維盛新儀隔離端子的抗干擾和應(yīng)用選擇與基本要求

1維盛新儀隔離端子的抗干擾和應(yīng)用選擇生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制中要用到多種自動化儀表、PLC及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),互相傳遞的既有微弱的毫伏小信號,又有數(shù)十伏大信號，甚至還有高達(dá)數(shù)千伏電壓、數(shù)百安培電流信號。從頻率上講，有直流低頻也有高頻脈沖。同時(shí)隨著通訊工具使用越來普遍，對講機(jī)、移動、傳呼機(jī)在調(diào)試現(xiàn)場隨處可見，它們的使用頻段大體在20MHz～1000MHz，帶來的電磁場強(qiáng)度從3V/M到10V/M,嚴(yán)重的能到30V/M。面對越來越惡劣的環(huán)境，以解決干擾接入的隔離端子必須到達(dá)二個(gè)根本要求。第一是解決各種設(shè)備、儀表“地〞之間的差，即信號參考點(diǎn)的電位差。第二個(gè)是電磁兼容。一．電氣隔離和電磁兼容―――隔離端子抗干擾的根本要求。1.電氣隔離的二個(gè)原那么不同設(shè)備儀表的、帶有不同共模的信號輸入到DCS、PLC等控制系統(tǒng)，如果不加處理而直接聯(lián)入，可能出現(xiàn)因信號具有“共模不同〞的干擾。所謂“共模不同〞主要指信號間的參考點(diǎn)電位差。隔離端子的輸入/輸出電氣隔離特性使它抑制共模信號的能力很強(qiáng)，它可以將帶有共模的信號經(jīng)過隔離輸出成為不含共模的信號。所以只要在每路外部信號和控制系統(tǒng)的采集板之間插入隔離端子就能解決這個(gè)問題。還有一種情況，要求一個(gè)信號既能向顯示儀表輸送信號，又能傳送給變頻器之類的設(shè)備。這時(shí)除了輸入和輸出隔離之外，要求二個(gè)輸出之間相互隔離以消除設(shè)備互擾。此時(shí)可以使用隔離式信號分配器，如圖一的WS15242。

圖一隔離式信號分配器應(yīng)用綜上所述，解決參考點(diǎn)電位差類型的干擾要遵循兩個(gè)原那么。第一：外部設(shè)備信號與中央處理系統(tǒng)〔例如PLC、DCS〕之間要進(jìn)行電氣隔離。第二：外部信號〔對系統(tǒng)的接口而言，無論是接收來的信號還是向外發(fā)出的信號〕之間要相互電氣隔離。系統(tǒng)安裝遵循了這兩個(gè)原那么就能完全克服由于參考點(diǎn)電位差引入的干擾。大多數(shù)隔離端子都要外加工作電源，一般為DC24V或AC220V。這個(gè)電源在為輸入、輸出部份供電時(shí)必須確保在電氣上與輸入/輸出兩個(gè)局部隔離。這種輸入/輸出/外加工作電源之間相互隔離的產(chǎn)品稱為全隔離隔離端子。從理論上講，這種供電方式不管隔離端子數(shù)量多少，均可用一臺電源供電。這樣的連接符合上述的二個(gè)原那么。2.電磁兼容根據(jù)國際電工委員會〔IEC〕定義，電磁兼容〔EMC:ElectromagneticCompatibility〕是電子設(shè)備的一種功能。電子設(shè)備在電磁環(huán)境中能完成其功能，而不產(chǎn)生不能容忍的干擾。按EMC標(biāo)準(zhǔn)，要求隔離端子到達(dá)：在電磁干擾環(huán)境中能正常工作，無性能降低或故障，保證精度、穩(wěn)定性等參數(shù)變化在規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí)隔離端子做為電磁騷擾源而產(chǎn)生的電磁強(qiáng)度也要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，減弱它對環(huán)境的電磁污染。國際電工委員會〔IEC〕在1997年和1999年發(fā)布了關(guān)于工業(yè)環(huán)境中的抗擾度試驗(yàn)、工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)作為電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)。我們國家也發(fā)布了與它等同的文件：GB/T17799.2-2003和GB17799.4-2001。歐盟CE也有同樣標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入歐盟市場的產(chǎn)品。這些文件也是隔離端子應(yīng)該到達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)。形成電磁干擾后果必須具備三個(gè)根本要素，即電磁騷擾源、耦合通道、敏感設(shè)備。電磁兼容EMC設(shè)計(jì)的任務(wù)就是減弱騷擾源能量、切斷耦合通道、提高設(shè)備對電磁干擾的抵抗能力。隔離端子的EMC也要從設(shè)計(jì)做起。由于它屬于處理信號的儀表，功率小，對外發(fā)射能量也低。在設(shè)計(jì)上只要稍加注意減弱產(chǎn)品對環(huán)境的電磁污染，“工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)〞比擬容易到達(dá)。它的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在提高對電磁騷擾的抵抗能力。圖二給出二種隔離端子在射頻調(diào)幅電磁場試驗(yàn)中輸出信號的變化情況，用以說明電磁兼容的重要性。

〔A〕

〔B〕圖二隔離端子在電磁干擾下的輸出信號(縱坐標(biāo)為電壓單位V)〔A〕EMC設(shè)計(jì)較為成功產(chǎn)品，變動范圍±5mV,最大±10mV.(B)設(shè)計(jì)存在缺陷出現(xiàn)300mV變化。二．應(yīng)用選擇1.依據(jù)接口選擇產(chǎn)品工業(yè)過程控制中最常見的信號是4-20mA﹑0-10V，壓力、溫度、流量等物理量要轉(zhuǎn)換成4-20mA﹑0-10V信號送計(jì)算機(jī)處理。將這些物理量轉(zhuǎn)換為4-20mA﹑0-10V信號的設(shè)備稱為變送器。圖三為隔離溫度變送器應(yīng)用連線圖。圖中Pt100是以電阻變化表達(dá)溫度變化的溫度傳感器，所以連接線的引線電阻會引入誤差。WS9050﹑WS2050這類變送器具有長線補(bǔ)償功能，可以消除引線電阻的誤差并有線性化功能，確保轉(zhuǎn)換精度。WS2050這類二線制變送器，它的電源與輸出共“地〞，沒有隔離。當(dāng)多個(gè)Pt100經(jīng)由多路WS2050輸送到PLC時(shí)，雖然輸出共用一個(gè)24V電源，只要輸出接到有共同參考點(diǎn)的模擬量輸入板，這種連接就符合本文上述指出的二個(gè)原那么。需要注意的是：多路WS2050接到不同的PLC就要使用各自的24V電源。急祖圖熱三知二種買隔離菊溫度續(xù)變送丹器閃限針對綢變送半器的慎隔離爪還有臣另一全種方育式，袖傳感稈器和辦變送采器為巾一體衛(wèi)而又稱必須悄放灘置在沫現(xiàn)場學(xué)指定炸地點(diǎn)質(zhì)。此哨時(shí)一毀般把曲隔離縣端子抓安置沖在中浮央控費(fèi)制室填機(jī)柜豎中，常由機(jī)媽柜中床的隔億離端徒子為亂現(xiàn)場超變送簡器配念送電錫源。蒼圖四訪給出烏了針陡對不厲同接餡口的得兩種杜產(chǎn)品遭連線戶圖。仰使用砍哪一吼種要所根據(jù)春PL朋C接昂口情劇況決鮮定。象秘圖宜四筆PL謹(jǐn)C兩檢種接臣口與潛隔離六配電聚連接棒示意好圖鄙掌現(xiàn)場屬調(diào)試嫩也會蹄出現(xiàn)悅儀表華和P窮LC巧接口先不匹薯配，撤發(fā)送滅設(shè)備堆為四寺線制染變送足器輸挑出4粗-2刮0m濃A，改而接乘收端籌4-屑20晌mA遼的接糧口為穗二線身回路葛供電親方式薄〔圖妖五中似24堤V電責(zé)源和鄙RL逝方式宗〕，仇假設(shè)直岸接連鉤接將喪造成儉電源付沖突攻。解子決方破法是絲采用材隔離尊端子貫將現(xiàn)密場的劍4-毛20絕mA任接收筋并隔既離，滅在隔級離端浮子內(nèi)姨部輸種出部削份安牛裝一宋個(gè)專聾用電銅路用涂以匹蟻配和飲PL爭C的執(zhí)二線僅回路或供電負(fù)接口今方式鋼。見回圖五江。這饑種隔部離端焦子也龜可以覆處理個(gè)0-柴10酬V，罵0-懂5A些AC緣等輸?shù)A入電向壓電淺流信闊號。

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