# 仪表与传感器接线说明：4 线制与 2 线制

> **适用范围**：压力 / 温度 / 流量 / 液位变送器、传感器、调节阀定位器等现场仪表
> 接入 PLC 模拟量输入（AI）或远程 I/O 站。
>
> **先说一句**：这是我个人做项目时的整理，判据尽量标了出处，文末附录 A 列了核对依据。
> 但**厂家型号、模块版本、现场回路条件各不相同，落地前请务必对照该设备的接线手册和
> 端子图核实一遍** —— 本文帮你理清思路、避开常见的坑，不能替代厂家文档。
>
> **读法建议**：第 0 章讲原理，1 分钟看完两种制式的根本差别；第 1、2 章是接线方法与
> 现场要点；第 3 章是 PLC 模块与仪表的实际接线组合；第 4 章以后是速查表、规范与故障
> 排查。**赶时间就直接翻第 4 章和第 6 章。**

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## 0. 先说清原理与区别

### 0.1 两种制式的本质区别

用一句话概括：**4 线制把"电从哪来"和"数从哪走"分成两条路；2 线制让它们挤在同一条路上。**

**4 线制**：供电和信号各走各的回路，只在 0V 汇流排上单点交汇。

```
供电回路：24V+ → 仪表电源+ → 仪表内部电路 → 仪表电源− → 0V
信号回路：仪表信号+ → AI+ → AI 内部采样电阻 → AI− → 0V
```

供电电流只在供电回路里流动，**不流经信号线**——这就是 4 线制的全部价值。

**2 线制**：供电与信号合并成一条串联回路，同一股电流既给仪表供电、又携带测量值。

```
24V+ → 芯1 → 仪表(取电+调制) → 芯2 → AI 采样电阻 → 0V
        └────── 这一股电流，既是电源也是信号 ──────┘
```

仪表内部把"取电"和"调制电流"做成串联关系：取电电路从回路里"抽"出自己需要的电压，
再把剩余的电量以 4–20mA 的恒流形式"放"回回路。**回路电流 = 仪表总耗电**。

> 🔑 **抓住这一句就够了**：2 线制里，"电流大小"这个物理量被同时征用了两件事——
> 既表示"有多少电可用"，也表示"测量值有多大"。这是它所有限制的根源。

### 0.2 一张表看清区别

| 项目 | 4 线制（4–20mA + 独立供电） | 2 线制（两线制回路） |
|---|---|---|
| 芯数 | 4 根 | 2 根 |
| 供电与信号 | **分开**：2 根专供 24V，2 根专传信号 | **共用**：同一对线既供电又传 4–20mA |
| 回路构成 | **两条独立回路**，只在 0V 处单点交汇 | **一条串联回路**，供电电流与信号电流是同一股 |
| 可用的信号类型 | 4–20mA、0–20mA、0–10V 均可 | **只能 4–20mA**（见 0.3） |
| 仪表功耗限制 | 不受信号回路约束（可带加热、电磁阀、液晶） | 受回路总电流约束，零位时仪表自耗约 3~4mA |
| 抗干扰 | 好（信号回路无供电电流流过） | 较差（供电与信号共线，共用线阻上的压降叠加到信号上） |
| 传输距离 | 数百米（受模块规格约束，见 3.5 注） | 同样可达数百米（电流环不受线阻影响，长距离瓶颈是干扰而非压降，见 2.3 ②） |
| 成本 / 接线工作量 | 高（多一对线、多两个端子） | 低（现场最常见） |

**判断口诀**：看信号线和电源线是不是同一对线。同一对 → 2 线制；两对 → 4 线制。
（3 根线的仪表是 4 线制的变体——两根负线共用一根，见 **1.5**。）

**两条旁证**（比数线更快）：

- 仪表端子若只能接 2 根线，或铭牌写着 "loop powered / 2-wire" → 2 线制；
- 通道组态里选的是 0–10V → 那台仪表**一定是** 4 线制（2 线制做不出电压信号）。

### 0.3 为什么 2 线制只能用 4–20mA

很多人以为"4–20mA 是行业习惯"，其实它是 2 线制**物理约束逼出来的唯一解**。
下面五条，前三条是物理约束，后两条是工程与标准约束。

#### ① 仪表自己要吃电 —— 0 mA 在物理上不存在

2 线制仪表的**全部电能都来自回路**。即使被测量为 0，内部的传感元件、放大器、稳压电路
仍在耗电。所以信号下限**不可能是 0 mA**——那等于仪表断电。

- 4–20mA 的 4 mA 就是**"活零位"**：它同时是零位读数，也是仪表的最低工作电流；
- 厂家标称的"最小工作电流"（常见 **3~3.8 mA**）正是这个下限，各型号不同，选型看铭牌；
- 信号的实际变化区间是 **16 mA（4 → 20mA）**，不是 20mA；
- 若想用 0–20mA，则 0 mA 必须同时是"零位"和"仪表断电"——**自相矛盾**。

> **现场现象**：把 2 线制仪表接到 0–20mA 组态的通道上，读数**永远到不了 0**，
> 最低停在 4 mA ——这不是仪表坏了，是物理规律。

#### ② 断线也是 0 mA —— 必须留出判别窗口

2 线制只有两根线。一旦断线、松动、仪表失电，回路开路，AI 看到的电流就是 **0 mA**。
如果信号范围本身从 0 开始，"零位"和"断线"就无法区分，**故障会被误判为正常**。

4–20mA 天然留出 4 mA 的判别空间。配合 **NAMUR NE 43**（西门子、E+H、罗斯蒙特等主流
仪表都遵循的通用约定），电流被划分为"有效测量区"和"故障区"：

| 电流读数 | 物理含义 | PLC 判定 |
|---|---|---|
| ≤ 3.6 mA | **故障电平**（下）：断线 / 仪表失电 / 回路开路 / 变送器自诊断故障 | **故障** |
| 3.8 ~ 4.0 mA | 轻微欠量程（允许的测量扩展区，仪表漂移或零点负偏） | 正常（带下限告警） |
| **4.0 ~ 20.0 mA** | **有效测量区间** | **正常** |
| 20.0 ~ 20.5 mA | 轻微超量程（允许的测量扩展区，如储罐注满） | 正常（带上限告警） |
| ≥ 21.0 mA | **故障电平**（上）：变送器自诊断故障 / 传感器故障 | **故障** |

> ⚠ **注意 20.5 mA 不是故障线**。20.5~21.0 mA 是"不应出现"的死区。变送器正常超量程
> 最多冲到 20.5 mA，必须 **≥21.0 mA** 才算故障。把 20.5 当故障阈值会让仪表一超量程就误报。

这就是为什么 AI 通道的"断线诊断"功能**只有在 4–20mA 组态下才有意义**。
智能变送器还可以在组态里选择**故障方向**：故障时输出低（≤3.6mA）还是输出高（≥21mA）——
这个选择直接决定故障时工艺往哪个方向跑，是**安全相关的决定**，不是随便设的。
（比如液位池：故障偏低会让程序以为池子空了而停泵，池子却在继续进料。）

#### ③ 24V 要被"仪表 + 采样电阻 + 电缆"三分 —— 满量程只能做到 20 mA 级

2 线制是**串联**回路，24V 供电必须依次被三处消耗：

```
供电电压 = 电缆压降 + 仪表内部压降(最低工作电压) + 采样电阻压降
  24 V   =   余量   +       10~12 V          +   2 ~ 5.6 V
```

采样电阻压降 = 20mA × **模块输入电阻**。注意这个值**因模块而异**，现场必须查手册：

| 常见模块 | 输入电阻 | 20mA 时压降 |
|---|---|---|
| ET 200SP AI 8xI 2-/4-wire BA（6ES7134-6GF00-0AA1） | 100 Ω | 2.0 V |
| S7-1200 SM 1231 AI 4×13bit（6ES7231-4HD32-0XB0） | 280 Ω | 5.6 V |
| 行业典型值（250Ω 档） | 250 Ω | 5.0 V |

- **若把满量程提到 50 mA**：按 250Ω 算就是 12.5 V，仅采样电阻就吃掉一半供电，
  仪表和电缆的预算被挤光——**回路根本撑不住**；
- **若为省压降改用小采样电阻**（如 50 Ω）：4 mA 时只有 0.2 V，信号摆幅太小，
  噪声与漂移占比急剧放大，有效分辨率崩掉；
- 所以要在**"信号摆幅够大（利于精度）"**和**"供电余量够用（利于长距离）"**之间折中，
  这才是 20 mA 满量程被全行业采用的原因。**具体阻值听模块手册的，别套用别人的经验值。**

#### ④ 电流信号优于电压信号 —— 2 线制必须是电流型

| 对比项 | 电流环 4–20mA | 电压信号 0–10V |
|---|---|---|
| 线阻影响 | 串联回路电流处处相等，**线阻不产生误差** | 线阻与输入阻抗分压，**直接造成误差** |
| 长距离 | 只要压降预算够就能跑很远 | 线阻 + 分布电容迅速劣化精度 |
| 干扰耦合 | 电流环阻抗低，感应干扰不易形成误差 | 高阻输入易拾取干扰 |
| 断线判别 | 0 mA = 断线，可诊断 | 0 V 与"信号为 0"无法区分 |

而 2 线制**不可能**做电压输出：电压输出需要两根**专用**信号线，可 2 线制的两根线已经被供电
任务占满了。**要输出电压就得多两根线——那就是 4 线制了。**

#### ⑤ 4–20mA 是国际标准（IEC 60381-1 / ISA-SP50.1），互换性压倒一切

PLC 模块、隔离器、安全栅、显示表、记录仪、DCS 通道全部按 4–20mA 设计。
这决定了现场默认选择，也决定了选型、备件、调试的整套生态——新人接手也只需要学一套。

#### 小结（五条记住就够用）

> ① 仪表要自己吃电 → 零位不能是 0
> ② 断线也是 0 mA → 必须留判别窗口（NE 43）
> ③ 24V 被三分 → 满量程只能 20 mA 级
> ④ 电流优于电压 → 只能走电流
> ⑤ 全行业标准 → 互换性

**反过来看 4 线制**：有独立供电，仪表不缺电；信号对是两根专用线，不承担供电任务，
所以它既可以是电流源（4–20mA）也可以是电压源（0–10V、0–5V）。2 线制被上面五条锁死在
4–20mA 上，没有这个自由度。

**所以现场看到"0–10V 的 AI 通道"，那台仪表一定是 4 线制**——这是判断制式最快的旁证。
（反过来不成立：4 线制同样可以输出 4–20mA，它只是"有能力"输出别的。）

> 各制式的接线方法与现场要点见第 1、2 章；具体模块怎么接见第 3 章。

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## 1. 4 线制接线（通用方法）

### 1.1 原理：为什么叫"4 线制"

4 线制的本质是**供电与信号彻底分离**，一条仪表回路被拆成两条互不相干的回路：

```
供电回路：24V电源 → 仪表电源端(+) → 仪表内部电路 → 仪表电源端(−) → 0V
信号回路：仪表信号端(+) → AI+ → AI内部采样电阻 → AI− → 0V
```

两条回路**只在 0V 汇流排上单点交汇**（也可能完全隔离，见 1.4 第 5 条）。
供电电流只在供电回路里流，绝不流经信号线——这是 4 线制的全部价值所在。

**与 2 线制的根本差别**：2 线制把供电和信号压在**同一对线**上，供电电流和信号电流是
**同一股电流**；4 线制把这股电流拆成两条回路，供电电流不再流经信号线。
由此带来两个直接好处：

- **仪表功耗不再受信号回路约束** —— 带加热器、电磁阀、液晶背光的大功率仪表只能用 4 线制；
- **供电电流产生的共模压降不进入信号回路** —— 抗干扰能力天然优于 2 线制。

| 干扰途径 | 4 线制 | 2 线制 |
|---|---|---|
| 线阻压降导致读数误差 | **无影响**（电流信号回路独立，电流恒定 4–20mA） | 无误差（电流环），但压降会挤压缩供电预算 |
| 供电电流在线阻上产生的压降 | **不进入信号回路** | 供电与信号共用线，叠加在同一回路里 |
| 仪表功耗对信号的影响 | 无（各走各的） | 有（回路电流就是仪表总耗电） |

> 两种制式的完整对比与"2 线制为什么只能 4–20mA"，见**第 0 章**。

### 1.2 线缆构成

- **一对**：传感器供电（棕 = +24V，蓝 = 0V）
- **一对**：信号输出（4–20mA 或 0–10V）

> 线色只是厂家惯例，**不是国标/行标**。务必以仪表铭牌和说明书接线图为准，见**第 7 章**。

### 1.3 接线示意

![4线制接线图](wiring-img/fig_4wire.png)

### 1.4 要点

1. **信号线必须用屏蔽双绞线**，屏蔽层在 PLC 侧**单端接地**（一般只在控制柜侧接 0V/PE），
   传感器侧悬空或经小电容接地。
2. 信号线与**动力线、变频器输出线、PWM 线不得同槽**，交叉必须垂直。
3. 4 线制**不必核算信号回路压降**（供电回路和信号回路独立），因此适合远距离、高精度场合。
4. 屏蔽层**两端都接地会形成地环流**，是"读数漂移、时好时坏"的头号原因。只接一端。
5. **信号地与电源地的关系要看仪表说明书**，三种情况：
   - 信号− 与电源− **内部共地**（最常见）：按普通接法，AI− 与 0V 相连即可；
   - 信号输出**隔离**（隔离型变送器）：AI− 接 0V 或浮空均可（推荐接 0V，共模抑制更好）；
   - 信号输出**不隔离、电源也不隔离**：AI− 必须接 0V，与电源负共点，否则测量无参考点。

> ⚠ **不要把两对线的"负"随便并在一起当成公共地**。如果仪表信号输出是隔离的，
> 强行把信号− 与电源− 短接，会破坏隔离、引入地环流。**以仪表手册的接线图为准。**

> 具体接到某个 PLC 模块上怎么接，见**第 3 章 接线组合实例**。

### 1.5 特例：三线制仪表（本质是 4 线制，只是两根负线共用一根）

现场有一类仪表引出 **3 根线**：电源正（V+）、信号正（OUT+）、公共线（COM）。
它的本质仍是 **4 线制**——供电回路和信号回路**依然是两条独立回路**，
只不过原来各自回负的两根线（电源−、信号−）在仪表内部已经接在一起，
从**一根公共线（COM）**引出来。省的是那根负线，**不是少了一路回路**。

```
4 线制：V+ / V− ‖ OUT+ / OUT−        （两对线，负线各自回）
三线制：V+ ‖ OUT+ ‖ COM(=V−=OUT−)    （两根正线 + 一根共用负线）
```

![三线制接线图](wiring-img/fig_3wire.png)

**接线要点：**

1. **V+ → 柜内 24V+**；**OUT+ → AI+**；**COM → AI−**；
   同时 COM（AI−）在柜内与 24V 电源的 **0V 单点相连**，全系统共用一个参考点；
2. **COM 是全场最关键的一根线**：它是供电回路和信号回路的公共回线，**断了它 = 同时断电
   + 断信号**。压端子时务必压实，别与其它回路的负线混拉；
3. 通道组态仍按**电流 / 4~20mA**。三线制有些型号能输出 **0–10V**
   （按电压通道接 OUT+ 与 COM）——能输出电压这件事本身就是它属于 4 线制的证据
   （见 0.3 ④：2 线制做不出电压信号）；
4. 功耗限制比 2 线制宽松：仪表自己有独立的供电回路，可支持带简易显示的中等功耗模块；
5. 与 2 线制的**判别**：三线制 3 根线、且电源正与信号正是**分开的两个端子**；
   2 线制只有 2 根线、电源与信号共用一对。数端子就行。

![三线制与四线制两线制回路对比](wiring-img/fig_3wire_vs_4wire.png)

> ⚠ **别和 Pt100 热电阻的"三线制"搞混**。热电阻的三线制是**引线电阻补偿**：
> 三根线都接在同一支电阻桥路上，目的抵消导线电阻，接法是桥臂测量，
> 与本文讲的"4–20mA 变送器三线制"完全是两回事。遇到热电阻请按其说明书接，
> 别套用本节的 V+ / OUT+ / COM 逻辑。

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## 2. 2 线制接线（通用方法）

### 2.1 原理：一条回路，两件事

2 线制的核心是**回路共用**：同一对线既是供电线，又是信号线。
仪表内部把"取电"和"调制电流"做成了串联关系：

```
               ┌───────── 仪表内部 ─────────┐
  24V+ ──芯1──►│ 取电电路(稳压) → 传感元件  │
               │        ↓                   │
               │   电流调制 (4~20mA)         │
  0V ◄──芯2────│ ◄──── 恒流源/电流吸收      │
               └────────────────────────────┘
                  ▲
                  └── 同一电流既给仪表供电，又携带测量值
```

回路必须包含三个环节，**缺一不可**：

```
电源(24V) → 仪表(取电+调制) → 测量输入(AI采样电阻) → 回到电源
```

对 PLC 侧来说，它只需要做一件事：**让这 4–20mA 电流从自己的采样电阻上流过**，
测量这个电流就等于测量了被测量。

![2线制接线原理图](wiring-img/fig_2wire_general.png)

### 2.2 为什么只能用 4–20mA（结论回顾）

**完整推导见 0.3**，这里只留现场用得上的结论：

| 理由 | 一句话 |
|---|---|
| ① 仪表自耗电 | 0 mA = 仪表断电，零位物理上不可能是 0 |
| ② 断线诊断 | 断线时 AI 看到的也是 0 mA，必须留出判别窗口（NE 43：≤3.6mA 故障） |
| ③ 24V 三分 | 仪表 10~12V + 采样电阻 2~5.6V + 电缆余量，满量程只能 20mA 级 |
| ④ 电流优于电压 | 线阻不产生误差、阻抗低抗干扰、断线可诊断；且 2 根线已被供电占满 |
| ⑤ 国际标准 | IEC 60381-1 / ISA-SP50.1，全行业互换性 |

**由此推出的两条现场判据**：

- **读数最低停在 4 mA、永远到不了 0** → 2 线制仪表的正常表现，不是故障；
- **0–10V 的 AI 通道** → 那台仪表一定是 4 线制（2 线制做不出电压信号）。

### 2.3 2 线制接线的五大要点（现场最常翻车处）

**① 极性不能反**

| 线色（常规） | 定义 |
|---|---|
| 棕 / 红 | +24V（回路正，接 Uv 或外串电源+） |
| 蓝 / 黑 | 0V / 回路回线（接通道 I+） |

反接的后果：

- 多数变送器**直接不工作**，无输出（内部有极性保护时是"不动作"，不是"烧毁"）；
- 少数能工作但零点偏移、量程飘移；
- 是否烧毁取决于仪表有没有反接保护——**不能拿"上次反接没事"当经验**；
- 若反接到 AI 模块侧，可能让电流倒灌进通道的钳位二极管，长期有**损坏 AI 模块**的风险。

> **施工铁律**：断电接线 → 用万用表电阻档核对通断和极性 → 上电后用 mA 档串联实测回路电流
> （量程下限应为 4 mA 左右）→ 再接 PLC 通道。
>
> 注意：mA 档必须**串在回路里**，不能并联（并联等于把回路短路）。

**② 长距离要核算回路压降（但别自己吓自己）**

4–20mA 是**电流信号**，串联回路里电流处处相等，**线阻不改变电流值**，
所以长距离不会因为线阻产生读数误差。但线阻要消耗供电电压，账要算清楚：

```
可用压降预算 = 供电电压 − 变送器最低工作电压 − AI 采样电阻压降
            = 24V − 12V − 2~5.6V   （采样电阻按模块手册取）
            ≈ 6 ~ 10 V
允许回路电缆电阻 = 压降预算 ÷ 20mA ≈ 300 ~ 500 Ω
```

电缆电阻估算：`R = ρ × L / S`（铜 ρ≈0.0175 Ω·mm²/m，**往返双芯要乘 2**）。
例：0.75 mm² 单芯 0.0233 Ω/m，双芯往返 0.047 Ω/m → 350Ω 预算对应 **理论 7.4km**；
即使留 5 倍裕量也有 1.4km。**所以 2 线制 4–20mA 跑几百米毫无压力**，
现场真正的限制是**抗干扰**（供电与信号共线，线缆越长越容易拾取干扰）、
**模块手册规定的最大屏蔽电缆长度**（如 ET 200SP 该模块为 200m），
以及本安回路的电缆电容/电感参数限制。

需要核算的场景只有两种：

1. **供电电压偏低**（比如开关电源跌到 21~22V），预算被压缩；
2. **变送器最低工作电压高**（部分变送器要求 16~18V），预算剩 1~2V，
   此时 0.5mm² 细线跑 300m 就可能不够，换 1.0/1.5mm² 或就近供电。

**③ 必须是 4–20mA，不是 0–20mA**

推导见 **0.3**，此处只给现场速判两条：

- **读数最低停在 4 mA、永远到不了 0** → 2 线制仪表的正常表现，不是故障；
- **读数恒为 0 mA（或显示 < 3.6 mA）** → 断线、反接、未上电或回路未闭合，逐项排查。

**④ 电源容量要按回路总电流核算**

2 线制回路的电流**就是**仪表的总耗电——4~20mA 既是信号值，也是回路的工作电流，
不存在"信号电流 + 自耗电流"相加的关系（4mA 时回路总电流就是 4mA）。

```
单点回路电流 ≈ 4 ~ 20 mA（随被测量变化）
电源容量      = Σ(各回路最大电流 20 mA) + 柜内其他 24V 负载 + 30% 裕量
```

**⑤ 仪表自耗电超限的场合，2 线制根本不能用**

带液晶背光、加热器、电磁阀的仪表，自耗电可能超过 4 mA 的供给能力。
厂家会在铭牌标"最小工作电流 xx mA"或"供电电压需 ≥ xx V"。
**这类仪表必须选 4 线制**——这是选型阶段就该确认的，接线补救不了。

> 具体接到某个 PLC 模块上怎么接（模块有没有馈电、端子怎么排），见**第 3 章**。

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## 3. 接线组合实例（PLC 侧 × 仪表侧）

现场真正的接法由**两边各是什么制式**决定。最常见的是下面几种组合，
每种都先看图再对端子，别凭感觉接。

### 3.1 PLC 4 线制通道 ← 仪表 4 线制（最简单，两对线各走各的）

两对线各自独立：供电对走到 24V 电源，信号对走到 AI 通道，互不干扰。

![PLC4线制对仪表4线制](wiring-img/combo_4_4.png)

- 仪表电源+ → 柜内 24V+；仪表电源− → 0V；
- 仪表信号+ → AI+；信号− → AI−；
- 通道组态：电流 / 4~20mA。

### 3.2 PLC 2 线制（馈电）通道 ← 仪表 2 线制（最省事）

PLC 模块**自带回路馈电**（如 ET 200SP AI 8xI 2-/4-wire BA，6ES7134-6GF00-0AA1），
BaseUnit 端子 9~~16（Uv）直接输出 +24V（**总输出电流上限 0.7 A**），
端子 1~~8 是各通道电流输入 I0+…I7+。**两根线直插模块即可，柜内不用再拉 24V**：

![PLC2线制馈电对仪表2线制](wiring-img/combo_2_2.png)

- 仪表(+) → Uv（9~~16 任一）；仪表(−) → 对应通道 I+（1~~8）；
- 电流在模块内部经采样电阻与 M 回到电源负，回路自动闭合；
- BaseUnit 选 A0/A1 型；带 AUX 端子的底座须将 **AUX 与 M 短接**；
- 注意 Uv 总电流上限（**0.7A**），多个带液晶/加热的仪表要核算总耗电。

![ET 200SP 6ES7134-6GF00-0AA1 两线制接线图](wiring-img/fig_et200sp.png)

> 该模块**只支持电流信号**（0–20 / 4–20 / ±20 mA），不能直接接 0–10V 电压信号。
> 模块输入电阻 100Ω，最大屏蔽电缆长度 200m。

### 3.3 ET 200SP 6ES7134-6GF00-0AA1 用 4 线制时：多通道共用 M 端子

这块模块同样能接 4 线制仪表，端子定义是：

- **信号+** → 对应通道的 I+（端子 1~8，即 I0+…I7+）；
- **信号−** → **M 端子**（所有通道共用，M 是模块的公共负端）；
- 若仪表需要**由模块供电**：电源+ → Uv（端子 9~16 任一），电源− → M。

问题出在 **M 只有一个端子**：接 3 路 4 线制仪表，就有 3 个信号−
（加上由模块供电时的电源−）全都要回到 M，一个端子压不下这么多线。
西门子官方的解法是——**用带 AUX 端子的底座（A0 型）或加装电位分配器模块，
把 AUX（端子 1A~10A）与 M 短接，AUX 就成了 M 的分线排**，
每路信号−、电源−就近接到任意 AUX 端子上：

![ET200SP 4线制多通道共用M（带AUX底座）](wiring-img/fig_et200sp_4wire_aux.png)

- AUX 本质上就是 M（0V）的短接排，短接后才等效；**不短接就接负端进去，回路不通**；
- 走线习惯：信号先入屏蔽双绞进 I+，**信号− 就近压到 AUX**，别绕回柜内 0V 母排；
  电源负仅在仪表需要模块供电时才接 Uv / AUX；
- 官方答复原文：四线制变送器需要由模块供电，则电源+接 9~~16 任一端、
  电源−接 M 端，信号+按通道接 1~~8 端、信号−接 M 端；若用带辅助端子的底座，
  把 M 端和辅助端子连接，则信号−、电源−可接到辅助端子上，端子更多、接线更方便；
- **底座不带 AUX 时**：负端只能全挤在 M 上——接法合法，但一个端子最多压 2 根线，
  3 路以上根本压不下，检修拆一路还要动一片。建议换带 AUX 的底座，
  或在柜内做一块 0V 端子排，M 先引到端子排再分出去：

![ET200SP 4线制无AUX底座的局限](wiring-img/fig_et200sp_4wire_noaux.png)

- 与 2 线制接法（3.2）的区别：2 线制**不需要外部接 M**——回路在模块内部经采样电阻闭合；
  4 线制**必须接 M**——信号−要在模块外部回到公共负端。这也是两种接法最直观的判别点。

> 📌 引用出处：西门子工业支持中心"找答案"（四线制变送器接 6ES7134-6GF00-0AA1 的答复）
> 与该模块设备手册《AI 8xI 2-/4-wire BA》(A5E34941324-AA) 第 2、3 章。
> **发布前请复核"找答案"编号是否仍可访问**（该类页面会随时间下线），
> 手册文档号 A5E34941324-AA 是稳定的引用锚点。

### 3.4 PLC 4 线制（无源）通道 ← 仪表 2 线制（最常见、最容易接错）

S7-1200 的 SM 1231（6ES7231-4HD32-0XB0 等）内部只有采样电阻 + ADC，
**不带馈电**——通道端子上的 L+/M 是模块自身工作电源，不是馈电输出。
2 线制仪表接到这种通道，**必须外串一台 24V 电源**把回路补全：

![PLC4线制无源对仪表2线制](wiring-img/combo_4_2.png)

- 仪表(+) → 外串 24V+；仪表(−) → AI+；AI− → 0V（三点串成一个回路）；
- **只把仪表接到 AI+/AI− 就完事 → 回路没有电源，读数恒为 0**（头号接错）；
- 极性接反不烧模块，但读数为 0；
- 该模块输入电阻 **280Ω**（20mA 时压降 5.6V），核算压降时别套用 250Ω；
- TIA 组态：通道 → 测量类型"电流" → 范围 4~20mA → 开断线诊断；
  数值 4mA=0、20mA=27648，默认地址 IW64 起。

![SM 1231 两线制接线图](wiring-img/fig_sm1231.png)

> ⚠ **S7-1200 的 SM 1231 / SM 1234 / SB 1231 全系都是无源输入**，
> 西门子手册（S7-1200 System Manual, A5E02486680-AK）的两线制接线图里
> 24V 电源一律画在模块外部。别再找"模块馈电"选项了，它没有。

### 3.5 怎么判断手上的模块是"馈电"还是"无源"

| 判断依据 | 无源（如 SM 1231 → 用 3.4 接法） | 带馈电（如 6ES7134-6GF00 → 用 3.2 接法） |
|---|---|---|
| 手册两线制接线图 | 图中 24V 电源画在模块**外面** | 图中无外部电源，两线直插通道 |
| 馈电端子 | 无（L+/M 只是模块自身电源） | 有专门的 Uv 馈电端子 |
| 通道支持的信号 | 电压 / 电流都有 | 通常仅电流（0/4~20mA、±20mA） |
| 输入电阻（查手册取值） | 280Ω（SM 1231） | 100Ω（6ES7134-6GF00-0AA1） |
| 接错的后果 | 读数恒 0 / 报断线 | 同上 |

> **三个查手册动作，动手前做完**：① 模块是否只支持电流；② 电流输入电阻多少欧；
> ③ 最大屏蔽电缆长度多少米。这三个数直接决定压降预算和能不能远传。

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## 4. 现场速查对照表

| 检查项 | 4 线制 | 2 线制 |
|---|---|---|
| 芯数确认 | 4 根（供电 2 + 信号 2） | 2 根 |
| 屏蔽层 | 单端接地（控制柜侧） | 单端接地（控制柜侧） |
| 是否查压降 | **不必查**（信号回路与供电回路独立） | **通常不必查**，仅供电电压偏低或仪表最低电压偏高时核算（2.3 ②） |
| 常见故障 | 接地/屏蔽问题、地环流 | 极性反、回路未闭合、误用 0–20mA |
| 适用距离 | 数百米（受模块手册电缆长度限制） | 同样可达数百米（瓶颈是干扰，不是压降） |
| AI 组态 | 按实际信号类型选（4–20mA / 0–10V） | **只能选 4–20mA** |
| 仪表选型限制 | 不限 | 功耗大的仪表（液晶/加热/电磁阀）不适用 |

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## 5. 通用接线规范（两种制式都适用）

1. **屏蔽线单端接地**：控制柜侧接 PE 或 0V，**现场侧屏蔽层不接**（防环流）。
   若现场干扰极强，可现场侧经 1 nF~10 nF 电容接地（高频泄放、低频断开）。
2. **信号线不与动力线同槽**，必须分开走线槽，间距 ≥ 200 mm；无法避免时垂直交叉。
3. **不用信号线做接地体**，也不用管道、桥架做信号回流。
4. **每根信号线两端编号**（永久性标号管），并与图纸一致。
5. **正负极在端子排上做明确标识**（+ / − 或 A / B），避免反接。
6. **AI 通道单点接地，共用一根 0V 汇流排**，禁止"就地接地、到处都接"。
7. **投运前逐回路通断/短路测试**，记录结果。

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## 6. 常见故障速查（现象 → 原因 → 处置）

| 现象 | 首查原因 | 说明 |
|---|---|---|
| 完全无信号（0 mA） | 断线 / 反接 / 未上电 / 回路未闭合 | 用 mA 档串在回路里实测，这是最快的一刀 |
| 最低只到 4 mA，到不了 0 | **正常**（2 线制仪表"活零位"） | 不是故障，别去调变送器 |
| 固定 20 mA（满量程） | 变送器故障 / 短路 / 量程设错 | |
| 读数漂移、时好时坏 | **屏蔽层两端接地造成地环流**、共阻抗干扰、变频器串入 | 先断屏蔽层试一夜，往往当场见效 |
| 读数整体偏低且稳定（2 线制） | 回路压降不足，变送器工作在欠压区 | 测变送器端子电压，低于铭牌最低工作电压就是它 |
| **数值偏大约 1/4** | AI 组态设成 **0–20mA**，实际信号是 **4–20mA** | 4mA 被当成 20% 算，零点抬高 20% |
| **数值偏小且稳定** | AI 组态设成 **4–20mA**，实际信号是 **0–20mA** | 反过来；且 0 mA 时会同时报断线 |
| 通道报断线但现场仪表显示正常 | 回路未闭合（AI− 未接 0V）或 2 线制未外串 24V | |
| 仪表指示正常，PLC 读数全为 0 | 2 线制接到了**无源** AI 通道，没外串 24V | 见 3.4 |

> 💡 **倒数第三、二行是一对镜像，最容易记反**：组态范围设小了读数就偏大，设大了就偏小。
> 判别捷径：**看 0 mA 时报不报警**——4–20mA 组态下 0 mA 必报断线，0–20mA 组态下永远不报。

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## 7. 常见线色对照（厂家惯例，非强制标准）

| 线色 | 2 线制 | 4 线制 |
|---|---|---|
| 棕 / 红 | +24V（回路正） | +24V（供电正） |
| 蓝 / 黑 | 0V / 信号回线 | 蓝 = 0V（供电负） |
| 白 | — | 信号 + |
| 灰 | — | 信号 − |

> ⚠ **线色只是各厂家的惯例，不是国标/行标的强制规定**，不同厂家（甚至同厂不同系列）
> 都可能不一致，尤其"黑"在某些品牌里是 +24V、"白"是信号−。
> **一律以仪表铭牌或说明书的接线图为准，绝不凭线色猜。**
> 施工时线缆两端加标号管，按图核对——这是避免反接最有效的一步。

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## 8. 安全提示

1. 本安回路（Ex ia/ib）：**严禁带电插拔**，接线必须全部在断电状态完成。
2. 本安回路的**电平/电流/功率/电容/电感**必须与安全栅匹配，超出会引燃。
3. 防爆区域必须使用**防爆接线盒**，电缆须符合防爆型式（d 隔爆 / e 增安 / n 型等）。
4. 高压/大电流回路与本安回路**同一根电缆内禁止混装**。

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## 附录 A：本文引用与核对依据

| 内容 | 依据 |
|---|---|
| NE 43 故障电平 ≤3.6 / ≥21.0 mA，测量扩展区 3.8–4.0 / 20.0–20.5 mA | NAMUR NE 43 通用约定 |
| 4–20mA 国际标准 | IEC 60381-1:1982《Analogue signals for process control systems — Part 1: Direct current signals》（TC65，Edition 2.0）；ISA-SP50.1 |
| ET 200SP AI 8xI 2-/4-wire BA：输入电阻 100Ω、Uv 输出 0.7A、BaseUnit A0/A1、屏蔽电缆 ≤200m、仅电流 | 西门子设备手册 A5E34941324-AA《AI 8xI 2-/4-wire BA》技术数据 |
| SM 1231 输入电阻 280Ω、4mA=0/20mA=27648、断线诊断 <3.6mA | 西门子 S7-1200 系统手册 A5E02486680-AK；6ES7231-4HD32-0XB0 技术参数 |
| 铜导体电阻率 ρ≈0.0175 Ω·mm²/m（20℃） | 通用工程数据 |

*编写：2026-10-17 · 修订：2026-10-17 · 用途：现场施工接线指导与故障排查*