4-20ma是模拟量还是数字量

4-20mA信号属于模拟量。以下是关键解析，帮助您彻底理解其本质：

一、核心区别：模拟量 vs 数字量

 4-20mA的本质：

通过电流的连续变化传递信息(如：4mA=0℃, 20mA=100℃, 12mA=50℃)，属于典型的模拟信号。

二、为什么工业现场偏爱4-20mA?

1. 抗干扰优势

- 电流信号在长距离传输中几乎不受线路电阻影响(电压信号会衰减)

- 可识别断线故障：电流<3.8mA自动触发报警(0mA易被误判为正常低值)

2. 活零点(Live Zero)设计

- 4mA起点：区分设备无信号(0mA)与正常工作的最小值

- 可为两线制变送器供电：4mA电流维持自身工作，4-20mA传递信号

3. 安全防爆

- 低能量信号(<30V/<100mA)满足本安防爆要求(Ex ia)

三、典型应用场景

1. 过程控制

- 压力变送器：0~10MPa → 4~20mA

- 液位计：0~5m → 4~20mA

2. 设备监控

- 电机负载电流：0~100A → 4~20mA(经电流互感器转换)

四、与数字量的转换关系

虽然4-20mA本身是模拟量，但最终会被转换为数字量处理：

1. PLC/DCS系统：通过ADC模块(模拟量输入卡)转换为数字值

- 举例：西门子SM331模块，将4-20mA → 0~27648数字量

2. 转换公式：

\( \text{实际值} = \frac{ (\text{采样值} - 5530) \times \text{量程} }{ 27648 - 5530 } \)

(4mA对应5530，20mA对应27648)

五、常见误区澄清

- 错误认知： “4-20mA是数字量，因为它有固定范围”

正解：范围限制≠离散化，电流仍可无限细分(如19.876mA)

- 错误认知： “HART协议中的4-20mA是数字信号”

正解：HART是在4-20mA基础上叠加数字通信，基带仍是模拟量

六、技术演进：模拟量的数字化生存

1. IO-Link：将传统4-20mA升级为数字通信，传输更多参数(如设备诊断)

2. 无线HART：保留4-20mA接口，同时支持无线传输

3. 本质安全：4-20mA仍是防爆区首选(对比现场总线更安全)

黄金准则：只要信号能连续表征物理量变化，就是模拟量。4-20mA如同工业领域的“模拟量普通话”，虽终将被数字化处理，但其模拟基因永不改变。