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一、保護下級的控制回路。

二、消弱環(huán)境噪聲對測試電路的影響。

三、抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設(shè)備的干擾；同時對下級設(shè)備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實防護。

KLG系列導(dǎo)軌結(jié)構(gòu),易于安裝,可有效的隔離：輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動干擾。

1、隔離器

工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負載能力并保證連接同一信號的儀表之間互不干擾,提高電氣安全性能。需要將輸入的電壓、電流或頻率、電阻等信號進行采集、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,安全的送給二次儀表或plc\dcs使用。

2、配電器

工業(yè)現(xiàn)場一般需要采用兩線制傳輸方式,既要為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。

3、安全柵

一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場（如燃氣公司和化工廠）不但需要兩線制傳輸,既提供配電電源又有信號隔離功能,同時還需要具有安全火花防爆的性能,可靠地遏制電源功率、防止電源、信號及地之間的點火,限流、降壓雙重限制信號及電源回路,把進入危險場所的能量限制在安全定額范圍內(nèi)。

信號隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間,所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能,同時要使隔離器輸入輸出模式（電壓型、電流型、環(huán)路供電型等）適應(yīng)前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑總線通訊功能等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能,例如噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān),這些需要使用者慎選�？傊�,適用、可靠、產(chǎn)品性價比是選擇隔離器的主要原則。

由于生產(chǎn)廠家不同,對隔離器的生產(chǎn)工藝、接線定義也不都相同,但使用場合基本相同,所以對產(chǎn)品的防護要求及維護基本相同。

1、使用前應(yīng)詳細閱讀說明書。

2、作為信號隔離使用時,應(yīng)將輸入端串入環(huán)路電路中,輸出端接取樣回路。

3、作為隔離配電使用時,應(yīng)將輸入端并入電源電路中,輸出端接變送器。

4、若不正常工作應(yīng)先檢查接線是否正確,注意電源有無及極性反正。

1、地環(huán)流干擾

在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種 自動化 儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu),他們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、毫安級的小信號；又有幾十伏,數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號；既有低頻直流信號,也有高頻脈沖信號等等,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)這種情況除了每個儀器、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響,還有一個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；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)備之間的參考點之間存在電勢差（也就是各設(shè)備的共地點不同）因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)流”問題是在系統(tǒng)處理信號過程中必須解決的問題。

2、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。雷電干擾的時域波形是疊加在一串隨機脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。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情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會對通訊產(chǎn)生干擾,而雷電能量尖蜂脈沖可以對很多設(shè)備造成損壞,應(yīng)該加以避免或降低損壞程度,減少損失。

3、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實現(xiàn)特定功能,例如,無限通信、雷達或其他功能,另一方面,電子設(shè)備在工作時,由于導(dǎo)體中的dv/dt或di/dt會產(chǎn)生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的,客觀上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過程中會經(jīng)常有一些大型的設(shè)備（電機、 變頻器 ）頻繁開關(guān),他們也會造成一些容性、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,電磁污染情況會越來越嚴(yán)重。

在各個過程環(huán)路中使用信號隔離器辦法可以用DCS或 PLC 等隔離卡件或者現(xiàn)場帶的隔離的變送器（部分設(shè)備可以做到）,也可以用信號隔離器來實現(xiàn)。比較起來,用信號隔離器有以下優(yōu)點：

絕大部分情況,采用信號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜

信號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優(yōu)越

信號隔離器應(yīng)用靈活,而且它還有信號轉(zhuǎn)換和信號分配及接口轉(zhuǎn)換等功能,使用起來更加方便

信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立、構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護更加方便。

經(jīng)典案例可以說明信號隔離的重要性：某大型公司的生產(chǎn)線調(diào)試中�？刂葡到y(tǒng)的信號輸入板有八個通道,八個通道共用一個A/D轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過變換后,由光電耦合元件實現(xiàn)與主機電路的隔離。但它的八個通道輸入之間并沒有隔離,八個通道輸入信號每個單獨接入控制系統(tǒng)均正常,接入多于兩個外部信號時,控制系統(tǒng)顯示數(shù)字亂跳,故障無法排除。

又如某鍋爐控制系統(tǒng)檢測鍋爐各點溫度,使用K分度熱電偶作為傳感器,同上述相似,僅檢測一點均正常,但是向控制系統(tǒng)接入兩點以上熱電偶時,控制系統(tǒng)顯示的溫度明顯錯誤。

原因如下：兩個現(xiàn)場儀表(A,B)向控制系統(tǒng)傳送信號以及控制系統(tǒng)向兩臺現(xiàn)場儀表發(fā)出信號。假定傳送的均為1～5VDC信號。理想情況,控制系統(tǒng)及兩個現(xiàn)場儀表“地”電位完全相等,傳送過程中又沒有其他干擾,從控制系統(tǒng)輸入來看,接收的信號正確。但實際上現(xiàn)場儀表不可能做到地電位完全相等,通常存在“地”電位差,若A儀表“地”與控制系統(tǒng)"地"同電位,B儀表比它們的“地”電位高0.1V,A儀表傳送給控制系統(tǒng)的信號為1～5VDC,而B儀表傳送給控制系統(tǒng)的信號則為1.1～5.1VDC,這樣控制系統(tǒng)的誤差就產(chǎn)生了。同時A、B儀表的“地”線在控制系統(tǒng)處匯合聯(lián)接。將0.1V電壓加在控制系統(tǒng)的地線上,有可能損壞控制系統(tǒng)的局部器件,同時在控制系統(tǒng)上顯示錯誤數(shù)據(jù)。由此引起了上述現(xiàn)場調(diào)試中出現(xiàn)的問題,這兩種情況在接入隔離器后均完全正常。

隔離器之所以能起到這個作用,就是它具有使輸入/輸出/電源在電氣上完全隔離的功能,即在輸入/輸出/電源之間沒有公共的“地”。輸入信號無論是否受到接“地”的干擾,經(jīng)隔離處理后的輸出信號“地”與現(xiàn)場儀表“地”完全隔離沒關(guān)系。正是由于這個原因,實現(xiàn)了輸入到控制系統(tǒng)輸入板的多個現(xiàn)場儀表信號之間隔離,消除了這些信號之間“地”的聯(lián)系。

由于隔離器的工作電源是為隔離器的輸入、輸出兩部份同時供電,要保證隔離器輸入/輸出信號隔離,也必須確保隔離器的工作電源在電氣上與這兩個部分完全隔離。這種輸入/輸出/電源之間相互隔離的隔離器常稱為三隔離或全隔離隔離器。 這種供電方式,在供電電源功率許可的情況下無論隔離器數(shù)量多少,均可使用一臺電源供電,不會產(chǎn)生相互干擾。若隔離器的工作電源沒有與隔離器的輸入/輸出部分隔離,嚴(yán)格地說隔離器的輸入/輸出信號也沒有被隔離,因為隔離器的輸入/輸出信號“地”可以通過工作電源連接到一起。

以上敘述了信號輸入的隔離情況,同樣在控制系統(tǒng)向現(xiàn)場儀表傳輸信號時也存在類似的問題。采用三隔離隔離器就可以解決這樣的問題。

目前市面上充斥著各種各樣的隔離器,無論這些產(chǎn)品的外形、顏色怎么樣。就隔離技術(shù)來說,目前隔離技術(shù)主要有磁隔離和光隔離兩大類。從技術(shù)難度來看,磁隔離比光隔離技術(shù)復(fù)雜、難度更高。但是,采用磁隔離技術(shù),產(chǎn)品設(shè)計可以根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的要求選用合適的產(chǎn)品設(shè)計方案,在產(chǎn)品的線性、精度、功耗等技術(shù)指標(biāo)上可以根據(jù)產(chǎn)品的要求靈活設(shè)計實現(xiàn)要求。而對于光隔離的產(chǎn)品,在產(chǎn)品的線性、精度、功耗等方面只能依賴元器件廠家所提供光隔離元器件的技術(shù)指標(biāo)。產(chǎn)品設(shè)計人員為達到一些技術(shù)指標(biāo)可以使用的手段很少,也不可能超過廠家提供的元器件技術(shù)指標(biāo)。另外,光隔離的功耗較大,導(dǎo)致產(chǎn)品的總功耗大、發(fā)熱量大,產(chǎn)品的精度、功耗、穩(wěn)定性與磁隔離產(chǎn)品相比都有較大的差距。光隔離元器件也不能應(yīng)用于無源隔離。總的來講,磁隔離比光隔離更具有先進性。

隔離器的選型應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場儀表、控制系統(tǒng)或二次儀表的接口進行,目前自動化行業(yè)輸入/輸出信號的標(biāo)準(zhǔn)為：4～20mADC或者1～5VDC,當(dāng)然也有一些特殊的輸入/輸出信號。

我們公司將隔離器按照儀器儀表的接口分為：信號隔離類；一入多出隔離類；配電類；一入多出配電類；溫度隔離變送類；無源隔離類；二線制隔離類；二線制配電類；二線制溫度隔離變送類等類型。

在這些產(chǎn)品類型中,用戶可以根據(jù)據(jù)現(xiàn)場儀表、控制系統(tǒng)或二次儀表的接口自由的選用。

在隔離器選型時除了要確定隔離器的功能、適應(yīng)前后端接口外,還有精度、輸出紋波、溫度漂移、功耗、響應(yīng)時間等許多參數(shù)需要用戶謹慎選擇。

精度

隔離器的精度是非常重要的參數(shù),精度的高低直接關(guān)系到隔離器能否正常使用。隔離器的精度體現(xiàn)了隔離器的設(shè)計、制造水平。我們公司的生產(chǎn)的隔離器除小信號、小量程等特殊輸入信號的隔離變送器精度為±0.2%以外,其余的精度均為±0.1%。用戶在選用時應(yīng)該選用精度高的產(chǎn)品。

輸出紋波

對隔離器精度產(chǎn)生影響的參數(shù)還有輸出紋波。輸出紋波的產(chǎn)生是由于隔離器使用DC/DC電路對隔離器的工作電源進行隔離給隔離器內(nèi)部電路供電,輸入信號也要先使用DC/DC電路調(diào)制成交流信號然后經(jīng)過隔離部分電路進行信號隔離,隔離后的信號經(jīng)解調(diào)后再轉(zhuǎn)換成直流信號輸出。以CPU為核心的隔離器也存在脈沖信號。隔離器內(nèi)部存在的這種高頻的交流分量,就是產(chǎn)生輸出紋波的原因。這些高頻的交流分量它們的頻率一般都有幾百KHZ、諧波較多,對信號的污染很難完全清除。如果輸出紋波較高,控制系統(tǒng)模擬量輸入模板采集到信號的誤差就大,對于高速輸入的模擬量輸入模板更是如此。所以選擇隔離器時應(yīng)要求輸出紋波的峰-峰值越小越好。我們公司的各種系列隔離器均采用高效的濾波電路,較好的抑制了輸出紋波。我們公司隔離器的輸出紋波指標(biāo)是：輸出紋波峰-峰值小于10mV或者小于16μA,這個指標(biāo)已經(jīng)達到目前世界一流產(chǎn)品的水平。用戶在選用時應(yīng)該選用紋波小的產(chǎn)品。

溫度漂移

溫度漂移是由于隔離器工作時產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致隔離器內(nèi)所使用的電子元器件性能指標(biāo)下降造成隔離器的輸出值發(fā)生變化。選擇隔離器時應(yīng)要求溫度漂移的值越小越好。為了防止溫度漂移,我們公司對隔離器產(chǎn)品進行了低功耗、微功耗設(shè)計,使得隔離器工作時本身的發(fā)熱量很小甚至于不發(fā)熱,這樣就能防止因產(chǎn)品工作時發(fā)熱引起所使用元器件的性能指標(biāo)下降,防止造成溫度漂移。我們公司隔離器的溫度漂移指標(biāo)是：±0.015%/℃以下。用戶在選用時應(yīng)該選用溫度漂移小的產(chǎn)品。

低功耗

功耗是指隔離器工作時所消耗的電能。它涉及到產(chǎn)品在工作時的發(fā)熱量,這個參數(shù)與隔離器的使用壽命、可靠性和隔離器的外形、安裝方式都有密切的關(guān)系。在選用隔離器時應(yīng)選擇功耗低的產(chǎn)品。我們公司在隔離器的電路設(shè)計上采用了多項獲得國家發(fā)明專利的新技術(shù),這些新技術(shù)是：輸出部分可以根據(jù)負載的大小動態(tài)調(diào)整輸出功率的自適應(yīng)負載技術(shù)；隔離部分的電流互感功率補償技術(shù)；電源部分的參數(shù)式開關(guān)穩(wěn)壓電源技術(shù)。目前我們公司隔離器的功耗只有目前世界一流品牌產(chǎn)品功耗的一半以下。

若產(chǎn)品的功耗大,在產(chǎn)品工作時產(chǎn)生的熱量就大,造成產(chǎn)品殼體內(nèi)的溫度高。組成產(chǎn)品的電子元器件長期的處于高溫環(huán)境下,會導(dǎo)致運算放大器參數(shù)蛻變﹑電阻阻值變化﹑電容漏電增大等。這些問題將使產(chǎn)品性能下降,甚至導(dǎo)致產(chǎn)品故障、失效。

沒有低功耗設(shè)計的保證,產(chǎn)品就不可能做到隔離器的超薄型、小型化、端子化。我們公司推出了國內(nèi)最薄的低功耗MZ系列產(chǎn)品、微功耗的MZ二線制系列產(chǎn)品和無源系列產(chǎn)品。目前國內(nèi)的主流產(chǎn)品厚度一般都在20mm～30mm之間,國外最新產(chǎn)品的厚度為6.0mm。我們公司的MZ系列產(chǎn)品達到了國外最新產(chǎn)品的水平,產(chǎn)品的單臺厚度為6.2mm,并允許密集安裝,可直接當(dāng)端子使用。

為了節(jié)約控制系統(tǒng)的控制柜、電源、接線端子、連接線和人工成本等工程費用,用戶在選用時應(yīng)該選用低功耗的產(chǎn)品。

響應(yīng)時間

響應(yīng)時間是指產(chǎn)品的輸入量發(fā)生變化到產(chǎn)品的輸出量正確的將變化量反映的輸出上的時間。響應(yīng)時間越短,就能夠越真實的正確反映出輸入量的變化,有效的監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程。在選擇隔離器時響應(yīng)時間要求越短越好。我們公司產(chǎn)品的響應(yīng)時間為：0～90%滿量程小于1s,這個指標(biāo)達到了目前國際主流產(chǎn)品的水平。用戶在選用時應(yīng)該選用響應(yīng)時間小的產(chǎn)品。

綜上所述,工業(yè)過程控制系統(tǒng)選擇隔離器的原則就是：產(chǎn)品應(yīng)是輸入-輸出-電源三隔離的；隔離方式應(yīng)是電磁隔離的；應(yīng)該按照所用地點的儀表接口對應(yīng)的選出所需要的隔離器；選擇隔離器時應(yīng)選用：高精度、低功耗、低溫漂、低紋波、快速響應(yīng)和小型化的隔離器。