隔離變送器

隔離變送器的寫法

隔離變送器介紹

簡單地講，隔離變送器是將一個信號隔離變送成另一個信號的電氣器件

作用

工業(yè)信號為什么要隔離？由于工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境條件是很復(fù)雜的，各種干擾（天體放電干擾、電暈電火花放電干擾、電氣設(shè)備頻率干擾、感應(yīng)干擾）通過不同的耦合方式（電容耦合、電磁耦合、共阻抗耦合、漏電流耦合）進入測量系統(tǒng)，使測量結(jié)果偏離準(zhǔn)確值，嚴(yán)重時會讓測量系統(tǒng)不能工作，因此要對工業(yè)信號進行干擾抑制，也就是采取隔離措施，隔離器就派上用場了。

原理

生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動化儀表、計算機及相應(yīng)執(zhí)行機構(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、有直流低頻范圍的，也有高頻/脈沖尖峰的信號，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”（即信號參考點的電位差）將成為重要課題。

因為不同設(shè)備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題。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，即共有一個“地”。進一步講，所有設(shè)備儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環(huán)境中，這一點幾乎是不可能的，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)線接點經(jīng)受風(fēng)吹雨淋導(dǎo)致接點質(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。

圖中標(biāo)明有兩個現(xiàn)場設(shè)備1＃、2＃向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現(xiàn)場設(shè)備3＃、4＃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?！暗亍彪娢煌耆嗟龋瑐魉瓦^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。同時顯示錯誤的數(shù)據(jù)。由此引起的問題在現(xiàn)場調(diào)試中屢有出現(xiàn)。例如PLC的每個數(shù)據(jù)采集板由多個通道組成，多個通道共用一個12位A/D，模擬量經(jīng)過變換后由12個光耦隔離器實現(xiàn)與主機隔離。它的多個通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號時，每個通道單獨輸入到采集板均正常。但是同時輸入多個外部信號時，顯示數(shù)字亂跳故障無法排除。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作用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。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，也實現(xiàn)了輸入到PLC主機的多個外接設(shè)備儀表信號之間隔離，即它們之間沒有“地”的關(guān)系。

上面談了輸入信號和PLC信號的隔離，同樣PLC向外部設(shè)備輸出信號也有類似現(xiàn)象問題。顯然采用隔離器就能解決問題。

不管PLC向外部設(shè)備儀表發(fā)送信號，還是外部設(shè)備儀表向其他設(shè)備發(fā)送信號，有一種情況經(jīng)常遇到：要求一個信號即能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給諸如變頻器之類的設(shè)備。這就有可能在兩個設(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分配器，它的二個輸出之間也是隔離的。它能實現(xiàn)輸入信號與外部設(shè)備隔離，同時實現(xiàn)接收信號設(shè)備之間隔離。

要點

現(xiàn)在世面上隔離變送器種類繁多，為方便廣大用戶選型，現(xiàn)將選型要點總結(jié)如下：

、明白自己輸入隔離器的信號是個什么特征，隔離器的輸入信號一般都是電量信號，但電量信號也有不同，比如有直流也有交流，有電流也有電壓，有頻率也有功率，有熱電偶也有熱電阻，有大信號也有小信號。像深圳科立恒公司就有全系列的隔離變送器，有專門用來隔離模擬信號的CSP系列和SC-VA系列隔離器，也有專門用來處理電量電力信號的KCE、CA/CV系列隔離轉(zhuǎn)換器。

第二、明白自己的信號輸出要求，一般輸出信號是上PLC、DCS或儀表等器件，那么隔離器的輸出信號一定要和這些器件的輸入信號相匹配。常見的輸出信號有4-20mA，0-20mA，0-10V，1-5V等模擬信號。還要清楚輸出信號的回路數(shù)，像深圳科立恒公司的SC-VA可以兩路輸出。

第三、明白自己所能提供的電源，隔離變送器一般都需要電源（雖然有無源式的隔離器，但所謂的無源都是假無源，只是在隔離器內(nèi)部取了輸入信號來驅(qū)動隔離器工作而已），常用的工作電源有24Vdc、220Vac，不常用的電源有12Vdc、15Vdc、48Vdc、110Vac等。

第四、安裝方式：隔離器一般采用導(dǎo)軌安裝，接線采用端子接線式，安裝在機柜中。

第五、精度要求：深圳科立恒公司高精度產(chǎn)品：CSP系列、CS-VA系列、CA/CV系列產(chǎn)品，精度是0.1級和0.2級；較高精度產(chǎn)品：KCE系列產(chǎn)品，精度是0.2級和0.5級。

第六、場合要求，比如說電力系統(tǒng)就得用CA/CV系列產(chǎn)品，其他產(chǎn)品就不是很適合。

第七、尺寸要求，隔離變送設(shè)計日趨小型化，小型化的目的就是少占空間。當(dāng)然應(yīng)該允許用戶密集安裝，密集安裝則存在散熱問題，那么必須降低內(nèi)部功耗。所以內(nèi)部功耗的數(shù)值在選用時也應(yīng)注意。深圳科立恒公司的SC/VA，KCE系列產(chǎn)品都是薄身結(jié)構(gòu)、低功耗設(shè)計。

現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了許多以CPU為核心的隔離端子，具有現(xiàn)場可編程功能，有很高的靈活性，對顧客來講可以減少庫存數(shù)量,降低資金積壓，以CPU為核心的隔離端子必將成為這個領(lǐng)域主流。深圳科立恒公司的SC-VA就是這樣的產(chǎn)品，薄身結(jié)構(gòu)、低功耗設(shè)計、輸入輸出信號現(xiàn)場可編程設(shè)置（撥動開關(guān)）、使用新型電源：20-265V，不分交直流。這些優(yōu)點贏得了廣大使用商和經(jīng)銷商的廣泛青睞。

電路圖

如圖所示，該電路采用隔離放大器ISO122和隔離電源722作為輸入端的隔離，經(jīng)XTR110變換放大為電流傳輸，因此有著很好的抗干擾性能。