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    泰華儀表信號隔離器特點(diǎn)及應用知識
    發(fā)布時(shí)間:2020/7/8 17:07:49      點(diǎn)擊次數:2605

    在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現監視和控制需要用到各種自動(dòng)化儀表、控制系統和執行機構。工業(yè)現場(chǎng)一般需要采用兩線(xiàn)制傳輸方式的配電器,既要為諸如壓力變送器、溫度變送器等一次儀表提供24V配電電源,同時(shí)又要對輸入的電流信號進(jìn)行采集、放大、運算、和進(jìn)行抗干擾處理后,再輸出隔離的電流和電壓信號,供后面的二次儀表或其它儀表使用。這類(lèi)用于現場(chǎng)的配電設備即為信號隔離器。
      采用信號隔離器可解決多點(diǎn)接地形成“接地環(huán)路”影響,和解決電磁干擾、高頻信號滲入影響,且信號隔離器有一定的隔離功能,在很大范圍內,可有效的保護后級設備不受雷擊和浪涌的侵害。
      采用信號隔離器,可以解決由于導線(xiàn)存在電阻,電壓信號在遠距離傳輸時(shí)產(chǎn)生壓降,造成信號失真。信號隔離器可以將電壓信號轉化成為電流信號,實(shí)現遠距離信號傳送。
      采用信號隔離器,可接收來(lái)自現場(chǎng)的標準或非標準模擬信號輸入,以標準信號形式輸出到控制室或DCS,實(shí)現電源、輸入和輸出相互隔離。由現場(chǎng)傳感器、變送器傳遞過(guò)來(lái)的電流信號、毫伏小信號或一些特殊信號不能直接采樣,需要把這些信號轉化為一定范圍的電壓信號,方便現場(chǎng)數據的采集。信號隔離器能方便地應用于對現場(chǎng)儀表的各種信號進(jìn)行調理,通過(guò)隔離,并轉換成工業(yè)計算機,DCS,PLC等能接受的標準信號或用戶(hù)指定的特殊信號,在工業(yè)測量系統、醫療電子設備、電力設備等方面被廣泛應用。
      信號隔離器可以接收來(lái)自溫度傳感器/變送器、壓力傳感器/變送器、液位傳感器/變送器、濕度傳感器/變送器、流量傳感器/變送器、氣敏傳感器/變送器、光敏傳感器/變送器等等傳感器/變送器的信號。
      下面是信號隔離器的一般應用:

     


      二、干擾產(chǎn)生的原因及解決方法
      泰華儀表的信號隔離器,就是輸入與輸出之間電氣絕緣的放大器。在測量設備、醫療電子設備、電力設備等方面被廣泛應用。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現監視和控制需要用到各種各樣自動(dòng)化儀表,控制系統及執行機構。構成系統后有時(shí)往往發(fā)現在儀表和設備這間信號傳輸互相干擾,造成系統不穩定甚至誤操作。出
      現這些情況除了每個(gè)儀表、設備本身性能原因如抗電磁干擾影響性能差外,主要還有其它原因。
      2.1多點(diǎn)接地形成“接地環(huán)路”影響
      各種原因可能系統連接存在多點(diǎn)接地,這樣設備之間的信號參考點(diǎn)之間可能存在電勢差,從而形成“接地環(huán)路”造成信號傳輸過(guò)程中失真。


     

    根據理論分析和實(shí)踐證明,在各個(gè)過(guò)程環(huán)路中使用信號隔離方法,斷開(kāi)過(guò)程環(huán)路,同時(shí)又不影響過(guò)程信號的正常傳輸,從而比較徹底解決接地環(huán)路引起的信號失真問(wèn)題。

     

    2.2電磁干擾、高頻信號滲入影響
      在工業(yè)過(guò)程監控系統中,常常碰到測量信號不穩定的情況。一、電磁干擾引起;二、可能高頻信號滲入。
      如果電流信號輸出控制變頻器,變頻器高頻滲入信號中,這樣常常碰到控制使變頻器和閥門(mén)工作不穩定、不正常。

    解決電磁干擾,高頻信號滲入影響。實(shí)踐證明,在兩個(gè)設備信號連接之間加適當的隔離器是最有效的方法之一。

     

    2.3設備保護,保護安全,防止誤動(dòng)作和事故擴大
      信號遠距離傳輸時(shí),當有雷擊浪涌或高電壓脈沖時(shí),會(huì )造成有采樣設備(DCS、PLC、IPC機等貴重設備)損壞。采用隔離器,有一定隔離耐壓,這樣就有效保護采樣設備。醫療電子設備中往往利用傳感器對患者進(jìn)行接觸測量。如果設備發(fā)生故障就會(huì )使患者觸電,導致重大事故的發(fā)生。因此除了電源輸入部分的基本絕緣外,與患者接觸的探頭部分以及內部電路也需要采取絕緣措施,進(jìn)行雙重絕緣。在發(fā)電站、變電站等的監視設備中,為以防萬(wàn)一,都備有雙重防護系統以提高安全性。針對自然災害發(fā)生的輸電線(xiàn)觸地、短路,雷電引起的共態(tài)大電流等現象,可以通過(guò)電氣絕緣的措施防止監視裝置發(fā)生誤動(dòng)作以及破壞性事故發(fā)生。
      三、信號隔離器的應用
      信號隔離器的品種較多,從輸入通道數來(lái)分有單路,雙路,三路,四路以及一路輸入,二、三、四路輸出信號分配功能的品種。從供電方式來(lái)分又分為回路供電型和獨立供電型。
      3.1回路供電型
      輸入輸出均為二線(xiàn),接線(xiàn)方便,它把DCS,PLC或顯示表提供的電源經(jīng)隔離給二線(xiàn)制變送器配電,同時(shí),二線(xiàn)制變送器產(chǎn)生的
      4-20mA信號經(jīng)隔離輸入到DCS,PLC或顯示表。它特別適合于現場(chǎng)為二線(xiàn)制變送器,需要隔離輸入到DCS,PLC系統或顯示儀表,而輸入設備的輸入卡具有內部供電功能的場(chǎng)合,如下圖。

     

    二線(xiàn)制變送器

    但是它有不足之處:
      1、隔離器相當于一個(gè)負載,經(jīng)過(guò)隔離器在隔離兩端之間有一個(gè)不大于6V的壓降,因此它給二線(xiàn)制變送器的配電工作電壓會(huì )降低
      ,一般要求變送器12V供電能工作。
      例如:供電24V,RL=250Ω,當20mA時(shí),供給二線(xiàn)制變送器的配電電壓UO≈24V-0.02xRL-6≥13V,這樣一般要求二線(xiàn)制變送器要在12V電壓下能正常工作。
      2、傳輸精度相對于獨立供電的隔離器要差一點(diǎn),為0.2%-0.4%F.S左右,選用時(shí)要特別注意。
      3.2獨立供電型
      這是最為常用的配二線(xiàn)制變送器的配電隔離器,它需要對隔離器獨立供電,如下圖所示。其特點(diǎn)是:
      1、傳輸精度高,達到0.1%F.S。
      2、接線(xiàn)方式靈活,可以接二線(xiàn)制變送器、三線(xiàn)制變送器或電流源信號,使用靈活方便。
      3、電源、輸入、輸出之間完全隔離,保證高抗干擾性能。

     


      四、一進(jìn)二出信號分配器的應用
      在具體應用中,我們還會(huì )經(jīng)常遇到將一個(gè)變送器信號接入兩個(gè)或兩個(gè)以上接收裝置的情況,若采用串聯(lián)環(huán)路,則環(huán)路中任一處開(kāi)路都會(huì )造成整個(gè)環(huán)路上的儀表無(wú)信號,而且負載電阻之和很容易超過(guò)變送器的負載能力,還必須保證兩個(gè)負載信號之間參考點(diǎn)不一樣,如下圖。


     


      根據理論分析和實(shí)踐證明,在各個(gè)過(guò)程環(huán)路中使用信號解決以上問(wèn)題的最理想方案是使用信號分配器。把一路輸入轉換成隔離二路輸出,精度高、隔離能力強,如下圖。
      ①、通過(guò)串聯(lián)電阻取電壓信號方法是以假定接收設備的輸入阻抗無(wú)窮大為前提的,所以接收設備的輸入阻抗必然對信號的測量產(chǎn)生誤差,而且,并聯(lián)設備數目越多,誤差越大。
      ②、導線(xiàn)越長(cháng),線(xiàn)阻的電壓降越大,對實(shí)際電壓信號的影響也越大,因此,信號傳輸距離不能太長(cháng)。
      ③、由于RFI/EMI的信號容易與電壓信號疊加,所以該連接易受無(wú)線(xiàn)射頻/電磁干擾。


     


      解決以上問(wèn)題的最理想方案是使用信號分配器。把一路輸入轉換成隔離二路輸出,精度高、隔離能力強,如下圖。
      ①兩輸出信號既可相同也可不同,變送器和各個(gè)接收設備間完全隔離。
      ②任一接收設備出現的故障不會(huì )影響整個(gè)環(huán)路及另一個(gè)
      接收設備。


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