第三章 4–20 mA 电流环深度解析——工业世界最经典的模拟通信生命线本章目标在工业自动化领域，有一种技术非常特殊：它诞生于模拟时代，却一直活跃到今天。它不是因为“先进”而存在，而是因为：它解决了工业现场最困难的问题——如何把真实世界的信息，可靠地传送几十米、几百米甚至上千米。这个技术就是4–20 mA 电流环（Current Loop）。从石油化工、火电、水处理，到制造业、轨道交通与过程控制系统，大量现场仪表仍然通过：压力 / 温度 / 流量 / 液位 ↓ 4–20 mA ↓ PLC / DCS完成工业测量。4–20 mA 看似简单，只有两根线，但它背后包含了电源设计、模拟测量、故障诊断、抗干扰技术、防爆安全与工业可靠性设计的完整思想。理解 4–20 mA，是理解整个工业自动化系统的入口。3.1 两线制、三线制、四线制变送器工业现场的模拟仪表，按照供电方式与信号传输方式，通常分为两线制（Two Wire）、三线制（Three Wire）和四线制（Four Wire）。三者最大的区别在于：仪表电源和信号是否共用线路。3.1.1 两线制变送器——工业现场的主流形式两线制只有两根线，同时承担供电与信号传输：24V+ | 变送器 | AI 输入 | 0V工作过程以现场压力变送器为例（供电 24 V DC，量程 0~10 MPa）：内部完成压力传感器 → 信号调理 → 恒流输出电路，最终输出 4–20 mA。压力电流0 MPa4 mA5 MPa12 mA10 MPa20 mA两线制内部典型结构+24V | ┌─────────┐ │ DC/DC │ │ 电源 │ └─────────┘ | 传感器 | MCU / 模拟电路 | 恒流源 | 4–20 mA | AI 输入