關于化工儀表中二線制、三線制和四線制的詳細解釋。這在過程控制領域是一個非常基礎且重要的概念，關系到儀表的接線、供電和信號傳輸方式。

核心概念：電源和信號

首先要理解，現場儀表通常需要兩樣東西：

工作電源：為儀表內部的傳感器、電路、顯示屏等提供能量。

信號線：將測量到的過程變量（如壓力、溫度、流量）傳遞給遠方的控制系統（如DCS或PLC）。

1. 二線制

這是目前工業現場最主流、最常見的接線方式，尤其在防爆和要求簡化布線的場合。

工作原理：僅用兩根導線同時為儀表提供電源并傳輸信號。

直流電源（通常是24V DC）從控制室通過這兩根線送到現場儀表。

儀表通過改變自身回路中的電流大小來反映測量值。國際標準通常是 4-20 mA。

4 mA 代表測量下限（0%）或儀表故障（“活零”點，用于區分斷線故障和真實零值）。

20 mA 代表測量上限（100%）。

控制室系統通過在回路中串聯一個精密電阻（通常是250Ω）將電流信號轉換為電壓信號（1-5V DC）進行讀取。

優點：

布線經濟：只用兩根線，電纜、橋架、接線端子成本最低。

本質安全：回路能量被限制在較低水平（通常低于30V DC和幾百mA），非常適合易燃易爆的化工環境。

抗干擾能力強：電流信號對線路電阻變化和電磁干擾不敏感，適合遠距離傳輸。

缺點：

儀表功耗必須很低，因為總功率受限于回路電流（在20mA時最大功率僅為 24V * 0.02A = 0.48W）。這限制了儀表的功能（例如，很難驅動大功率的顯示或自清潔功能）。

典型應用：絕大多數壓力/差壓變送器、溫度變送器、液位變送器、簡單閥門定位器。

2. 四線制

工作原理：使用獨立的兩根線為儀表提供電源（通常是AC 220V或DC 24V），再用另外兩根獨立的線傳輸信號（4-20mA或0-10V等）。

電源和信號在物理上是完全分離的。

優點：

功率充足：儀表可以從電源線獲得充足的電力，能夠驅動更復雜的功能，如大型顯示屏、數據記錄、HART通訊調制解調器、加熱器、清掃器等。

信號穩定：信號和電源分開，相互干擾小。

缺點：

布線成本高：需要敷設兩倍的電纜。

安全性較低：電源線通常電壓較高，在防爆區域需要額外的安全措施。

信號線易受干擾：電壓信號（如0-10V）在長距離傳輸時易受干擾和線路壓降影響。

典型應用：

大功率的儀表（如雷達液位計、超聲波流量計的一些早期或高功率型號）。

非防爆區域或實驗室用的儀表。

一些需要直接接入市電的大型分析儀器。

3. 三線制

這是一種過渡形式，現在已不常見，但在一些老舊的設備上還能看到。

工作原理：

一根為電源正極線。

一根為信號正極線（輸出4-20mA）。

一根為電源和信號的公共負極線（共享回路）。

可以理解為：從四線制演變而來，通過共享一根公共線（通常是負端）來節省一根線。

特點：

它比二線制提供更多功率，比四線制節省一根線。

但兼有二者和四者的部分缺點（如仍需三根線，且公共線若出現問題會影響電源和信號）。

現狀：目前已被技術淘汰，在新項目中基本不會采用，主要存在于改造或老舊裝置中。

總結與對比

為了更直觀地理解，可以參考下表：

如何選擇？

在現代化工項目設計中，選擇原則非常清晰：

優先選擇二線制：只要儀表的功耗允許，幾乎無一例外地選擇二線制。因為它成本最低、最安全、抗干擾能力最強，符合現代工業布線簡化、集成的趨勢。

不得已選擇四線制：只有當儀表功率需求非常大（例如需要自帶加熱防凍功能、或本身就是一臺大功率電器）時，才會選擇四線制。

簡單來說，看到現場儀表只有兩根接線端子，基本就是二線制儀表；看到有四個接線端子（電源和信號分開），就是四線制儀表。 三線制現在已非常罕見。