隔離器件在工業(yè)現場的應用

 生產過程監(jiān)視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應執(zhí)行機構。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數十伏的大信號，甚至還有高達數千伏、數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。設備儀表間的互相干擾就成為系統調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設備儀表的“地”，即信號參考點的電位差，將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題。換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有設備儀表的信號有一個共同的參考點，即共有一個“地”。進一步講，所有設備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環(huán)境中，這一點幾乎是不可能的，這里面除了各個設備儀表“地”之間的連線電阻產生的電壓降之外，尚 有各種設備儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同，以及導線接點經受風吹雨淋導致接點質量下降等諸多因素，致使各個“地”之間有差別。以示意圖一為例。

                 圖一 PLC與外接儀表示意圖

　　圖中標明有兩個現場設備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現場設備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及兩個現場設備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輸入來看，接收正確。但如前所述，兩個現場設備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設備“地”與PLC“地”同電位，2#設備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設備給PLC的信號為0-10V，而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產生了.同時1#、2#設備的“地”線在PLC匯合聯接，將0.1V電壓施加在PLC地線條上，可能損壞PLC局部“地”線。同時顯示錯誤的數據。由此引起的問題在現場調試中屢有出現。例如某大型建材公司生產線監(jiān)控系統使用美國AB-PLC外接國內某廠家手操器。AB-PLC的每個數據采集板由八個通道組成，八個通道共用一個12位A/D，模擬量經過變換后由12個光耦隔離器實現與主機隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號時，每個通道單獨輸入到采集板均正常。但是同時輸入兩個或多于兩個外部信號時，顯示數字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測試發(fā)動機各點溫度。同上述相似，僅測試一個點時正常。但是向主機接入兩點或兩點以上溫度信號時，顯示的溫度值明顯錯誤。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用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講，輸入/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經隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部設備儀表“地”沒關系。正是由于這個原因，也實現了輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離，即它們之間沒有“地”的關系。

　　 上面談了輸入信號和PLC信號的隔離，同樣PLC向外部設備輸出信號也有類似現象問題。顯然采用隔離器就能解決問題。

　　 這類電壓/電壓隔離器及電壓/電流隔離轉換器的產品型號是WS1521、WS1522。

　　 1．不管PLC向外部設備儀表發(fā)送信號，還是外部設備儀表向其他設備發(fā)送信號，有一種情況經常遇到：要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給諸如變頻器之類的設備。這就有可能在兩個設備之間產生干擾，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。它能實現輸入信號與外部設備隔離，同時實現接收信號設備之間隔離。如圖二。

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