4～20mA，指的就是最小电流为4mA，最大电流为20mA。在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：

①由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；

②传输线的分布电阻会产生电压降；

③在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

肯定有很多朋友会问：为什么选择4～20mA而不是0～20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！为什么偏偏是4mA呢？正常工作时，电流信号不会低于4mA。当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。有两个原因。一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4～20mA使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。

这个4～20mA控制回路是怎么工作的呢？

4～20mA构成基础要件：

①24V电源供电；

②变送器控制4～20mA信号使其与过程变量成比例变化；

③指示器将4～20mA信号转化为相应过程变量；

④指示器或控制器I/O输入电阻250Ω分流器生成1～5V输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4～20mAX250ohms = 1～-5V）。

通常情况下：①它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；②控制器再将4～20mA反译为具体的温度值；③基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。

同样，控制回路中的压力变送器，通常用来测量过程介质的压力值：①传感器感知压力，又由变送器将信号转换为4-20mA信号；②控制器再将4～20mA信号反译为压力值；③控制器根据压力值，给阀门发送指令，控制阀门开度实现安全阀控制，确保容器不产生危险压力。

常见故障、原因与排查步骤

①接线和端子的问题：坏的终端，绝缘问题，线路的腐蚀及污染等；

②回路电源：噪音干扰、过压等问题都可能导致回路工作的不正常；

③控制系统I/O卡件故障；

④变送器、传感器：元件的损坏、测量通道的阻塞。

1、验证4-20mA信号

用串联法或用毫安电流钳表测量4～20毫安信号：

①验证电源供电；②查找线路问题；③查找I/O问题；④查找有问题的接线终端。

故障排查步骤：①测量回路中的毫安数值，如果测量到了0mA，那么继续深入排障；②如果控制器没有指示显示，可能是I/O输入的保险丝熔断，回路出现开路故障。

2、控制器I/O问题排障：4～20mA回路排障(替代测试)

变送器替代测试是非常好的I/O故障分析方法，即使用测试设备输出一个标准信号来核对控制的输出。

故障排查步骤：

①断开变送器连接，将回路校准器或过程表连接在原变送器位置；

②设置毫安模拟，并设置范围在4-20毫安；

③验证指示器的正确数值，在同一测试中完成对线路、电源供电和I/O的测试；

④如果控制器没有指示显示，可能是I/O输入的保险丝熔断，回路出现开路故障。可通过测量在250Ω输入来进行验证。

3、电源供电问题排查

使用回路校验仪或多用表，测量回路供电电压。

故障排查步骤：

①测量电源供电，应该在近似24V。

②如果测量结果是不确定的，就进行替代测试。

a.断开装置回路电源；b.将回路校准器或过程表的24V回路供电端连接在这个位置；c.如果此时问题得到解决，那么装置的回路电源可能有缺陷或者存在过载

4、线路噪声排障

线路噪声产生的原因绝缘性能差、电缆屏蔽故障、接地回路故障、临界电源供电、布线错误等。噪声信号的捕捉和确认可以通过带万用表功能的过程多用表，或者万用表、手持式示波表等设备来查找系统中是否存在交流信号。在正常情况下，系统中应该只有少量的mV级的交流电压存在。