技术文章

　　信号隔离器的作用
　　
　　一、现场遇到的干扰
　　
　　1.地环流干扰
　　
　　在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构，他们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、毫安级的小信号；又有几十伏，数千伏、数百安培的大信号；既有低频直流信号，也有高频脉冲信号等等，构成系统后往往发现在仪表和设备之间传输相互干扰，造成系统不稳定甚至误操作，出现这种情况除了每个仪器、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响，还有一个十分重要的原因就是各种仪器设备根据要求和目的都需要接地,例如为了安全，机壳需要接大地；为了使电路正常工作，系统需要有公共参考点；为了抑制干扰加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地，但是由于仪表和设备之间的参考点之间存在电势差（也就是各设备的共地点不同）因而形成“地环流”、“接地环流”问题是在系统处理信号过程中必须解决的问题。
　　
　　2.自然干扰
　　
　　雷电是一种主要的自然干扰源，雷电产生的干扰可以传输到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪音是电离辐射产生的，在一天中不断变化。太阳噪音则随着太阳活动情况的剧烈变化。自然界噪声主要会对通讯产生干扰，而雷电能量尖蜂脉冲可以对很多设备造成损坏，应该加以避免或降低损坏程度，减少损失。
　　
　　3.人为干扰
　　
　　电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现特定功能，例如，无限通信、雷达或其他功能，另一方面，电子设备在工作时，由于导体中的dv/dt或di/dt会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的，客观上对电磁环境造成了污染。还有工厂企业在生产过程中会经常有一些大型的设备（电机、变频器）频繁开关，他们也会造成一些容性、感性的干扰，也将影响仪器仪表正常显示或采集。凡是有电压电流突变的场合，肯定会有电磁干扰存在。数字脉冲电路就是一种典型的干扰源，随着电子技术的广泛应用,电磁污染情况会越来越严重.
　　
　　二、解决各种干扰的方法
　　
　　首先干扰的三要素是干扰源、敏感源和耦合路径，这三要素缺少一个，电磁兼容问题都不会存在。因此要从这三要素入手。找出zui方便的解决方法，一般干扰源和敏感源是没办法解决的，通常是从耦合路径想办法，也是zui常用的方法。如加屏蔽、加滤波等手段。而处理环流zui常见也zui为麻烦，现在以此为探讨话题。
　　
　　*种方法：所有现场设备不接地，使所有过程环路只有一个接地点，不能形成回路，这种方法看似简单，但实际应用中往往很难实现，因为某些设备要求必须接地才能保证测量精度或人身安全，某些设备可能因为长期遭到腐蚀和磨损后或气候影响而形成新的接地点。
　　
　　第二种方法：使两接地点的电势相同，但由于接地的电阻受地质条件及气候变化众多因素的影响，这种方法在其实在实际中也无法完做到。
　　
　　第三种方法：在各个过程环节中使用信号隔离器，断开过程环路，同时又不影响过程信号的正常传输，从而*解决地环路的问题。
　　
　　三、采用信号隔离器的*性
　　
　　在各个过程环路中使用信号隔离器办法可以用DCS或PLC等隔离卡件或者现场带的隔离的变送器（部分设备可以做到），也可以用信号隔离器来实现。比较起来，用信号隔离器有以下优点：
　　
　　1.绝大部分情况，采用信号隔离器+非隔离卡件比采用隔离卡件便宜
　　
　　2.信号隔离器比隔离卡件在隔离能力、抗电磁干扰等方面性能更加*
　　
　　3.信号隔离器应用灵活，而且它还有信号转换和信号分配及接口转换等功能，使用起来更加方便
　　
　　4.信号隔离器通常有单通道、双通道、通道间相互*独立、构成系统的配置、日常维护更加方便。
　　
　　四、信号隔离器的作用
　　
　　1.隔离作用：
　　
　　工业信号为什么要隔离？由于工业现场的环境条件是很复杂的，各种干扰（天体放电干扰、电晕电火花放电干扰、电气设备频率干扰、感应干扰）通过不同的耦合方式（电容耦合、电磁耦合、共阻抗耦合、漏电流耦合）进入测量系统，使测量结果偏离准确值，严重时会让测量系统不能工作，因此要对工业信号进行干扰抑制，也就是采取隔离措施，隔离器就派上用场了。
　　
　　什么是隔离？隔离就是破坏干扰途径、切断干扰耦合通道，从而达到抑制干扰的一种技术措施。常用的隔离方法有：电磁隔离、调制隔离、光电隔离。
　　
　　2.变换作用：
　　
　　将一种形式的信号转换成另一种形式的信号。
　　
　　a、将各种物理量转换成标准的工业控制信号：比如温度信号转换成4-20mA信号，交流800V电压信号转换成0-10号、直流1A电流信号转换成0-5号等
　　
　　b、标准信号转换：比如4-20mA转1-5V
　　
　　3.放大作用、远传作用
　　
　　将一些微弱的毫伏级信号放大成易处理的标准信号，将易受干扰的电压信号转换成电流信号，以利于信号远传，像4-20mA信号可以传1000米。
　　
　　4.保安作用：
　　
　　加设隔离变送器可以保护上位重要控制器件的安全，比如PLC、工控机、采集卡、仪表等，隔离器的隔离作用可以保护其他贵重器件的安全，以免损坏。
　　
　　五、工作原理：
　　
　　首先将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间独立。
　　
　　功能：
　　
　　1.保护下级的控制回路。
　　
　　2.消弱环境噪声对测试电路的影响。
　　
　　3.抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。
　　
　　4.导轨结构，易于安装，可有效的隔离：输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。