工业现场隔离器的应用和选择
时间：2010-08-30 阅读：665
关于工业现场隔离器的应用和选择
生产过程监视和控制中要用到多种自动化仪表、计算机及相应执行机构,互相传递的既有微弱的毫伏级小信号,又有数十伏大信号，甚至还有高达数千伏、数百安培信号。从频率上讲，有直流低频，也有高频脉冲。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，是现场调试的重要问题。
一、隔离的二个原则
信号要完整传送，就要解决不同设备、仪表信号间的参考点电位差。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、仪表的电参考点之间电位差为“零”。在实际环境中，这一点几乎是不可能。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。“地”引起的问题在现场调试中屡有出现。例如某大型建材公司在生产线监控设备中，使用了国外某公司PLC和国内某厂家手操器。该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，经过变换后的数字信号输送到由12个光耦构成的隔离器实现与主机隔离，但它的八个通道输入之间并没有隔离。在输入信号时，每个通道单独输入到采集板均正常。若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，在测试一个点时一切正常，但是向主机接入二个点或更多点时，显示的温度明显错误。这两种情况使用隔离器后，问题解决工作正常。
隔离器之所以能起到这个作用，就是由于它具有使输入/输出在电气上*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，还是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，即它们之间没有“地”的关系。上面谈了输入信号和PLC的隔离，同样PLC向外部设备输出信号也有类似现象问题，采用隔离器就能达到解决问题的目的。
另一种经常遇到的情况是要求一个信号既能向显示仪表输送信号，又能传送给诸如变频器之类的设备，这样就有可能在两个设备之间产生互扰。这时就要求二个输出之间也是隔离的。推荐使用隔离式信号分配器。它能实现输入信号与外部设备隔离，同时实现接收信号设备之间隔离.综上所述，解决“地”问题要遵循两个原则。*：外部设备与*处理系统（例如PLC、DCS）之间要进行电气隔离。第二：外部设备信号（无论是向*处理系统发送信号的外部设备到还是接收信号的外部设备）之间要实现相互电气隔离。系统安装遵循了这两个原则就能*克服由于“地”之间的差异引入的干扰。
大多数隔离器都要外加工作电源，一般为DC 24V或AC 220V。这个电源在为输入、输出部份供电时必须确保在电气上与输入/输出两个部分隔离。这种输入/输出/外加工作电源之间全部相互隔离的器件称为三隔离或全隔离器件。从理论上讲，这种供电方式不管隔离器数量多少，均可用一台电源供电，不会引入干扰。这样的产品符合上述的二个原则。
二、依据接口选择产品
工业现场zui常见的信号是4-20mA﹑0-10V，对于诸如压力、温度、流量等物理量也要处理成4-20mA﹑0-10V信号以便计算机处理。将这些物理量转换为仪表用4-20mA﹑0-10V信号的设备称为--变送器。图3给出了以Pt100为传感器的隔离温度变送器应用连线图。它以电阻变化体现温度变化，因而现场连接线线电阻会引入误差。一般讲来象WS9050﹑WS2050这类变送器都具有长线补偿功能，能消除引线电阻引入的误差并有线性化功能，确保转换。象WS2050这类二线制变送器，它的电源与输出共“地”，没有隔离。当多个Pt100经由多路WS2050输送到PLC时，虽然输出共用一个24V电源，只要输出接到有共同参考点的模拟量输入板，这种连接就符合本文上述指出的二个原则，解决了不同“地”引入的扰动。需要注意的是：多路WS2050接到不同的PLC就要使用各自的24V电源。
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