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隔離器件在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用
生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。過程中的信號(hào)既有微弱到毫伏級(jí)的小信號(hào),又有數(shù)十伏的大信號(hào)，甚至還有高達(dá)數(shù)千伏、數(shù)百安培的信號(hào)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(shè)備儀表間的互相干擾就成為系統(tǒng)調(diào)試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設(shè)備儀表的“地”，即信號(hào)參考點(diǎn)的電位差，將成為重要課題。因?yàn)椴煌O(shè)備、儀表的信號(hào)要互傳互送，那就存在信號(hào)參考點(diǎn)問題。換句話說，要使信號(hào)完整傳送，理想化的情況是所有設(shè)備儀表的信號(hào)有一個(gè)共同的參考點(diǎn)，即共有一個(gè)“地”。進(jìn)一步講，所有設(shè)備儀表信號(hào)的參考點(diǎn)之間電位差為“零”。但是在實(shí)際環(huán)境中，這一點(diǎn)幾乎是不可能的，這里面除了各個(gè)設(shè)備儀表“地”之間的連線電阻產(chǎn)生的電壓降之外，尚 有各種設(shè)備儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同，以及導(dǎo)線接點(diǎn)經(jīng)受風(fēng)吹雨淋導(dǎo)致接點(diǎn)質(zhì)量下降等諸多因素，致使各個(gè)“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(biāo)明有兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號(hào)以及PLC向兩臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備3＃、4＃儀表發(fā)出信號(hào)。假定傳送信號(hào)均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)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(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設(shè)備“地”與PLC“地”同電位，2#設(shè)備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設(shè)備給PLC的信號(hào)為0-10V，而2#設(shè)備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產(chǎn)生了.同時(shí)1#、2#設(shè)備的“地”線在PLC匯合聯(lián)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(shí)顯示錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。由此引起的問題在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中屢有出現(xiàn)。例如某大型建材公司生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)使用美國(guó)AB-PLC外接國(guó)內(nèi)某廠家手操器。AB-PLC的每個(gè)數(shù)據(jù)采集板由八個(gè)通道組成，八個(gè)通道共用一個(gè)12位A/D，模擬量經(jīng)過變換后由12個(gè)光耦隔離器實(shí)現(xiàn)與主機(jī)隔離。它的八個(gè)通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號(hào)時(shí)，每個(gè)通道單獨(dú)輸入到采集板均正常。但是同時(shí)輸入兩個(gè)或多于兩個(gè)外部信號(hào)時(shí)，顯示數(shù)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(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)各點(diǎn)溫度。同上述相似，僅測(cè)試一個(gè)點(diǎn)時(shí)正常。但是向主機(jī)接入兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上溫度信號(hào)時(shí)，顯示的溫度值明顯錯(cuò)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(gè)作用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點(diǎn)。換句話講，輸入/輸出之間沒有共同“地”，外來信號(hào)不管是0-10V，或帶著共模干擾電壓的0-10V經(jīng)隔離后均為0-10V。即隔離后新建立的“地”與外部設(shè)備儀表“地”沒關(guān)系。正是由于這個(gè)原因，也實(shí)現(xiàn)了輸入到PLC主機(jī)的多個(gè)外接設(shè)備儀表信號(hào)之間隔離，即它們之間沒有“地”的關(guān)系。
上面談了輸入信號(hào)和PLC信號(hào)的隔離，同樣PLC向外部設(shè)備輸出信號(hào)也有類似現(xiàn)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(zhuǎn)換器的產(chǎn)品型號(hào)是WS1521、WS1522。
1．不管PLC向外部設(shè)備儀表發(fā)送信號(hào)，還是外部設(shè)備儀表向其他設(shè)備發(fā)送信號(hào)，有一種情況經(jīng)常遇到：要求一個(gè)信號(hào)即能向顯示儀表輸送信號(hào)，又能傳送給諸如變頻器之類的設(shè)備。這就有可能在兩個(gè)設(shè)備之間產(chǎn)生干擾，若要徹底解決干擾問題，推薦使用隔離式信號(hào)分配器，它的二個(gè)輸出之間也是隔離的。它能實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與外部設(shè)備隔離，同時(shí)實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)設(shè)備之間隔離。如圖二。
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