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行業(yè)資訊

2010年信號(hào)隔離器的主要作用是什么

2010-12-07

信號(hào)隔離(變換)器的主要應(yīng)用


1. 隔離輸入/輸出信號(hào)(對(duì)應(yīng)型號(hào)為:SC-VA1,一進(jìn)一出)
這是信號(hào)隔離器最主要的功能。信號(hào)隔離器一方面能解決接地環(huán)路和設(shè)備互聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的地線參考點(diǎn)不同的問(wèn)題,另一方面能有效地去除線路在傳輸過(guò)程中可能受到的無(wú)限射頻和電磁干擾問(wèn)題。

 


在上圖中,兩臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1#和2#儀表)向PLC/DCS傳送模擬信號(hào),同時(shí)PLC/DCS向另外兩臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(3#和4#儀表)發(fā)出模擬信號(hào)進(jìn)行顯示和控制。在這套系統(tǒng)中,理想的狀態(tài)是:位于現(xiàn)場(chǎng)的1#、2#設(shè)備與位于主控室的PLC/DCS的參考“地”電位完全相等,而且傳輸過(guò)程中不存在任何干擾,這樣才能保證PLC/DCS接收正確。但現(xiàn)實(shí)情況是這種“理想狀態(tài)”很難實(shí)現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō),假設(shè)1#和2#設(shè)備輸入的信號(hào)為0-10V DC的模擬信號(hào)。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)烧叩男盘?hào)也完全正確。1#設(shè)備的“地”與PLC/DCS的“地”相等,而2#設(shè)備比它們的“地”電位高0.1V,這樣PLC/DCS接收到的1#設(shè)備的信號(hào)為0-10V,而接收到的2#設(shè)備的信號(hào)為0.1-10.1V,顯然誤差產(chǎn)生了。特別是在多級(jí)互連的串聯(lián)設(shè)備中,這種誤差會(huì)變得非常大!如果我們簡(jiǎn)單地把1#,2#設(shè)備的“地”線在PLC/DCS處匯合連接,那么這0.1V的電壓會(huì)施加在PLC/DCS的“地”線上,有可能損壞PLC/DCS的局部“的”線。同樣,在輸出端的3#,4#設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。由此引起的問(wèn)題在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中屢見(jiàn)不鮮。
解決上述問(wèn)題的最好辦法就是在輸入端和輸出端分別加上。從信號(hào)隔離器的原理圖可以看出,它信號(hào)隔離器具有使輸入/輸出信號(hào)在電氣上完全隔離的特點(diǎn)。換句話講,現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與主控接收設(shè)備間不存在共“地”,那么輸入信號(hào)不管是0-10V,或是帶有哪怕+10V干擾的10V-20V的信號(hào),經(jīng)過(guò)隔離器后均變?yōu)?-10V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。例如某大型水泥廠新建窯爐的生產(chǎn)線調(diào)試中,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)爐溫信號(hào)接入國(guó)外某著名品牌DCS系統(tǒng)的8通道模擬量輸入卡鍵后,溫度數(shù)據(jù)亂跳,根本無(wú)法控制,但在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)試時(shí)又很穩(wěn)定也很準(zhǔn)確。又如某電廠化水處理工程中,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)各種不同類型的壓力變送器信號(hào)接入PLC后,數(shù)據(jù)跳動(dòng)厲害,而且誤差非常大,但同樣在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)試時(shí)很穩(wěn)定也很準(zhǔn)確,可是只要向PLC接入兩點(diǎn)以上的信號(hào)后,信號(hào)就發(fā)生跳變。這兩種情況在加了信號(hào)隔離器后,一切正常!

 


2. 信號(hào)隔離分配(對(duì)應(yīng)型號(hào)為SC-VA2,一進(jìn)兩出)
在實(shí)際應(yīng)用中,我們經(jīng)常遇到將一個(gè)變送器信號(hào)接入兩個(gè)或兩個(gè)以上接收裝置的情況,若采用串聯(lián)環(huán)路,則環(huán)路中任一處開(kāi)路都會(huì)造成整個(gè)環(huán)路上的儀表無(wú)信號(hào),同時(shí)負(fù)載電阻之和很容易超過(guò)變送器的負(fù)載能力,所以一般不采用這種方式。通常采用的方式是:在環(huán)路中串接一個(gè)電阻,再將負(fù)載并聯(lián)在電阻上以取得電壓信號(hào),如串接一個(gè)250Ω電阻將4-20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成1-5V電壓信號(hào)。如下圖:

 


這種方式雖然能避開(kāi)開(kāi)路及負(fù)載能力等問(wèn)題,但卻存在以下不足:
① 由于電阻本身難以達(dá)到高精度,加之存在接線端電阻以及電阻發(fā)熱引起阻抗升高等因素,所以電壓信號(hào)較難保證高精度;
② 通過(guò)串聯(lián)電阻取電壓信號(hào)方法是以假定接收設(shè)備的輸入阻抗無(wú)窮大為理想前提的,所以接收設(shè)備的輸入阻抗必然對(duì)信號(hào)的測(cè)量產(chǎn)生誤差,而且,并聯(lián)設(shè)備數(shù)目越多,誤差越大;
③ 導(dǎo)線越長(zhǎng),電阻的電壓降越大,對(duì)實(shí)際電壓信號(hào)的影響也越大,因此信號(hào)傳輸距離不能太長(zhǎng);
④ 由于RFI/EMI(無(wú)線射頻/電磁干擾)的信號(hào)容易與電壓信號(hào)疊加,所以該連接易受無(wú)限射頻/電磁干擾。
解決以上問(wèn)題的理想方案就是使用信號(hào)(隔離)分配器!它精度高、隔離能力強(qiáng),可以解決以上各種問(wèn)題,以下圖為例:

 


上圖中,兩輸出信號(hào)既可相同也可互異,變送器、RCVR(接收設(shè)備)間完全隔離;任一接收設(shè)備出現(xiàn)故障,不會(huì)影響整個(gè)環(huán)路及另一套設(shè)備。

3. 避免電源沖突(對(duì)應(yīng)型號(hào)為KCE,兩線式輸出)
有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)儀表在配套時(shí),由于協(xié)調(diào)不利,產(chǎn)生了如下情況:接收設(shè)備(如某些DCS輸入卡鍵)的信號(hào)接入端帶有24V電源(即我們常說(shuō)的兩線制接口),而現(xiàn)場(chǎng)為4線制變送器,輸出信號(hào)為有源信號(hào),因此,來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)的4線制變送器輸出信號(hào)與來(lái)自于接收裝置的兩線制電源信號(hào)就會(huì)發(fā)生沖突。
解決的方法是:接入輸出環(huán)路供電型隔離器,它通過(guò)信號(hào)輸出線由接收設(shè)備供電,并將現(xiàn)場(chǎng)4線制變送器的有源信號(hào)經(jīng)隔離后輸出給接收設(shè)備,這樣不僅避免了電源沖突,而且還對(duì)信號(hào)實(shí)行了隔離。如圖:

 


4. 提供電源并隔離(對(duì)應(yīng)型號(hào)為SC-CL,輸入端提供24V兩線式配電)
4線制外部供電型信號(hào)隔離器,又叫隔離配電器,具有向2線制變送器供電的功能,由此可以免去為變送器再配置電源的麻煩。并且也提供了信號(hào)隔離功能。如下圖:

 


5. 信號(hào)轉(zhuǎn)換并隔離
上述介紹的所有隔離器都帶有信號(hào)轉(zhuǎn)換功能,可接受如直流標(biāo)準(zhǔn)(或非標(biāo)準(zhǔn))信號(hào)、熱電偶信號(hào)、熱電阻信號(hào)、電位計(jì)信號(hào),甚至交流信號(hào)等,并可以輸出用戶需要的各種信號(hào)。
6. 智能型信號(hào)隔離器
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多智能型信號(hào)隔離器,它除具有常規(guī)信號(hào)隔離器的優(yōu)異性能外,特加入了CPU控制單元,具有現(xiàn)場(chǎng)可編程功能(即萬(wàn)能輸入型)及通信功能。如美國(guó)ACI系列產(chǎn)品,日本M-SYSTEM的M3系列,日本FUJI的PWB系列等。這種高智能的信號(hào)隔離器有很高的應(yīng)用靈活性,可以有效地減少庫(kù)存數(shù)量,降低資金積壓。這種智能型的信號(hào)隔離器必將成為這一領(lǐng)域的主流。目前,深圳科立恒公司的KCE系列電量變送器具備RS485通訊輸出功能,ST系列智能變送器采用導(dǎo)軌安裝,現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字顯示、按鍵人機(jī)對(duì)話設(shè)置,還具備模擬變送輸出、RS485通訊輸出、繼電器開(kāi)關(guān)量輸出等功能。

 

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