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信號(hào)隔離器

2011年04月18日 07:37:52人氣:1279來源:上海自動(dòng)化儀表有限公司

 

信號(hào)隔離器

  
信號(hào)隔離器

是將輸入單路或雙路電流或電壓信號(hào),變送輸出隔離的單路或雙路線性的電流或電壓信號(hào),并提高輸入、輸出、電源之間的電氣隔離性能。

 

目錄

作用原理
隔離器抗干擾措施
技術(shù)特點(diǎn)
技術(shù)參數(shù)
的供電方式
說 明
的作用原理
  1. 1:系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因
  2. 2:解決各種干擾的方法
  3. 3:采用的*性
展開

 

 

作用原理

  在工業(yè)過程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu),它們之間的信號(hào)傳輸既有微弱到毫伏級(jí)、微安級(jí)的小信號(hào),又有幾十伏,甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號(hào);既有低頻直流信號(hào),也有高頻脈沖信號(hào)等等,構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間信號(hào)傳輸互相干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個(gè)儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外,還有一個(gè)十分重要的因素就是由于儀表和設(shè)備之間的信號(hào)參考點(diǎn)之間存在電勢差,因而形成“接地環(huán)路”造成信號(hào)傳輸過程中失真。因此,要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行,“接地環(huán)路”問題是在系統(tǒng)信號(hào)處理過程中必須解決的問題。
 
  解決“接地環(huán)路”的方法
 
  根據(jù)理論和實(shí)踐分析,有三種解決方案:
 
  *種方案:所有現(xiàn)場設(shè)備不接地,使所有過程環(huán)路只有一個(gè)接地點(diǎn),不能形成回路,這種方法看似簡單,但在實(shí)際應(yīng)用中往往很難實(shí)現(xiàn),因?yàn)槟承┰O(shè)備要求必須接地才能保證測量精度或確保人生安全,某些設(shè)備可能因?yàn)殚L期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。
 
  第二種方案:使兩接地點(diǎn)的電勢相同,但由于接地點(diǎn)的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響,這種方案其實(shí)在實(shí)際中無法完做到。 第三種方案:在各個(gè)過程環(huán)路中使用信號(hào)隔離方法,斷開過程環(huán)路,同時(shí)又不影響過程信號(hào)的正常傳輸,從而*解決接地環(huán)路問題。
 

隔離器抗干擾措施

  供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)
 
  對(duì)傳感器、儀器儀表正常工作危害zui嚴(yán)重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾,產(chǎn)生尖峰干擾的用電設(shè)備有:電焊機(jī)、大電機(jī)、可控機(jī)、繼電接觸器、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈,甚至等。尖峰干擾可用硬件、軟件結(jié)合的辦法來抑制。 
 
  干擾控制器 
 
 ?。?)用硬件線路抑制尖峰干擾的影響 常用辦法主要有三種: 
 
 ?、僭趦x器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計(jì)的干擾控制器,將尖峰電壓集中的能量分配到不同的頻段上,從而減弱其破壞性; 
 
 ?、谠趦x器交流電源輸入端加超級(jí)隔離變壓器,利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖; 
 
  ③在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻,利用尖峰脈沖到來時(shí)電阻值減小以降低儀器從電源分得的電壓,從而削弱干擾的影響?!?div id="pxcufiyw6h" class="spctrl"> 
 ?。?)利用軟件方法抑制尖峰干擾 對(duì)于周期性干擾,可以采用編程進(jìn)行時(shí)間濾波,也就是用程序控制可控硅導(dǎo)通瞬間不采樣,從而有效地消除干擾。(3)采用硬、軟件結(jié)合的看門狗(watchdog)技術(shù)抑制尖峰脈沖的影響 軟件:在定時(shí)器定時(shí)到之前,CPU訪問一次定時(shí)器,讓定時(shí)器重新開始計(jì)時(shí),正常程序運(yùn)行,該定時(shí)器不會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖,watchdog也就不會(huì)起作用。一旦尖峰干擾出現(xiàn)了“飛程序”,則CPU就不會(huì)在定時(shí)到之前訪問定時(shí)器,因而定時(shí)信號(hào)就會(huì)出現(xiàn),從而引起系統(tǒng)復(fù)位中斷,保證智能儀器回到正常程序上來。 
 
 ?。?)實(shí)行電源分組供電,例如:將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源分開,以防止設(shè)備間的干擾?!?div id="pxcufiyw6h" class="spctrl"> 
 ?。?)采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)其它設(shè)備的干擾。該措施對(duì)以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。
 

技術(shù)特點(diǎn)

  采用了*的數(shù)字化技術(shù),在對(duì)高、低頻干擾信號(hào)的抑制方面均有著優(yōu)異表現(xiàn),即使在大功率變頻控制系統(tǒng)中依然能夠可靠應(yīng)用,內(nèi)部采用數(shù)字化調(diào)校、無零點(diǎn)及滿度電位器、自動(dòng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)零點(diǎn)、溫度漂移自動(dòng)補(bǔ)償?shù)戎T多*技術(shù),并符合IEC61000-4-4:1995中所規(guī)定的第四類(惡劣工業(yè)現(xiàn)場)環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的抗電磁干擾要求,這一系列技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性得到科學(xué)的保證。以上各項(xiàng)技術(shù)*水平。
 
  可以與單元組合儀表及DCS、PLC等系統(tǒng)配套使用,在油田、石化、制造、電力、冶金等行業(yè)的重大工程中有著廣泛應(yīng)用。
 

技術(shù)參數(shù)

  ◇系統(tǒng)傳輸準(zhǔn)確度:±0.2%×F·S
 
  ◇溫度漂移:≤0.005%F·S/℃
 
  ◇液晶數(shù)字顯示位:雙行四位顯示,浮點(diǎn)小數(shù)。
 
  ◇顯示分辨率:±末位1個(gè)字
 
  ◇工作溫度:工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)-10~+55℃
 
  ◇輸入阻抗:電流:100Ω;電壓:500KΩ
 
  ◇電流輸出允許外接的負(fù)載阻抗:4-20mA輸出時(shí)0-500Ω;0-10mA輸出時(shí)0-1kΩ,需要更大的負(fù)載能力請(qǐng)?jiān)谟嗀洉r(shí)說明。
 
  ◇電磁兼容:符合IEC61000-4-4:1995中所規(guī)定的第四類(惡劣工業(yè)現(xiàn)場)環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的抗電磁干擾要求。
 
  ◇輸入/輸出/電源/通訊/雙路間絕緣強(qiáng)度:≥1500V
 
  ◇儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境溫度:-40~+80℃
 
  ◇相對(duì)濕度:10-90%RH(40℃時(shí))
 
  ◇供電電源: 交流:AC 95-265V 直流:DC 12-32V(反接保護(hù))
 
  ◇輸入功率:0.9-1.8W
 
  ◇通訊接口:RS232或RS485,MODBUS軟件協(xié)議(選配)。
 
  ◇外形尺寸:寬×高×深:22.5×100×115mm
 
  ◇凈 重:140g±20g
 

的供電方式

  1、獨(dú)立供電的隔離器:
 
  需要配備獨(dú)立20~35VDC的直流電源。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是隔離傳輸精度高;電源、輸入、輸出之間*隔離,多路系統(tǒng)供電電源不需隔離,可保證高抗干擾性能,輸入信號(hào)可以變換為其它類型的型號(hào)。
 
  2、回路供電的隔離器:
 
  
在實(shí)際工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中,DCS、PLC或其他顯示儀表具有卡件內(nèi)部供電的使用越來越廣泛?;芈饭╇娦透綦x器又往往不能滿足這些卡件對(duì)信號(hào)隔離傳輸精度要求高和二線制變送器配電電壓要求高的條件。因此,輸出回路供電型的隔離器既保留了獨(dú)立供電型隔離器的*性能,又滿足輸出回路供電接口的要求。
 

說 明

  輸入回路 缺省為單回路
 
  D 雙回路(相互隔離)
 
  輸入信號(hào)( 雙輸入相同)1 4-20mA
 
  2 1-5V
 
  3 0-10mA
 
  4 0-5V
 
  5 0-10V
 
  *路輸出 1 4-20mA
 
  2 1-5V
 
  3 0-10mA
 
  4 0-5V
 
  5 0-10V
 
  第二路輸出0 缺省為無第二輸出
 
  1 4-20mA
 
  2 1-5V
 
  3 0-10mA
 
  4 0-5V
 
  5 0-10V
 
  供電方式 缺省為交流220V
 
  D 直流24V
 

的作用原理

1:系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因

 ?。?)地環(huán)流干擾
 
  在工業(yè)過程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種 自動(dòng)化 儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu),他們之間的信號(hào)傳輸既有微弱到毫伏級(jí)、毫安級(jí)的小信號(hào);又有幾十伏,數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號(hào);既有低頻直流信號(hào),也有高頻脈沖信號(hào)等等,構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作,出現(xiàn)這種情況除了每個(gè)儀器、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響,還有一個(gè)十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備根據(jù)要求和目的都需要接地,例如為了安全,機(jī)殼需要接大地;為了使電路正常工作,系統(tǒng)需要有公共參考點(diǎn);為了抑制干擾加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地,但是由于儀表和設(shè)備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢差(也就是各設(shè)備的共地點(diǎn)不同)因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)流”問題是在系統(tǒng)處理信號(hào)過程中必須解決的問題。
 
 ?。?)自然干擾
 
  雷電是一種主要的自然干擾源,雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電干擾的時(shí)域波形是疊加在一串隨機(jī)脈沖背景上的一個(gè)大尖峰脈沖。宇宙噪音是電離輻射產(chǎn)生的,在一天中不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動(dòng)情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會(huì)對(duì)通訊產(chǎn)生干擾,而雷電能量尖蜂脈沖可以對(duì)很多設(shè)備造成損壞,應(yīng)該加以避免或降低損壞程度,減少損失。
 
 ?。?)人為干擾
 
  電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導(dǎo)體中有電壓或電流的變化,即較大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導(dǎo)體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面,人們可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)特定功能,例如,無限通信、雷達(dá)或其他功能,另一方面,電子設(shè)備在工作時(shí),由于導(dǎo)體中的dv/dt或di/dt會(huì)產(chǎn)生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的,客觀上對(duì)電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在過程中會(huì)經(jīng)常有一些大型的設(shè)備(電機(jī)、 變頻器 )頻繁開關(guān),他們也會(huì)造成一些容性、感性的干擾,也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場合,肯定會(huì)有電磁干擾存在。數(shù)字脈沖電路就是一種典型的干擾源,隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電磁污染情況會(huì)越來越嚴(yán)重

2:解決各種干擾的方法

  首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑,這三要素缺少一個(gè),電磁兼容問題都不會(huì)存。因此要從這三要素入手。找出zui方便的解決辦法,一般干擾源和敏感源是沒辦法解決的,通常是從耦合路徑想辦法,也是zui常用的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環(huán)流zui為常見也zui為麻煩,現(xiàn)在以此為探討話題。
 
 ?。?)*種方法:所有現(xiàn)場設(shè)備不接地,使所有過程環(huán)路只有一個(gè)接地點(diǎn),不能形成回路,這種方法看似簡單。但實(shí)際應(yīng)用中往往很難實(shí)現(xiàn),因?yàn)槟承┰O(shè)備要求必須接地才能保證測量精度或人身安全,某些設(shè)備可能因?yàn)殚L期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。
 
 ?。?)第二種方法:使兩接地點(diǎn)的電勢相同(如圖1所示,使V1=V2),但由于接地的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響,這種方法其實(shí)在實(shí)際中也無法完做到。
 
  (3)第三種方法:在各個(gè)過程環(huán)節(jié)中使用,斷開過程環(huán)路,同時(shí) 又不影 響過程信號(hào)的正常傳輸,從而*解決地環(huán)路的問題

3:采用的*性

  在各個(gè)過程環(huán)路中使用信號(hào)隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現(xiàn)場帶隔離的變送器(部分設(shè)備可以做到),也可以用來實(shí)現(xiàn)。比較起來,用有以下優(yōu)點(diǎn):
 
  ·絕大部分情況,采用+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
 
  ·比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加*
 
  ·應(yīng)用靈活,而且它還有信號(hào)轉(zhuǎn)換和信號(hào)分配及接口轉(zhuǎn)換等功能,使用起來更加方便
 
  ·通常有單通道、雙通道、通道間相互*獨(dú)立,構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護(hù)更加方便
 

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