两线制 4-20mA 如何兼顾供电与传信，HART 怎样叠加

用户提问：控制室到现场几百米，压力变送器只用两根线，不见单独电源，DCS 却能同时读到 4-20mA 和设备诊断信息。两根线怎么兼顾供电与传信，数字信号会不会把模拟读数带偏？

一、两线制电流环

两线制让供电与信号共用一对导线：控制室供直流电源，变送器等效为受压力控制的电流源，回路电流在 4 mA~20 mA 间变化。GB/T 3369.1 规定了该模拟直流电流信号，JJG 882《压力变送器》把输出电流误差列为检定项目。

• 下限为何取 4 mA：桥路激励、调理电路与 ADC 需静态工作电流，4 mA 活零点正好供上；并把零压力与断线分开，电流跌到 4 mA 以下即可判为开路或失电。
• 上限为何取 20 mA：受回路功耗、导线压降与本安能量约束，GB 3836.4 对本质安全回路的电流、电容、电感均有上限要求，再抬高会压缩安全裕度。
• 为何用电流而非电压：在允许负载内电流由变送器决定，线阻只改变压降不改变电流值，长距离不受线阻影响；接收端以 250 Ω 精密电阻转成 1 V~5 V 供 ADC 采样。

回路能否带得动，取决于电压平衡：供电电压须覆盖变送器维持工作所需的电压下限、线路与负载压降及安全栅压降。线缆越长、串接越多，留给变送器的电压越少，负载能力随之下降。

二、HART 叠加原理与约束

HART 采用 Bell 202 的 FSK：1200 Hz 表逻辑 1、2200 Hz 表逻辑 0，速率 1200 bit/s，在直流上叠加幅值约 ±0.5 mA 的交流分量。要点是该分量在位周期内平均值为零，DCS 模拟输入滤波后仍是原直流值，两者并行不悖。

• 阻抗与带宽：回路需一定阻抗取出 FSK，负载偏小则交流分量被电源低内阻旁路，偏大又挤压供电电压；电缆分布电容与过长线路衰减 2200 Hz 分量，引发误码。
• 本安配合：安全栅、隔离栅的分布参数会吞掉 FSK，需选对 HART 频段透明的接口；本质安全参数按 GB 3836.1、GB 3836.4 联合核算，不能只核直流电流。
• 两种模式：点对点模式模拟量照常传送，主站轮询读取过程变量、量程与诊断状态；多挂接模式把电流固定在 4 mA，多台靠地址区分，不再传模拟量。

三、维护与通用原则

• 检修时串入电流表核对 4 mA、20 mA 两端点，按 JJG 882 校验输出电流误差；通信不稳先查回路总阻抗、端子与屏蔽接地，再查分布电容。
• 启用 HART 前确认接收侧负载电阻、供电余量与安全栅带宽同时满足，别让数字通信挤掉模拟通道裕度。

落到类型选择，仍遵循按准确度等级、介质特性与现场温度范围确定变送器型式的通用原则，再依回路供电余量、线路电阻与接收方式决定是否叠加数字通信；不指向具体品牌或型号，是否达标以检定为准。