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信号隔离器在工业现场的应用

日期:2018-06-19 18:02
研烁科技认为生产过程监视和控制要用到多种自动化仪表、计算机及相应执行机构。过程中的信号既有微弱到毫伏级的小信号,又有数十伏的大信号,甚至还有高达数千伏、数百安培的信号要处理。
从频率上讲,有直流低频范围的,也有高频/脉冲尖峰。设备仪表间的互相干扰就成为系统调试中必须要解决的问题。除了电磁屏蔽之外,解决各种设备仪表的“地”,即信号参考点的电位差,将成为重要课题。因为不同设备、仪表的信号要互传互送,那就存在信号参考点问题。换句话说,要使信号完整传送,理想化的情况是所有设备仪表的信号有一个共同的参考点,即共有一个“地”,
进一步讲,所有设备仪表信号的参考点之间电位差为“零”。但是在实际环境中,这一点几乎是不可能的,这里面除了各个设备仪表“地”之间的连线电阻产生的电压降之外,尚有各种设备仪表在不同环境受到的干扰不同,以及导线接点经受风吹雨淋导致接点质量下降等诸多因素,致使各个“地”之间有差别。图中标明有两个现场设备1#、2#仪表向PLC传送信号以及PLC向两台现场设备3#、4#仪表发出信号。假定传送信号均为0-10VDC。理想情况下PLC及两个现场设备1#、2#仪表“地”电位完全相等,传送过程中又没有干扰。这样从PLC输入来看,接收正确。但如前所述,两个现场设备通常有“地”电位差。举例来讲,1#设备“地”与PLC“地”同电位,2#设备比它们的“地”电位高0.1V,这样1#设备给PLC的信号为0-10V,而2#设备给PLC的为0.1V-10.1V,误差就产生了.同时1#、2#设备的“地”线在PLC汇合联接,将0.1V电压施加在PLC地线条上,可能损坏PLC局部“地”线。同时显示错误的数据。
由此引起的问题在现场调试中屡有出现。例如某大型建材公司生产线监控系统使用美国AB-PLC外接国内某厂家手操器。AB-PLC的每个数据采集板由八个通道组成,八个通道共用一个12位A/D,模拟量经过变换后由12个光耦隔离器实现与主机隔离。它的八个通道输入之间没有隔离,致使在输入信号时,每个通道单独输入到采集板均正常。但是同时输入两个或多于两个外部信号时,显示数字乱跳故障无法排除。又如航天某部门使用K型热偶作为传感器测试发动机各点温度。同上述相似,仅测试一个点时正常。但是向主机接入两点或两点以上温度信号时,显示的温度值明显错误。这两种情况在使用隔离器后,都正常了。
信号隔离器之所以能起到这个作用,就是它具有使输入/输出在电气上完全隔离的特点。换句话讲,输入/输出之间没有共同“地”,外来信号不管是0-10V,或带着共模干扰电压的0-10V经隔离后均为0-10V。即隔离后新建立的“地”与外部设备仪表“地”没关系。正是由于这个原因,也实现了输入到PLC主机的多个外接设备仪表信号之间隔离,即它们之间没隔离器件在工业现场的应用。
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