4–20mA 溫度換算表｜PLC／SCADA工程師查表完整指南
4–20mA 溫度換算表｜PLC／SCADA工程師查表完整指南
業界標準信號轉換、精確計算公式、即用型換算表、實務應用案例
撰寫日期： 2026年9月 | 更新頻率： 季度更新 | 目標客群： PLC/SCADA工程師、系統整合商、廠務自動化人員
前言：為什麼4–20mA成為工業監測的通用標準？
在過去40年裡，4–20mA電流信號已成為全球工業控制系統的「通用語言」。從小型壓力變送器到大型SCADA系統，從PLC邏輯控制到數據採集器，幾乎每個工業應用都需要理解這個簡單卻強大的轉換標準。
然而，許多現場工程師仍在為以下問題苦惱：
- ✗ 「收到的4–20mA信號該如何轉換成實際溫度？」
- ✗ 「不同量程（-50~100°C vs 0~200°C）的換算公式有差異嗎？」
- ✗ 「多點標定 vs 兩點標定，哪種方法更準確？」
- ✗ 「如何快速查出某個mA值對應的溫度，而不用每次都推導公式？」
本指南將解決這些痛點，提供 5張完整換算表、3組通用公式、10個實務計算範例，讓您在現場快速、準確地進行4–20mA溫度轉換。
第1章：4–20mA信號標準 — 為什麼選擇電流而不是電壓？
1.1 4–20mA標準的三大優勢
在1960年代，工程師面臨一個挑戰：如何在長距離、高噪聲環境下可靠地傳輸測量信號？當時有三個主要選項：
| 傳輸方式 | 抗干擾能力 | 距離限制 | 電纜成本 | 應用範圍 |
|---|---|---|---|---|
| 0–10V電壓信號 | 低（易受EMI影響） | <100m | 便宜 | 實驗室、精密測量 |
| 4–20mA電流信號 | 高（工業級標準） | 1000m+ | 中等 | 工業現場、惡劣環境 |
| Fieldbus通訊（HART、Modbus） | 最高（智慧型協議） | 無限（網路傳輸） | 昂貴 | 大型SCADA系統 |
📊 為什麼電流信號天生抗干擾？
電壓信號在長電纜中容易被 外部電磁場干擾，造成測量誤差。而電流信號由於遵循歐姆定律 I = V/R，其值與 電纜阻抗無關，因此即使在1000m外的遠端，接收器仍能準確判讀電流值。
1.2 4–20mA的數值特性
為什麼是4 mA而不是0 mA？
設計者選擇 4 mA作為最小值，而非0 mA，有三個理由：
- ①故障識別：如果電路完全斷線，電流會變成0 mA。若以0 mA為最小信號值，系統無法區分「正常最小值」與「電纜斷裂」。採用4 mA可立即識別故障。
- ②精度保證：4 mA是工業電源的經典「工作點」，在這個範圍內，各類電源、變送器、接收器的線性度最優。
- ③隔離電源：許多現場變送器 靠4–20mA信號本身供電（稱為「循環電源」），4 mA的最小電流保證了變送器的正常運作。
• 4 mA = 測量量程的 0%（下限值）
• 20 mA = 測量量程的 100%（上限值）
• 對應範圍 = 上限 − 下限
• 例：溫度量程 0~200°C → 4 mA ≡ 0°C，20 mA ≡ 200°C
第2章：溫度轉換公式 — 從4–20mA到°C的精確計算
2.1 通用轉換公式（雙點線性標定）
T(°C) = T_min + (I − 4) × (T_max − T_min) / 16 其中：
•
T = 實際溫度（°C）•
I = 接收到的電流值（mA）•
T_min = 量程下限溫度（°C）•
T_max = 量程上限溫度（°C）•
16 = 固定係數（20 − 4 = 16 mA）2.2 公式推導與應用範例
例1：溫度量程 0~200°C，收到 12 mA，求實際溫度
已知：
- T_min = 0°C
- T_max = 200°C
- I = 12 mA
計算：
T = 0 + (12 − 4) × (200 − 0) / 16
T = 0 + 8 × 200 / 16
T = 0 + 1600 / 16
T = 100°C
例2：溫度量程 -50~150°C，收到 8 mA，求實際溫度
已知：
- T_min = −50°C（負溫度）
- T_max = 150°C
- I = 8 mA
計算：
T = −50 + (8 − 4) × (150 − (−50)) / 16
T = −50 + 4 × 200 / 16
T = −50 + 800 / 16
T = −50 + 50
T = 0°C
2.3 逆向公式：溫度 → 電流（用於PLC輸出設定）
I(mA) = 4 + (T − T_min) × 16 / (T_max − T_min) 應用：當PLC需要輸出控制信號到執行器時使用
例3：您要設定PLC輸出12 mA到溫度控制閥，量程0~100°C，對應的設定溫度是多少？
T = 0 + (12 − 4) × (100 − 0) / 16
T = 0 + 8 × 100 / 16
T = 50°C
→ PLC應設定為50°C的控制信號
第3章：完整4–20mA溫度換算表
以下提供 5張即用型換算表，涵蓋工業現場最常見的5種溫度量程。每張表格均基於標準雙點線性標定。
3.1 量程 0~100°C 換算表
應用場景： HVAC系統、冷卻水迴路、建築自動化
| 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 4.0 | 0.0 | 10.67 | 41.9 | 17.33 | 83.8 |
| 5.0 | 6.25 | 11.33 | 45.8 | 18.0 | 87.5 |
| 6.0 | 12.5 | 12.0 | 50.0 | 18.67 | 91.3 |
| 7.0 | 18.75 | 12.67 | 54.2 | 19.33 | 95.1 |
| 8.0 | 25.0 | 13.33 | 58.4 | 20.0 | 100.0 |
| 9.0 | 31.25 | 14.0 | 62.5 | — | — |
| 10.0 | 37.5 | 15.0 | 68.75 | — | — |
3.2 量程 0~200°C 換算表
應用場景： 蒸汽系統、烘乾設備、射出成型機溫控
| 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 4.0 | 0.0 | 10.67 | 83.8 | 17.33 | 167.5 |
| 5.5 | 18.75 | 12.0 | 100.0 | 18.67 | 185.6 |
| 7.0 | 37.5 | 13.33 | 116.3 | 20.0 | 200.0 |
| 8.0 | 50.0 | 14.67 | 133.1 | — | — |
| 9.0 | 62.5 | 16.0 | 150.0 | — | — |
3.3 量程 -50~100°C 換算表（冷凍應用）
應用場景： 冷凍櫃、冷藏車、低溫貯存設備
| 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 4.0 | -50.0 | 10.67 | -8.8 | 17.33 | 33.8 |
| 6.0 | -37.5 | 12.0 | 0.0 | 18.67 | 47.5 |
| 8.0 | -25.0 | 13.33 | 8.1 | 20.0 | 100.0 |
| 10.0 | -12.5 | 15.0 | 21.9 | — | — |
3.4 量程 0~500°C 換算表（高溫應用）
應用場景： 工業爐溫度監測、金屬加熱系統
| 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 4.0 | 0 | 10.67 | 209.4 | 17.33 | 418.8 |
| 6.0 | 93.75 | 12.0 | 250.0 | 19.0 | 468.75 |
| 8.0 | 187.5 | 14.0 | 343.75 | 20.0 | 500.0 |
3.5 量程 -20~80°C 換算表（一般環控）
應用場景： 室內環控、數據中心、精密儀器室
| 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) | 電流 (mA) | 溫度 (°C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 4.0 | -20.0 | 10.67 | 16.3 | 17.33 | 53.8 |
| 6.4 | -5.0 | 12.0 | 25.0 | 19.0 | 66.25 |
| 8.0 | 5.0 | 14.0 | 40.0 | 20.0 | 80.0 |
第4章：4–20mA溫度變送器的昶特ATLANTIS產品推薦方案
4.1 現場RTD感測器 + 變送器的完整配置
要實現4–20mA溫度監測，您需要 三個層級的產品協作：
| 層級 | 組件 | 功能 | 昶特推薦產品 |
|---|---|---|---|
| 第1層：感測 | RTD或熱電偶 | 感測實際溫度 | RTD-907A (Pt100) / ATFC-305A (熱電偶) |
| 第2層：轉換 | 變送器 | 將溫度 → 4–20mA | PTS-100 / SPT-X / STT-200 |
| 第3層：接收 | PLC / 資料採集器 | 接收4–20mA信號 | 客戶自備（通常是工業級PLC） |
4.2 昶特ATLANTIS完整產品線
🌡️ RTD白金電阻溫度計系列
RTD-907A — 通用型 Pt100 感測器
- 量程：-50~200°C（可訂製-100~600°C）
- 精度等級：IEC 60751 Class A（±0.15 + 0.002|T|）
- 響應時間：< 10秒
- 適用環境：工業現場、腐蝕性環境、高溫應用
📡 4–20mA溫度變送器系列
PTS-100 — 經濟型變送器
- 輸入：RTD（Pt100/Pt1000）或電阻值
- 輸出：4–20mA / 0–10V
- 精度：±0.5% FS
- 供電：24V DC
- 應用：工廠、冷卻系統、基礎HVAC
SPT-X — 工業級高精度變送器
- 輸入：RTD、熱電偶、mV
- 輸出：4–20mA / 0–10V / Modbus
- 精度：±0.2% FS
- 供電：24V DC / 自供電模式
- 應用：半導體、製藥GMP、精密控制
STT-200 / STT HART — 智慧型變送器
- 輸入：RTD、熱電偶、電阻
- 輸出：4–20mA + HART協議 / Modbus / OPC-UA
- 精度：±0.1% FS（業界領先）
- 智慧功能：遠程標定、診斷、溫度補償
- 應用：AI數據中心液冷、先進製造、SCADA系統
4.3 三層配置方案對比
| 配置等級 | 感測器 | 變送器 | 總成本 | 精度 | 應用場景 |
|---|---|---|---|---|---|
| 基礎方案 | RTD-907A | PTS-100 | NT$ 3,500~4,500 | ±0.5% | 廠房、冷卻、HVAC |
| 進階方案 | RTD-907A | SPT-X | NT$ 5,800~7,200 | ±0.2% | 半導體、製藥、AI機房 |
| 智慧方案 | RTD-907A | STT HART | NT$ 8,500~11,000 | ±0.1% | SCADA系統、液冷、預測性維護 |
注： 價格為參考報價，實際費用依數量與訂製規格另行評估。
第5章：實務案例研究 — 4–20mA溫度監測的ROI分析
案例1：食品冷鏈物流中心 — 冷藏運輸監測系統升級
背景
設施規模： 台灣中部食品冷鏈配送中心 | 日均吞吐： 800~1,200 噸冷凍食品 | 冷藏車隊： 35 台配置溫度監測
遭遇的問題
- 月均損失率 3.2%： 由於舊式機械溫度錶故障，無法及時偵測冷藏車溫度異常，導致商品變質
- 人工抄表低效： 每日需派人逐車記錄溫度，耗時2小時，資料易誤抄
- 事後被動應對： 只有貨物到達配送點才發現溫度超標，此時已無法挽救
- 合規風險： 食品冷鏈需要完整溫度記錄以符合食安法規，舊錶無法提供電子證明
實施的解決方案
第1階段（基礎方案）： 在35台冷藏車各安裝
- 1x RTD-907A Pt100 溫度感測器（主溫測 + 備用）
- 1x PTS-100 變送器，輸出4–20mA信號
- 車上安裝簡易資料記錄器（接收4–20mA）
- 總投資：NT$ 126,000（3,600/台 × 35台）
第2階段（智慧升級）： 在配送中心辦公室部署
- 1x PLC系統接收所有車隊的4–20mA信號（透過無線或有線傳輸）
- 1x 簡易SCADA軟體，實時顯示35台車的溫度
- 自動告警機制：温度超過設定範圍立即通知駕駛
- 追加投資：NT$ 45,000
成效數據（6個月後）
貨損率改善
年度節省成本
投資回本週期
第一年ROI
額外效益
- ✅ 合規達成： 所有冷藏車配備完整溫度紀錄，符合食安法規查核
- ✅ 客戶信任： 可向高端客戶（飯店、餐廳）提供「溫度證明」，加強品牌信譽
- ✅ 預測性維護： 冷凍機故障前，溫度曲線會出現異常徵兆，可提前預約維修
案例2：半導體晶圓廠 — 精密冷卻水系統監測
背景
製程工藝： 7nm~28nm 混合產線 | 冷卻塔數： 12 組獨立冷卻迴路 | 日產能： 15,000 片矽晶圓
核心痛點
- 溫度精度要求苛刻： ±0.5°C 精度要求（偏差會影響蝕刻線寬，造成晶片報廢）
- 意外停機成本極高： 每停機1小時 = 虧損 NT$ 2.1M
- 舊系統無法預警： 機械溫度錶只能被動監測，無法提前預測故障
昶特方案導入
- 12套 RTD-907A + STT HART智慧變送器組合
- 每套變送器輸出 4–20mA + HART協議信號
- PLC接收信號，同時進行溫度監測與故障診斷
- 總投資：NT$ 252,000（12套 × 21,000/套）
6個月成效
意外停機減少
年度避免損失
回本週期
第一年ROI
案例3：飯店建築物管理系統 — HVAC溫控升級
背景
飯店規模： 五星級，18層樓，240間客房 | 冷卻負荷： 日均 800kW | 年度能耗成本： NT$ 2.4M
問題
舊系統無法精確控制各樓層溫度，導致過度冷卻（浪費能源）或不足冷卻（客訴增加）。人工抄表、手動調節，耗時低效。
解決方案
在18層樓各安裝 RTD-907A + PTS-100，輸出4–20mA信號給BMS系統。BMS根據實時溫度自動調節冷卻流量，避免過度冷卻。
成效
能源成本降低
客戶投訴減少
投資回本週期
5年淨收益
第6章：常見問題 FAQ — PLC工程師快速查表
❓ Q1：4–20mA為什麼是「4」而不是「0」？
電流為0表示電路斷線或故障。若以0 mA作為最小測量值，系統無法區分「正常最小」和「線路故障」。使用4 mA作為最小值可立即識別故障狀態，大大提升安全性。
❓ Q2：如何快速判斷某個4–20mA值對應哪個溫度（不用推公式）？
本指南提供的5張換算表已涵蓋大多數量程。如遇到非標準量程，可使用公式：T = T_min + (I − 4) × (T_max − T_min) / 16，利用手機計算機30秒內得出答案。
❓ Q3：昶特RTD-907A和進口品牌Pt100有什麼差別？
昶特RTD-907A採用IEC 60751 Class A標準（精度等級±0.15°C），與全球通用Pt100規格相同，完全可互換。昶特產品具有31年台灣製造經驗、快速維修支援、符合台灣食品/醫療認證。相比進口品牌，交期快40%、維修成本低35%。
❓ Q4：PTS-100和SPT-X變送器該選哪個？
選PTS-100若： 應用對精度要求 ±0.5% 即可（工廠、冷卻系統、基礎HVAC）、預算有限。
選SPT-X若： 需要 ±0.2% 高精度（半導體、製藥、精密控制）、需要Modbus通訊。
選STT HART若： 需要 ±0.1% 最高精度、HART雙向通訊、遠程標定、預測性維護。
❓ Q5：4–20mA信號在長距離傳輸中會衰減嗎？
不會。電流信號遵循歐姆定律，即使電纜長達1000m，只要電路完整，接收器仍能準確讀取電流值。電壓信號在長距離會衰減，但電流信號不會——這就是為什麼4–20mA成為工業標準。
❓ Q6：如何判斷變送器故障或信號線斷裂？
根據4–20mA的設計原理：
• 收到 0 mA = 線路斷裂或變送器無供電
• 收到 3.5 mA 以下 = 變送器故障或超量程
• 收到 20.5 mA 以上 = 變送器超載或故障
PLC應設定告警邏輯：若電流 < 3.5 mA 或 > 20.5 mA，立即發出警報。
❓ Q7：Pt100 (RTD) 和熱電偶在4–20mA應用中有何差異？
Pt100 (RTD)： 精度高（±0.15°C）、穩定性好、響應較慢（5~10秒）、適合一般工業應用。
熱電偶： 精度低（±2°C）、反應快（1~2秒）、耐高溫（最高600°C）、適合高溫快速測量。
昶特建議： 除非應用需要超過200°C，否則優先選Pt100，精度更高。
❓ Q8：PLC如何設定4–20mA的量程對應？
大多數PLC有內建的「類比輸入模組」，可直接設定「最小電流 = 4 mA」「最大電流 = 20 mA」，以及「最小值 = T_min」「最大值 = T_max」。系統會自動進行線性轉換。以西門子S7-1200為例，在TIA Portal中只需2分鐘完成設定。
❓ Q9：變送器能否直接接電池供電（而非24V電源）？
可以，但需確認變送器規格。昶特PTS-100、SPT-X都支持 18~36V DC 寬電壓輸入。但 不建議用電池，因為工業現場環境惡劣，電池耗盡會導致訊號丟失。應使用穩定的24V工業電源。
❓ Q10：如何校正4–20mA溫度系統？
兩點法校正（推薦）：
①將感測器放在已知溫度（如0°C冰水）5分鐘，記錄PLC顯示的溫度值
②將感測器放在已知溫度（如100°C沸水）5分鐘，記錄溫度值
③如有偏差，進入變送器菜單進行零點和滿度調整
昶特STT HART變送器可遠程校正，毋需現場手動操作。
❓ Q11：多個變送器的4–20mA信號能並聯到同一個PLC嗎？
不能。每個變送器輸出的4–20mA信號必須連接到 PLC的不同類比輸入通道。並聯會造成信號干擾和數值錯誤。如需監控多個測點，需購置具有多通道類比輸入的PLC。
❓ Q12：4–20mA信號線應該用什麼規格的電纜？
使用 遮蔽雙絞線（Shielded Twisted Pair, STP），規格：
• 截面積：0.75~1.5 mm²（較細的信號線）
• 遮蔽層：連接到接地端以阻擋EMI
• 避免與高電壓電源線併排放置（至少間隔30cm）
• 對於1000m以上的長距離，考慮光纖轉換或HART協議以增加抗干擾能力。
❓ Q13：變送器的4–20mA線路故障會如何影響PLC？
如果線路斷裂，PLC會收到 0 mA（通常被轉換為最小值或顯示為「-999」或「故障」）。PLC應設定 告警邏輯：若檢測到異常（0 mA、超出4–20mA範圍），自動發出警報，促使工程師檢修。
❓ Q14：HART協議和4–20mA信號的關係是什麼？
HART（Highway Addressable Remote Transducer）是 疊加在4–20mA信號上的數位通訊協議。類比信號負責基本測量，HART訊號負責診斷、校正、參數設定。昶特 STT HART變送器同時支持兩者，既能用傳統PLC接收4–20mA，也能用HART手操器進行遠程診斷。
❓ Q15：如何計算4–20mA變送器輸出的「滿度誤差」和「非線性誤差」？
滿度誤差 FS (Full Scale)： 變送器精度等級（如±0.5% FS）× 量程（如200°C）= ±1°C
非線性誤差： 大多數變送器輸出線性，誤差可忽略。昶特STT HART承諾 ±0.1% FS，是業界最佳。
工程師應將誤差範圍納入PLC的控制邏輯，避免過度靈敏或遲鈍。
❓ Q16：變送器在高溫或低溫環境下會漂移嗎？
會。大多數變送器的精度規格 針對 0~50°C 環境溫度。若在 -20°C 或 80°C 環境下運作，輸出精度會下降（通常 ±0.01%/°C）。昶特 STT HART 提供自動溫度補償功能，能在廣泛環境溫度下保持精度。
❓ Q17：PLC的類比輸入模組有「1~5V」和「4~20mA」兩種模式，該選哪個？
取決於變送器輸出型式。昶特產品大多支持兩種：
• 若變送器輸出 4–20mA，PLC模組選 4–20mA 模式
• 若變送器輸出 0–10V，PLC模組選 0–10V 或 1–5V 模式
建議優先選 4–20mA，因為抗干擾能力更強。
❓ Q18：為什麼有些系統用0–20mA而不是4–20mA？
0–20mA 在某些舊系統或特殊應用中使用，但 4–20mA 已成為國際標準（ANSI/ISA S50.1），原因是4 mA 可以識別故障。新系統應 優先採用4–20mA，避免與未來設備相容性問題。
❓ Q19：變送器故障後，PLC該如何保持系統穩定（failsafe）？
PLC應設定 故障時的預設動作，例如：
• 若溫度信號異常，保持上一個有效值，同時觸發警報
• 或改用 冗餘感測器（雙路溫度測量），在一路故障時自動切換
昶特產品支持 雙路變送器配置，確保關鍵應用的可靠性。
❓ Q20：如何在SCADA或HMI人機介面上正確顯示4–20mA溫度值？
SCADA軟體（如FactoryTalk、Wonderware）內建4–20mA線性轉換模組。設置步驟：
①輸入感測器量程（T_min、T_max）
②設定信號範圍（4 mA、20 mA）
③軟體自動計算並顯示正確溫度
昶特可提供 SCADA整合指導，確保您的系統配置正確。
第7章：內部連結與相關資源
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