更新時間:2022年12月05日
生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動化儀表、計(jì)算機(jī)及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數(shù)十伏的大信號,甚至還有高達(dá)數(shù)千伏、數(shù)百安培的信號要處理。
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)試中必須要解決的標(biāo)題。除了電磁屏蔽之外,解決各種設(shè)備儀表的“地”,即信號參考點(diǎn)的電位差,將成為嚴(yán)重課題。因?yàn)椴煌O(shè)備、儀表的信號要互傳互送,那就存在信號參考點(diǎn)標(biāo)題。換句話說,要使信號完整傳送,理想化的情況是所有設(shè)備儀表的信號有一個共同的參考點(diǎn),即共有一個“地”,查看中儀信號隔離器產(chǎn)品。
進(jìn)一步講,所有設(shè)備儀表信號的參考點(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“地”之間有差別。以示意圖一為例。
圖一 PLC與外接儀吐露體現(xiàn)意圖
圖中標(biāo)明有兩個現(xiàn)場設(shè)備1#、2#儀表向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現(xiàn)場設(shè)備3#、4#儀表發(fā)出信號。假定傳送信號均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個現(xiàn)場設(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,兩個現(xiàn)場設(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。同時體現(xiàn)錯誤的數(shù)據(jù)。
由此引起的標(biāo)題在現(xiàn)場調(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AB-PLC外接國內(nèi)某廠家手操器。AB-PLC的每個數(shù)據(jù)采集板由八個通道組成,八個通道共用一個12位A/D,模擬量經(jīng)過變換后由12個光耦隔離器實(shí)現(xiàn)與主機(jī)隔離。它的八個通道輸入之間沒有隔離,致使在輸入信號時,每個通道單獨(dú)輸入到采集板均正常。但是同時輸入兩個或多于兩個外部信號時,體現(xiàn)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試發(fā)動機(jī)各點(diǎn)溫度。同上述相似,僅測試一個點(diǎn)時正常。但是向主機(jī)接入兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上溫度信號時,體現(xiàn)的溫度值明顯錯誤。這兩種情況在使用隔離器后,都正常了。
信號隔離器之所以能起到這個作用,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。正是由于這個原因,也實(shí)現(xiàn)了輸入到PLC主機(jī)的多個外接設(shè)備儀表信號之間隔離,即它們之間沒隔離器件在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用。
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