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关于化工仪表中二线制、三线制和四线制的详细解释。这在过程控制领域是一个非常基础且重要的概念，关系到仪表的接线、供电和信号传输方式。
核心概念：电源和信号
首先要理解，现场仪表通常需要两样东西：
工作电源：为仪表内部的传感器、电路、显示屏等提供能量。
信号线：将测量到的过程变量（如压力、温度、流量）传递给远方的控制系统（如DCS或PLC）。
1. 二线制
这是目前工业现场最主流、最常见的接线方式，尤其在防爆和要求简化布线的场合。
工作原理：仅用两根导线同时为仪表提供电源并传输信号。
直流电源（通常是24V DC）从控制室通过这两根线送到现场仪表。
仪表通过改变自身回路中的电流大小来反映测量值。国际标准通常是 4-20 mA。
4 mA 代表测量下限（0%）或仪表故障（“活零”点，用于区分断线故障和真实零值）。
20 mA 代表测量上限（100%）。
控制室系统通过在回路中串联一个精密电阻（通常是250Ω）将电流信号转换为电压信号（1-5V DC）进行读取。
优点：
布线经济：只用两根线，电缆、桥架、接线端子成本最低。
本质安全：回路能量被限制在较低水平（通常低于30V DC和几百mA），非常适合易燃易爆的化工环境。
抗干扰能力强：电流信号对线路电阻变化和电磁干扰不敏感，适合远距离传输。
缺点：
仪表功耗必须很低，因为总功率受限于回路电流（在20mA时最大功率仅为 24V * 0.02A = 0.48W）。这限制了仪表的功能（例如，很难驱动大功率的显示或自清洁功能）。
典型应用：绝大多数压力/差压变送器、温度变送器、液位变送器、简单阀门定位器。
2. 四线制
工作原理：使用独立的两根线为仪表提供电源（通常是AC 220V或DC 24V），再用另外两根独立的线传输信号（4-20mA或0-10V等）。
电源和信号在物理上是完全分离的。
优点：
功率充足：仪表可以从电源线获得充足的电力，能够驱动更复杂的功能，如大型显示屏、数据记录、HART通讯调制解调器、加热器、清扫器等。
信号稳定：信号和电源分开，相互干扰小。
缺点：
布线成本高：需要敷设两倍的电缆。
安全性较低：电源线通常电压较高，在防爆区域需要额外的安全措施。
信号线易受干扰：电压信号（如0-10V）在长距离传输时易受干扰和线路压降影响。
典型应用：
大功率的仪表（如雷达液位计、超声波流量计的一些早期或高功率型号）。
非防爆区域或实验室用的仪表。
一些需要直接接入市电的大型分析仪器。
3. 三线制
这是一种过渡形式，现在已不常见，但在一些老旧的设备上还能看到。
工作原理：
一根为电源正极线。
一根为信号正极线（输出4-20mA）。
一根为电源和信号的公共负极线（共享回路）。
可以理解为：从四线制演变而来，通过共享一根公共线（通常是负端）来节省一根线。
特点：
它比二线制提供更多功率，比四线制节省一根线。
但兼有二者和四者的部分缺点（如仍需三根线，且公共线若出现问题会影响电源和信号）。
现状：目前已被技术淘汰，在新项目中基本不会采用，主要存在于改造或老旧装置中。
总结与对比
为了更直观地理解，可以参考下表：
如何选择？
在现代化工项目设计中，选择原则非常清晰：
优先选择二线制：只要仪表的功耗允许，几乎无一例外地选择二线制。因为它成本最低、最安全、抗干扰能力最强，符合现代工业布线简化、集成的趋势。
不得已选择四线制：只有当仪表功率需求非常大（例如需要自带加热防冻功能、或本身就是一台大功率电器）时，才会选择四线制。
简单来说，看到现场仪表只有两根接线端子，基本就是二线制仪表；看到有四个接线端子（电源和信号分开），就是四线制仪表。 三线制现在已非常罕见。
