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      2010年信號隔離器的主要作用是什么

      2010-12-07

      信號隔離(變換)器的主要應用


      1. 隔離輸入/輸出信號(對應型號為:SC-VA1,一進一出)
      這是信號隔離器最主要的功能。信號隔離器一方面能解決接地環路和設備互聯時產生的地線參考點不同的問題,另一方面能有效地去除線路在傳輸過程中可能受到的無限射頻和電磁干擾問題。

       


      在上圖中,兩臺現場設備(1#和2#儀表)向PLC/DCS傳送模擬信號,同時PLC/DCS向另外兩臺現場設備(3#和4#儀表)發出模擬信號進行顯示和控制。在這套系統中,理想的狀態是:位于現場的1#、2#設備與位于主控室的PLC/DCS的參考“地”電位完全相等,而且傳輸過程中不存在任何干擾,這樣才能保證PLC/DCS接收正確。但現實情況是這種“理想狀態”很難實現。舉例來說,假設1#和2#設備輸入的信號為0-10V DC的模擬信號。我們在現場測量兩者的信號也完全正確。1#設備的“地”與PLC/DCS的“地”相等,而2#設備比它們的“地”電位高0.1V,這樣PLC/DCS接收到的1#設備的信號為0-10V,而接收到的2#設備的信號為0.1-10.1V,顯然誤差產生了。特別是在多級互連的串聯設備中,這種誤差會變得非常大!如果我們簡單地把1#,2#設備的“地”線在PLC/DCS處匯合連接,那么這0.1V的電壓會施加在PLC/DCS的“地”線上,有可能損壞PLC/DCS的局部“的”線。同樣,在輸出端的3#,4#設備也會出現類似的情況。由此引起的問題在現場調試中屢見不鮮。
      解決上述問題的最好辦法就是在輸入端和輸出端分別加上。從信號隔離器的原理圖可以看出,它信號隔離器具有使輸入/輸出信號在電氣上完全隔離的特點。換句話講,現場輸入設備與主控接收設備間不存在共“地”,那么輸入信號不管是0-10V,或是帶有哪怕+10V干擾的10V-20V的信號,經過隔離器后均變為0-10V的標準信號。例如某大型水泥廠新建窯爐的生產線調試中,當現場爐溫信號接入國外某著名品牌DCS系統的8通道模擬量輸入卡鍵后,溫度數據亂跳,根本無法控制,但在現場進行單點測試時又很穩定也很準確。又如某電廠化水處理工程中,當現場各種不同類型的壓力變送器信號接入PLC后,數據跳動厲害,而且誤差非常大,但同樣在現場進行單點測試時很穩定也很準確,可是只要向PLC接入兩點以上的信號后,信號就發生跳變。這兩種情況在加了信號隔離器后,一切正常!

       


      2. 信號隔離分配(對應型號為SC-VA2,一進兩出)
      在實際應用中,我們經常遇到將一個變送器信號接入兩個或兩個以上接收裝置的情況,若采用串聯環路,則環路中任一處開路都會造成整個環路上的儀表無信號,同時負載電阻之和很容易超過變送器的負載能力,所以一般不采用這種方式。通常采用的方式是:在環路中串接一個電阻,再將負載并聯在電阻上以取得電壓信號,如串接一個250Ω電阻將4-20mA電流信號轉換成1-5V電壓信號。如下圖:

       


      這種方式雖然能避開開路及負載能力等問題,但卻存在以下不足:
      ① 由于電阻本身難以達到高精度,加之存在接線端電阻以及電阻發熱引起阻抗升高等因素,所以電壓信號較難保證高精度;
      ② 通過串聯電阻取電壓信號方法是以假定接收設備的輸入阻抗無窮大為理想前提的,所以接收設備的輸入阻抗必然對信號的測量產生誤差,而且,并聯設備數目越多,誤差越大;
      ③ 導線越長,電阻的電壓降越大,對實際電壓信號的影響也越大,因此信號傳輸距離不能太長;
      ④ 由于RFI/EMI(無線射頻/電磁干擾)的信號容易與電壓信號疊加,所以該連接易受無限射頻/電磁干擾。
      解決以上問題的理想方案就是使用信號(隔離)分配器!它精度高、隔離能力強,可以解決以上各種問題,以下圖為例:

       


      上圖中,兩輸出信號既可相同也可互異,變送器、RCVR(接收設備)間完全隔離;任一接收設備出現故障,不會影響整個環路及另一套設備。

      3. 避免電源沖突(對應型號為KCE,兩線式輸出)
      有時現場儀表在配套時,由于協調不利,產生了如下情況:接收設備(如某些DCS輸入卡鍵)的信號接入端帶有24V電源(即我們常說的兩線制接口),而現場為4線制變送器,輸出信號為有源信號,因此,來自于現場的4線制變送器輸出信號與來自于接收裝置的兩線制電源信號就會發生沖突。
      解決的方法是:接入輸出環路供電型隔離器,它通過信號輸出線由接收設備供電,并將現場4線制變送器的有源信號經隔離后輸出給接收設備,這樣不僅避免了電源沖突,而且還對信號實行了隔離。如圖:

       


      4. 提供電源并隔離(對應型號為SC-CL,輸入端提供24V兩線式配電)
      4線制外部供電型信號隔離器,又叫隔離配電器,具有向2線制變送器供電的功能,由此可以免去為變送器再配置電源的麻煩。并且也提供了信號隔離功能。如下圖:

       


      5. 信號轉換并隔離
      上述介紹的所有隔離器都帶有信號轉換功能,可接受如直流標準(或非標準)信號、熱電偶信號、熱電阻信號、電位計信號,甚至交流信號等,并可以輸出用戶需要的各種信號。
      6. 智能型信號隔離器
      隨著技術的不斷進步,市場上出現了許多智能型信號隔離器,它除具有常規信號隔離器的優異性能外,特加入了CPU控制單元,具有現場可編程功能(即萬能輸入型)及通信功能。如美國ACI系列產品,日本M-SYSTEM的M3系列,日本FUJI的PWB系列等。這種高智能的信號隔離器有很高的應用靈活性,可以有效地減少庫存數量,降低資金積壓。這種智能型的信號隔離器必將成為這一領域的主流。目前,深圳科立恒公司的KCE系列電量變送器具備RS485通訊輸出功能,ST系列智能變送器采用導軌安裝,現場數字顯示、按鍵人機對話設置,還具備模擬變送輸出、RS485通訊輸出、繼電器開關量輸出等功能。

       

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