隔離器件在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用

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1、隔離器件在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數(shù)十伏的大信號，甚至還有高達(dá)數(shù)千伏、數(shù)百安培的信號要處理。從頻率上講，有直流低頻范圍的，也有高頻/脈沖尖峰。設(shè)備儀表間的互相干擾就成為系統(tǒng)調(diào)試中必須要解決的新題目。除了電磁屏蔽之外，解決各種設(shè)備儀表的“地”，即信號參考點(diǎn)的電位差，將成為重要課題。由于不同設(shè)備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點(diǎn)新題目。換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有設(shè)備儀表的信號有一個(gè)共同的參考點(diǎn)，即共有一個(gè)“地”。進(jìn)一步講，所有設(shè)備儀表信號的參考點(diǎn)之間電位差為“

2、零”。但是在實(shí)際環(huán)境中，這一點(diǎn)幾乎是不可能的，這里面除了各個(gè)設(shè)備儀表“地”之間的連線電阻產(chǎn)生的電壓降之外，尚有各種設(shè)備儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同，以及導(dǎo)線接點(diǎn)經(jīng)受風(fēng)吹雨淋導(dǎo)致接點(diǎn)質(zhì)量下降等諸多因素，致使各個(gè)“地”之間有差別。以示意圖一為例。圖一PLC和外接儀表示意圖　　圖中標(biāo)明有兩個(gè)現(xiàn)場設(shè)備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現(xiàn)場設(shè)備3＃、4＃儀表發(fā)出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個(gè)現(xiàn)場設(shè)備1＃、2＃儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有干擾。這樣從PLC輸進(jìn)來看，接收正確。但如前所述，兩個(gè)現(xiàn)場設(shè)備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設(shè)

3、備“地”和PLC“地”同電位，2#設(shè)備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設(shè)備給PLC的信號為0-10V，而2#設(shè)備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產(chǎn)生了.同時(shí)1#、2#設(shè)備的“地”線在PLC匯合聯(lián)接，將0.1V電壓施加在PLC地線條上，可能損壞PLC局部“地”線。同時(shí)顯示錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。由此引起的新題目在現(xiàn)場調(diào)試中屢有出現(xiàn)。例如某大型建材公司生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)使用美國AB-PLC外接國內(nèi)某廠家手操器。AB-PLC的每個(gè)數(shù)據(jù)采集板由八個(gè)通道組成，八個(gè)通道共用一個(gè)12位A/D，模擬量經(jīng)過變換后由12個(gè)光耦隔離器實(shí)現(xiàn)和主機(jī)隔離。它的八個(gè)通道輸進(jìn)之間沒有隔離，致使在輸進(jìn)信號時(shí)，每

4、個(gè)通道單獨(dú)輸進(jìn)到采集板均正常。但是同時(shí)輸進(jìn)兩個(gè)或多于兩個(gè)外部信號時(shí)，顯示數(shù)字亂跳故障無法排除。又如航天某部分使用K型熱偶作為傳感器測試發(fā)動(dòng)機(jī)各點(diǎn)溫度。同上述相似，僅測試一個(gè)點(diǎn)時(shí)正常。但是向主機(jī)接進(jìn)兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上溫度信號時(shí)，顯示的溫度值明顯錯(cuò)誤。這兩種情況在使用隔離器后，都正常了?！　「綦x器之所以能起到這個(gè)功能，就是它具有使輸進(jìn)/輸出在電氣上完全隔離的特征。換句話講，輸進(jìn)/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的0-10V經(jīng)隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”和外部設(shè)備儀表“地”沒關(guān)系。正是由于這個(gè)原因，也實(shí)現(xiàn)了輸進(jìn)到PLC主機(jī)的多個(gè)外接設(shè)

5、備儀表信號之間隔離，即它們之間沒有“地”的關(guān)系?！　∩厦嬲劻溯斶M(jìn)信號和PLC信號的隔離，同樣PLC向外部設(shè)備輸出信號也有類似現(xiàn)象新題目。顯然采用隔離器就能解決新題目?！　∵@類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉(zhuǎn)換器的產(chǎn)品型號是A)接口連接為二線制方式（即接收口為一個(gè)24V電源和一個(gè)250Ω相串聯(lián)），接口的兩根線一個(gè)為24V正極、一個(gè)為250Ω一端，適于連接現(xiàn)場二線制變送器。但現(xiàn)場設(shè)備為四線制變送器，輸出4-20mA，這樣進(jìn)行直接連接將造成電源沖突。解決方法是采用隔離器將現(xiàn)場來的4-20mA接收并隔離，在隔離器的輸出部份安裝一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的二線變送器，以應(yīng)對接收設(shè)備的接口。這個(gè)產(chǎn)品型號

6、為WS9030?！　「綦x器要保證輸進(jìn)/輸出兩個(gè)部分隔離，外加工作電源24V在為輸進(jìn)、輸出部份供電同時(shí)，必須確保在電氣上和兩個(gè)部分隔離。這種輸進(jìn)/輸出/外加工作電源之間全部相互隔離的器件稱為三隔離或全隔離器件.從理論上講這種供電方式,不管隔離器數(shù)目多少，均可用一臺24V電源供電，不會產(chǎn)生干擾?！　?．對于常用的4-20mA到4-20mA電流信號的隔離，這里推薦一種不用另外再加電源的隔離器A信號進(jìn)行的隔離傳送，從一個(gè)意義上講是功率傳送，內(nèi)部肯定有功率損耗。損耗表現(xiàn)在輸進(jìn)端和輸出端電流/電壓乘積的差值上。以負(fù)載電阻RL=250Ω為例，當(dāng)輸出為20mA時(shí)輸出端250Ω上的電壓為5.0

7、V，而輸進(jìn)真?zhèn)€兩端間電壓測試為8.8V。簡單計(jì)算表明，內(nèi)部損耗即是20mA×(8.8V-5.0V)=76(mA=440（Ω）。在這種情況下輸進(jìn)的4-20mA電流源必須具有驅(qū)動(dòng)440Ω負(fù)載的能力，才能使WS1562無源隔離器在輸出端負(fù)載電阻RL即是250Ω條件下正常工作。不過,從經(jīng)驗(yàn)來看大部分現(xiàn)場儀表能滿足這些條件。　　4．再談?wù)劤Ｓ玫亩€制變送器（含壓力、溫度、流量…），從隔離角度可以分為隔離式及非隔離式。采用隔離式二線制變送器的主要目的是進(jìn)步抗干擾能力?！　《€制變送器的隔離有兩種方式：一種方式是傳感