一、概述 

在石化工程设计中，仪表信号电缆截面选择过大，造成极大浪费；较小则线阻大，致使信号不稳定或现场仪表故障。因此，笔者从理论和设计规范的要求上对仪表信号电缆的zui大敷设长度进行计算，并总结电缆截面选择的步骤。 

二、仪表信号电路 

仪表信号按常规可分为两类五种，即模拟和数字两类或AI、AO、DI、DO、PI五种（A表示模拟量，D表示数字量，P表示脉冲量，I表示输入，O表示输出），其中，脉冲量是一种变化频率较高的特殊数字量，所以信号看似三类，但实际上可简化为模拟和数字两类，并且DO的输出频率基本能达到实际应用的要求，因此，控制系统也很少有专门的PO卡件，所以信号可分为上述五种，这五种信号的简略电路图可如下图2.1所示。 

图中T为变送器，P为执行器(如阀门定位器)，S为开关器件(干触点或晶体管等)，Rs为A/D模数转换电路中的采样电阻，D/A为数模转换电路，Us为24VDC电源，r表示信号电缆线阻。 

AI信号是现场仪表变送器输出的4～20mA检测电流，若现场仪表为三线制或四线制接法时，变送器输出的信号一般是有源的(被动式外供电型仪表除外)，检测电路如上图2.1-(a)所示，若现场仪表为二线制接法时，变送器输出的信号是无源的，必须在系统侧将电源串入回路，检测电路如上图2.1-(b)所示。 

AO信号是由系统向阀门定位器等执行机构输出的4～20mA控制电流，如图2.1-(c)，除与图2.1-(b)中组成的部件不一样外，两种电路的特点是信号和电源共用一个回路，常称为回路供电。 

对于回路供电的模拟信号电路(图2.1-(b) (c))，由于回路电流zui大为20mA (故障电流可超过20mA)，当回路阻值太大，将导致电源没有足够的功率来维持20mA的电流，信号便会失真，因此回路负载必须被限制在一定范围内，其负载能力一般可通过实验测得：先设置仪表(现场变送器或AO卡件)，使仪表处在zui大20mA的回路电流设定值上，然后将输出接入可调电阻器，并串联电流表，不断增加电阻值，当电流开始随电阻的增大逐渐小于20mA时，该负载电阻即为带载能力，在24VDC电源下，现场变送器负载能力一般在500～600Ω之间，AO卡件的负载能力大部分在750Ω左右(如浙大中控ECS-700系统的AO711-H卡件)，所以同样截面的信号电缆，AO信号传输距离一般较AI远(系统采样电阻为250Ω，阀门定位器输入阻抗在250～300Ω)。 DI/PI信号是指接入控制系统的数字量(开关量)，如图2.1-(d)，电路的实质是将现场开关串入回路，而控制系统的DI/PI卡件中每个通道负载能力决定了回路的zui大电流，一般DI卡件每个通道zui大电流在5mA，PI卡件每个通道zui大电流在40mA(浙大中控ECS-700系统PI711-S卡件每个通道zui大功率为0.96W)。 DO信号相当于控制系统给负载供电，只是控制系统卡件的DO通道负载能力一般都很小，在1W左右，因此图中负载常为继电器，通过继电器，再将其触点串入电气二次回路来控制电机，或通过继电器触点将电源串入，输出给现场电磁阀等执行器件，所以，DO信号的传输电缆实际上是供电电缆，供电回路的电流由电磁阀的功耗决定，一般自控用低功耗电磁阀，功耗在2W(24VDC)左右。 

三、电缆zui大敷设长度计算 

电缆的zui大敷设长度与上述提及的负载能力有直接关系(负载能力越强电缆敷设长度越长)，所谓负载能力是指电路能够稳定工作的zui大回路电阻，而在各个电路中，每个器件在出厂时其阻抗是一定的，因此实际的回路电阻主要由电缆线阻r决定，从而也决定了信号电缆的截面选择和zui大敷设长度。 

天津市电缆总厂橡塑电缆厂

                   刘：

公司销售：

                    订货传真：

公司：
                    公司自动