工業(yè)信號為什么要隔離?由于工�(yè)�(xiàn)場的�(huán)境條件是很復(fù)雜的,各種干擾(天體放電干擾、電暈電火花放電干擾、電氣設(shè)備頻率干�、感�(yīng)干擾)通過不同的耦合方式(電容耦合、電磁耦合、共阻抗耦合、漏電流耦合)�(jìn)入測量系�(tǒng),使測量�(jié)果偏離準(zhǔn)確值,�(yán)重時會讓測量系統(tǒng)不能工作,因此要對工�(yè)信號�(jìn)行干擾抑�,也就是采取隔離措施,隔離器就派上用場了�
生產(chǎn)過程�(jiān)視和控制要用到多種自動化儀�、計算機(jī)及相�(yīng)�(zhí)行機(jī)�(gòu)。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信�,又有�(shù)十伏的大信號,甚至還有高�(dá)�(shù)千伏、數(shù)百安�、有直流低頻范圍的,也有高頻/脈沖尖峰的信�,設(shè)備儀表間的互相干擾就成為系統(tǒng)�(diào)試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之�,解決各種設(shè)備儀表的“地”(即信號參考點的電位差)將成為重要課題�
因為不同�(shè)備、儀表的信號要互傳互�,那就存在信號參考點問題。換句話�,要使信號完整傳�,理想化的情況是所有設(shè)備儀表的信號有一個共同的參考點,即共有一個“地”。�(jìn)一步講,所有設(shè)備儀表信號的參考點之間電位差為“零�。但是在實際�(huán)境中,這一點幾乎是不可能的,這里面除了各個設(shè)備儀表“地”之間的連線電阻�(chǎn)生的電壓降之外,尚有各種�(shè)備儀表在不同�(huán)境受到的干擾不同,以及導(dǎo)線接點經(jīng)受風(fēng)吹雨淋導(dǎo)致接點質(zhì)量下降等諸多因素,致使各個“地”之間有差別�
以示意圖一為例�
圖中�(biāo)明有兩個現(xiàn)場設(shè)�1��2#向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現(xiàn)場設(shè)�3��4#發(fā)出信號。假定傳送信號均�0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現(xiàn)場設(shè)�1#�2?!暗亍彪娢煌耆�?,傳送過程中又沒有干�。這樣從PLC輸入來看,接收正�。但如前所述,兩個現(xiàn)場設(shè)備通常有“地”電位差。舉例來講,1#�(shè)備“地”與PLC“地”同電位�2#�(shè)備比它們的“地”電位高0.1V,這樣1#�(shè)備給PLC的信號為0-10V,�2#�(shè)備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產(chǎn)生了.同時1#�2#�(shè)備的“地”線在PLC匯合�(lián)接,�0.1V電壓施加在PLC地線條上,可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的�(shù)�(jù)。由此引起的問題在現(xiàn)場調(diào)試中屢有出現(xiàn)。例如PLC的每個數(shù)�(jù)采集板由多個通道組成,多個通道共用一�12位A/D,模擬量�(jīng)過變換后�12個光耦隔離器實現(xiàn)與主�(jī)隔離。它的多個通道輸入之間沒有隔離,致使在輸入信號�,每個通道單獨輸入到采集板均正�。但是同時輸入多個外部信號時,顯示數(shù)字亂跳故障無法排除。這兩種情況在使用隔離器后,都正常了�
隔離器之所以能起到這個作�,就是它具有使輸�/輸出在電氣上完全隔離的特�。換句話�,輸�/輸出之間沒有共同“地�,外來信號不管是0-10V,或帶著共模干擾電壓�0-10V�(jīng)隔離后均�0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部�(shè)備儀表“地”沒�(guān)�。正是由于這個原因,也實�(xiàn)了輸入到PLC主機(jī)的多個外接設(shè)備儀表信號之間隔�,即它們之間沒有“地”的�(guān)系�
上面談了輸入信號和PLC信號的隔�,同樣PLC向外部設(shè)備輸出信號也有類似現(xiàn)象問�。顯然采用隔離器就能解決問題�
不管PLC向外部設(shè)備儀表發(fā)送信�,還是外部設(shè)備儀表向其他�(shè)備發(fā)送信號,有一種情況經(jīng)常遇到:要求一個信號即能向顯示儀表輸送信�,又能傳送給諸如變頻器之類的�(shè)�。這就有可能在兩個設(shè)備之間產(chǎn)生干擾,若要徹底解決干擾問題,推薦使用隔離式信號分配器,它的二個輸出之間也是隔離的。它能實�(xiàn)輸入信號與外部設(shè)備隔離,同時實現(xiàn)接收信號�(shè)備之間隔��
�(xiàn)在世面上隔離變送器種類繁多,為方便廣大用戶選型,現(xiàn)將選型要點總�(jié)如下�
、明白自己輸入隔離器的信號是個什么特�,隔離器的輸入信號一般都是電量信號,但電量信號也有不�,比如有直流也有交流,有電流也有電壓,有頻率也有功率,有熱電偶也有熱電阻,有大信號也有小信號。像深圳科立恒公司就有全系列的隔離變送器,有專門用來隔離模擬信號的CSP系列和SC-VA系列隔離�,也有專門用來處理電量電力信號的KCE、CA/CV系列隔離�(zhuǎn)換器�
第二、明白自己的信號輸出要求,一般輸出信號是上PLC、DCS或儀表等器件,那么隔離器的輸出信號一定要和這些器件的輸入信號相匹配。常見的輸出信號�4-20mA�0-20mA�0-10V�1-5V等模擬信號。還要清楚輸出信號的回路�(shù),像深圳科立恒公司的SC-VA可以兩路輸出�
第三、明白自己所能提供的電源,隔離變送器一般都需要電源(雖然有無源式的隔離器,但所謂的無源都是假無�,只是在隔離器內(nèi)部取了輸入信號來�(qū)動隔離器工作而已�,常用的工作電源�24Vdc�220Vac,不常用的電源有12Vdc�15Vdc�48Vdc�110Vac��
第四、安裝方式:隔離器一般采用導(dǎo)軌安�,接線采用端子接線式,安裝在�(jī)柜中�
第五、精度要求:深圳科立恒公司高精度�(chǎn)品:CSP系列、CS-VA系列、CA/CV系列�(chǎn)�,精度是0.1級和0.2級;較高精度�(chǎn)品:KCE系列�(chǎn)�,精度是0.2級和0.5��
第六、場合要�,比如說電力系統(tǒng)就得用CA/CV系列�(chǎn)品,其他�(chǎn)品就不是很適��
第七、尺寸要�,隔離變送設(shè)計日趨小型化,小型化的目的就是少占空�。當(dāng)然應(yīng)該允許用戶密集安�,密集安裝則存在散熱問題,那么必須降低內(nèi)部功�。所以內(nèi)部功耗的�(shù)值在選用時也�(yīng)注意。深圳科立恒公司的SC/VA,KCE系列�(chǎn)品都是薄身結(jié)�(gòu)、低功耗設(shè)��
�(xiàn)在市場上出現(xiàn)了許多以CPU為核心的隔離端子,具有現(xiàn)場可編程功能,有很高的靈活�,對顧客來講可以減少庫存�(shù)�,降低資金積壓,以CPU為核心的隔離端子必將成為這個領(lǐng)域主�。深圳科立恒公司的SC-VA就是這樣的產(chǎn)�,薄身結(jié)�(gòu)、低功耗設(shè)�、輸入輸出信號現(xiàn)場可編程�(shè)置(撥動開關(guān))、使用新型電源:20-265V,不分交直流。這些�(yōu)點贏得了廣大使用商和�(jīng)銷商的廣泛青��
如圖所�,該電路采用隔離放大器ISO122和隔離電�722作為輸入端的隔離,經(jīng)XTR110變換放大為電流傳輸,因此有著很好的抗干擾性能�