4-20ma有源和無源的區別

在工業自動化領域，4-20mA信號傳輸是模擬量控制的“黃金標準”。有源(Active)和無源(Passive)4-20mA設備的根本區別在于：誰為整個電流回路提供驅動電源(工作電壓)?

理解這個核心區別，對正確接線、避免設備損壞和信號異常至關重要。以下是詳細對比：

核心概念圖解 

1. 有源輸出設備驅動無源輸入設備 (最常見場景)： 

+24VDC (電源) ---> [有源設備 AO+] ---(信號線+)---> [無源設備 AI+] --- [無源設備 AI-] ---(信號線-)---> [有源設備 AO-] ---> 0V/GND 

* 有源設備 (AO)： 提供24VDC回路電源，并主動輸出4-20mA電流。 

* 無源設備 (AI)： 消耗回路電源，其內部電路工作并將測量值轉換為對電流的調制(對于變送器)或檢測電流值(對于采集卡/PLC輸入通道)。電流流入無源設備。 

2. 為無源變送器提供外部供電： 

+24VDC (外部電源+) ---> [無源變送器+] --- [無源變送器-] ---(信號線+)---> [有源AI通道+] --- [有源AI通道-] ---> 0V/GND (外部電源- & AI通道公共端) 

* 無源變送器： 需要外部24VDC電源供電才能工作。 

* 有源AI通道： 這里指PLC/DCS的模擬量輸入通道，它通常設計成測量回路電流，本身不提供回路電源(需要外部電源驅動變送器)。變送器調制出的4-20mA電流流經AI通道的測量電阻。 

重要注意事項 

1. 兩線制變送器 = 無源設備： 這是最常見的傳感器類型。它只有兩根線，這兩根線同時承擔供電(24VDC) 和信號傳輸(4-20mA) 的功能。它必須由外部(通常是PLC的AI卡、DCS卡件或獨立的隔離配電器)提供回路電源。 

2. PLC/DCS I/O模塊的角色： 

* AO模塊(輸出)： 通常是有源輸出。它為連接的設備(如閥門定位器、變頻器速度給定、無源顯示表)提供回路電源并輸出4-20mA信號。 

* AI模塊(輸入)： 通常是無源輸入(需要外部供電驅動變送器)。它內部包含一個精密測量電阻(如250Ω)，用來測量流經它的電流(即變送器發出的信號)。部分高端AI模塊內置隔離配電(iPWR)，這時它對變送器而言就相當于一個有源供電設備。 

3. 接線錯誤后果：

 * 將有源輸出接到另一個有源輸出：可能短路，燒壞設備! 

* 將無源輸入(需要供電)接到另一個無源輸入：回路沒有電源，都不工作。 

* 將有源設備接到需要外部供電的無源設備(如兩線制變送器)但未提供電源：變送器不工作。 

4. 萬用表判斷(謹慎操作)： 

* 在斷電狀態下測量設備輸出端電阻：有源輸出端電阻通常很低(接近0Ω，短路狀態);無源輸入端電阻通常較高(內部測量電阻，常為250Ω)。 

* 最可靠方法：查閱設備手冊! 手冊會明確標注設備類型(有源/無源)和接線方式。 

總結 

“有源”設備是電流回路的“發動機”(提供動力/電源)，“無源”設備是電流回路的“乘客”(消耗動力/電源，利用動力傳遞信息)。 正確匹配“發動機”和“乘客”是保證4-20mA系統穩定運行的關鍵。務必根據設備手冊確認其類型并嚴格按圖接線。