LED 막대 그래프 판독값을 높은 반복성으로 제공하며, 오토닉스 PSAN 이 제품군은 간편한 원터치 배선으로 공기, 오일, 수분 모니터링을 위한 일반적인 솔루션을 제공합니다.

신호 노이즈는 항상 센서에서 발생하는 것은 아닙니다. 때로는 PLC 측에서 문제가 발생할 수 있습니다. 그렇기 때문에 당사는 Siemens, ABB, Mitsubishi 등의 회사에서 제조한 절연 아날로그 입력 카드 및 처리 장치를 제공하여 압력 트랜스미터 4-20mA 루프와 이를 판독하는 카드를 함께 업그레이드할 수 있도록 지원합니다. 모든 구성품은 100% 정품 보증, 전체 공장 보증 및 신뢰할 수 있는 국제 물류 서비스를 통해 제공됩니다.