安科(kē)瑞(ruì) 陳聰(cōng)

【摘要】從(cóng)信號(hào)隔離(lí)器(qì)的應(yīng)用場景(jǐng)出(chū)發，結(jié)合客戶(hù)一(yī)些實際應用分(fēn)析，介(jiè)紹了(liǎo)工業現(xiàn)場(cháng)信號隔離(lí)器的(dí)選用(yòng)技術 ，著(zhuó)重分析(xī)了不同(tóng)類型的(dí)信號(hào)隔離器的應用特(tè)點。

【關鍵詞】隔離(lí)器(qì)；PLC；信號；接地

引言

在工業係(xì)統(tǒng)中，信(xìn)號(hào)隔(gé)離(lí)器(qì)多在外設(shè)與接口(kǒu)設備(bèi)之(zhī)間，保(bǎo)證(zhèng)信號的(dí)輸入和輸出隔離(lí)以(yǐ)及後(hòu)級(jí)設備(bèi)的穩(wěn)定運行，解決了不同(tóng)設備(bèi)
，儀(yí)表信號間的參(cān)考(kǎo)點的電位差，同時(shí)可(kě)以進行(háng)幹(gān)擾(rǎo)過濾，信(xìn)號便可以(yǐ)完整的傳輸(shū)。若所有儀(yí)表(biǎo)
，設備的(dí)信號(hào)隻(zhī)有(yǒu)一個(gè)共(gòng)同(tóng)的參考(kǎo)點(diǎn)則可達到好(hǎo)的(dí)效果，但(dàn)在實(shí)際(jì)應(yīng)用(yòng)環境中，這(zhè)一點(diǎn)幾乎(hū)是不(bù)可(kě)能。

隔離器之所以能(néng)起(qǐ)到這個(gè)作(zuò)用，在(zài)於輸入
，輸出在電(diàn)氣上(shàng)*隔離的特點。輸入和(hé)輸(shū)出之(zhī)間沒有共同“地"，如輸(shū)入(rù)信號是0~5V或帶著+1V幹擾(rǎo)的(dí)，經隔離(lí)後仍為(wéi)0~5V，即隔(gé)離後(hòu)新建(jiàn)立(lì)的(dí)PLC“地(dì)"與外部設備
，儀表“地"沒(méi)關(guān)係：正是(shì)由(yóu)於這(zhè)個原(yuán)因(yīn)，也實現(xiàn)輸(shū)入到(dào)PLC主機(jī)的(dí)多個外接(jiē)設備儀(yí)表信號(hào)之間(jiān)隔離，也即(jí)它們之間沒(méi)有“地(dì)"的(dí)關係。在PLC向(xiàng)外部(bù)信(xìn)號設備傳(chuán)出(chū)信號(hào)也有(yǒu)類似(sì)現象(xiàng)問題，使用隔離器(qì)也能(néng)達到解決(jué)問題的目(mù)的(dí)。如(rú)圖(tú)1。

圖(tú)1 

一(yī)
，三(sān)端(duān)隔離型

大(dà)多(duō)數(shù)隔離器(qì)都要外加(jiā)工作(zuò)電源(yuán)，一般為(wéi)DC24V或AC220V。這(zhè)個(gè)電(diàn)源在為輸(shū)入(rù)
，輸出部(bù)分(fēn)供電時(shí)也確保在電氣(qì)上與(yǔ)輸入
，輸(shū)出這兩個部分(fēn)電氣隔離(lí)。這(zhè)種(zhǒng)輸入
，輸(shū)出(chū)
，工(gōng)作(zuò)電(diàn)源之間相互(hù)隔離(lí)的(dí)隔離器(qì)稱(chēng)為三端隔(gé)離(lí)型。從理論上講，這(zhè)種供電(diàn)方(fāng)式(shì)不管隔(gé)離器(qì)數量(liáng)多少(shǎo)，均可用一台(tái)電源(yuán)供電，不(bù)會引(yǐn)入幹(gān)擾。

1. 支持多種輸(shū)入模式

三(sān)端(duān)隔離(lí)型輸入(rù)支持(chí)多(duō)種輸入(rù)方式，分別為(wéi)電流源
，三綫(xiàn)製
，二綫製(zhì)。在自動(dòng)化控製(zhì)係統(tǒng)中，一般需要現場的壓力
，水(shuǐ)位(wèi)
，流(liú)量(liáng)等(děng)信號進行測量(liáng)監(jiān)測，常(cháng)常(cháng)用(yòng)到壓力傳感(gǎn)器(qì)
，水位(wèi)傳感(gǎn)器(qì)
，流量傳(chuán)感器(qì)等，這些(xiē)非電(diàn)量傳感器分(fēn)為2綫製(zhì)
，3綫(xiàn)製
，4綫(xiàn)製等類型(xíng)，均(jūn)需(xū)外部(bù)提(tí)供(gōng)工作(zuò)電(diàn)源(yuán)，為保證電(diàn)源(yuán)的安(ān)全性一般采(cǎi)用DC24V，常(cháng)用的方(fāng)式是(shì)采用(yòng)由相(xiāng)關(guān)控製(zhì)係(xì)統(tǒng)設備提供的(dí)DC24V電源(yuán)。自動化控製係(xì)統中(zhōng)需(xū)監測的傳感(gǎn)器數(shù)量多，關注其重(zhòng)要性以及確保現場(cháng)控(kòng)製單元(yuán)運行安全(quán)，一(yī)般(bān)提(tí)供(gōng)獨(dú)立的DC24V電源模塊(kuài)。信號隔離(lí)器(qì)作(zuò)為傳(chuán)感器和PLC連接的橋梁，不僅提(tí)高了(liǎo)模擬信號測量(liáng)精度(dù)
，抗電磁(cí)幹擾的能力
，電氣(qì)隔(gé)離安全(quán)性(xìng)能(néng)，而(ér)且能(néng)夠(gòu)合(hé)理解決傳(chuán)感器供電電源安全(quán)和(hé)相(xiāng)對(duì)獨立(lì)的(dí)問題(tí)。

三(sān)端隔離型接(jiē)綫圖

二
，輸出端供(gōng)電(diàn)型

在(zài)儀表配套的(dí)現場，由(yóu)於各(gè)種原因(yīn)可(kě)能會(huì)產生如(rú)下(xià)情況：24 V兩綫製接口可能(néng)接在(zài)電(diàn)源(yuán)接(jiē)收(shōu)設(shè)備的信(xìn)號接(jiē)入端(duān)，現場調(tiáo)試(shì)也會出現(xiàn)儀表接(jiē)口不匹配。例(lì)如(rú)現場發(fā)送(sòng)設備(bèi)為四綫製變(biàn)送器輸(shū)出(chū)4~20mA，而(ér)接(jiē)收端4~20mA的接口為(wéi)二(èr)綫(xiàn)回(huí)路供電方式，不(bù)方便外(wài)接電源(yuán)，此(cǐ)時選用輸(shū)出端(duān)供電(diàn)型信號隔(gé)離器(qì)，將供電型隔(gé)離器(qì)由信(xìn)號(hào)輸(shū)出(chū)綫接入到輸出(chū)環(huán)路(lù)，它由接收(shōu)設備(bèi)供(gōng)電(diàn)，同(tóng)時(shí)隔(gé)離現(xiàn)場4綫(xiàn)製變送器的(dí)信(xìn)號(hào)並(bìng)輸(shū)出。 

輸出端供(gōng)電型接綫圖 

三
，無源型

如果處理(lǐ)4~20mA到4~20mA電(diàn)流信號(hào)的(dí)隔(gé)離(lí)，這裏(lǐ)推(tuī)薦一種不需要(yào)再加電(diàn)源(yuán)的隔(gé)離器。顯(xiǎn)然省去外接(jiē)電源(yuán)，使(shǐ)接(jiē)綫(xiàn)更簡捷，且(qiě)功耗低
，自(zì)身熱量低(dī)
，可(kě)靠(kào)性高。這種(zhǒng)特(tè)點(diǎn)在於不(bù)需要(yào)外(wài)接電源，它帶來(lái)了簡捷可靠的(dí)優點，但也(yě)帶來了使用(yòng)上的(dí)局限性(xìng)，對於4~20mA信號(hào)進行(háng)的(dí)隔離傳送，從(cóng)另一個意義上講是(shì)功率傳送(sòng)內部的(dí)功率(shuài)損耗不(bù)可少(shǎo)，帶載能(néng)力(lì)會受到輸入端電壓(yā)的影響，因此(cǐ)，實(shí)際應(yīng)用(yòng)過程(chéng)需要(yào)根(gēn)據後(hòu)級負(fù)載需求(qiú)和輸(shū)入端(duān)電壓的大小做考慮(lǜ)無(wú)源型是否合適(shì)。

無(wú)源型(xíng)接綫(xiàn)圖(tú) 

四
，應用選型

對(duì)於(yú)現場(cháng)需要對(duì)4~20mA信號進行隔離且(qiě)為了(liǎo)簡(jiǎn)化布(bù)綫選(xuǎn)用無源(yuán)型，需要注(zhù)意(yì)後(hòu)級(jí)的帶載(zǎi)需求，如果(guǒ)不(bù)能滿足帶載(zǎi)需(xū)求，則無(wú)源型(xíng)不能(néng)正常使(shǐ)用；

輸(shū)出(chū)端(duān)供電型應用場(cháng)景(jǐng)中(zhōng)後級(jí)產(chǎn)品(pǐn)輸入(rù)回(huí)路帶有(yǒu)電(diàn)源(yuán)的(dí)情況(kuàng)，輸出端(duān)供(gōng)電型的(dí)帶載需(xū)求和輸出回路的電源(yuán)大小(xiǎo)呈正相關(guān)；

三(sān)端(duān)隔離(lí)型在應用(yòng)上(shàng)的(dí)劣(liè)勢就是需(xū)要獨立(lì)電源供電，但其精度
，抗幹(gān)擾的(dí)能力(lì)
，帶(dài)載能力
，紋波(bō)都是(shì)優於(yú)無源(yuán)型和輸出(chū)端供電型(xíng)。

五
，BM100信號(hào)隔離(lí)器(qì)

1.概述(shù)

BM100係列信號隔離器在工業生(shēng)產中(zhōng)為增加(jiā)儀(yí)表(biǎo)負(fù)載(zǎi)能力並(bìng)保(bǎo)證連接同一信號(hào)的儀表之間互(hù)不幹擾，提高(gāo)電(diàn)氣安全性能。BM100信號隔(gé)離器(qì)將(jiāng)輸(shū)入(rù)的電壓(yā)
，電流
，電(diàn)阻或溫度等信號進(jìn)行采(cǎi)集
，放(fàng)大(dà)
，運算(suàn)
，並(bìng)進行抗幹擾處(chǔ)理後，再(zài)輸出隔離的電流和電(diàn)壓信(xìn)號，安(ān)全(quán)的輸(shū)送給二(èr)次儀(yí)表(biǎo)或(huò)PLC/DCS使用。

2.技術(shù)參(cān)數

六
，結束(shù)語

在(zài)PLC/DCS控(kòng)製係(xì)統中(zhōng)加入信(xìn)號隔離(lí)器的連接(jiē)方式(shì)，合(hé)理(lǐ)解決(jué)了控製(zhì)係統中的(dí)幹(gān)擾問題，但(dàn)工(gōng)業現(xiàn)場應(yīng)用多種(zhǒng)多樣(yàng)，因此隔離器(qì)的(dí)選型也(yě)就(jiù)顯得尤(yóu)為(wéi)重(zhòng)要(yào)。隻(zhī)有根據控(kòng)製需要(yào)來(lái)選(xuǎn)擇適合(hé)的隔離器，才能(néng)達到(dào)工(gōng)業(yè)控製所需要的(dí)精度(dù)和(hé)穩(wěn)定性。 

參(cān)考(kǎo)文獻：

[1]企業微電網(wǎng)設計(jì)與應用(yòng)手(shǒu)冊.2020.6.

[2]陳(chén) 潔(jié)．隔離器(qì)在工(gōng)業現(xiàn)場(cháng)件(jiàn)的應用(yòng)[J]．石油(yóu)化工自動(dòng)化(huà)，2005

[3]汪(wāng)紅(hóng)勺. 工業現場隔離器(qì)件(jiàn)的應用(yòng)和選(xuǎn)擇[J].四(sì)川(chuān)水泥,2006,5(5):45-47.[7]