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泰華儀表信號隔離器特點及應用知識
發布時間:2019-4-15 10:32:36      點擊次數:191

在工業生產過程中實現監視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統和執行機構。工業現場一般需要采用兩線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,同時又要對輸入的電流信號進行采集、放大、運算、和進行抗干擾處理后,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。這類用于現場的配電設備即為信號隔離器。
  采用信號隔離器可解決多點接地形成“接地環路”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,可以解決由于導線存在電阻,電壓信號在遠距離傳輸時產生壓降,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,實現遠距離信號傳送。
  采用信號隔離器,可接收來自現場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,實現電源、輸入和輸出相互隔離。由現場傳感器、變送器傳遞過來的電流信號、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,方便現場數據的采集。信號隔離器能方便地應用于對現場儀表的各種信號進行調理,通過隔離,并轉換成工業計算機,DCS,PLC等能接受的標準信號或用戶指定的特殊信號,在工業測量系統、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。在工業生產過程中實現監視和控制需要用到各種各樣自動化儀表,控制系統及執行機構。構成系統后有時往往發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多點接地形成“接地環路”影響
  各種原因可能系統連接存在多點接地,這樣設備之間的信號參考點之間可能存在電勢差,從而形成“接地環路”造成信號傳輸過程中失真。


 

根據理論分析和實踐證明,在各個過程環路中使用信號隔離方法,斷開過程環路,同時又不影響過程信號的正常傳輸,從而比較徹底解決接地環路引起的信號失真問題。

 

2.2電磁干擾、高頻信號滲入影響
  在工業過程監控系統中,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工作不穩定、不正常。

解決電磁干擾,高頻信號滲入影響。實踐證明,在兩個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,防止誤動作和事故擴大
  信號遠距離傳輸時,當有雷擊浪涌或高電壓脈沖時,會造成有采樣設備(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行接觸測量。如果設備發生故障就會使患者觸電,導致重大事故的發生。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,進行雙重絕緣。在發電站、變電站等的監視設備中,為以防萬一,都備有雙重防護系統以提高安全性。針對自然災害發生的輸電線觸地、短路,雷電引起的共態大電流等現象,可以通過電氣絕緣的措施防止監視裝置發生誤動作以及破壞性事故發生。
  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,接線方便,它把DCS,PLC或顯示表提供的電源經隔離給二線制變送器配電,同時,二線制變送器產生的
  4-20mA信號經隔離輸入到DCS,PLC或顯示表。它特別適合于現場為二線制變送器,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合,如下圖。

 

二線制變送器

但是它有不足之處:
  1、隔離器相當于一個負載,經過隔離器在隔離兩端之間有一個不大于6V的壓降,因此它給二線制變送器的配電工作電壓會降低
  ,一般要求變送器12V供電能工作。
  例如:供電24V,RL=250Ω,當20mA時,供給二線制變送器的配電電壓UO≈24V-0.02xRL-6≥13V,這樣一般要求二線制變送器要在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,為0.2%-0.4%F.S左右,選用時要特別注意。
  3.2獨立供電型
  這是最為常用的配二線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。其特點是:
  1、傳輸精度高,達到0.1%F.S。
  2、接線方式靈活,可以接二線制變送器、三線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、一進二出信號分配器的應用
  在具體應用中,我們還會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,而且負載電阻之和很容易超過變送器的負載能力,還必須保證兩個負載信號之間參考點不一樣,如下圖。

 

  根據理論分析和實踐證明,在各個過程環路中使用信號解決以上問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。
  ②、導線越長,線阻的電壓降越大,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。
  ③、由于RFI/EMI的信號容易與電壓信號疊加,所以該連接易受無線射頻/電磁干擾。

 

  解決以上問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,變送器和各個接收設備間完全隔離。
  ②任一接收設備出現的故障不會影響整個環路及另一個
  接收設備。

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