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出產(chǎn)過程監(jiān)督和控制中要用到多種自動化儀表、面臨越來越惡劣的環(huán)境，為解決干擾，儀表接進的隔離端子必需達到兩個基本要求：第一是解決各種設(shè)備、儀表"地"之間的差，即信號參考點的電位差；第二是電磁兼容。 一 電氣隔離和電磁兼容--隔離端子抗干擾的基本要求 1. 電氣隔離的兩個原則 不同設(shè)備儀表的、帶有不同共模的信號輸進到DCS、PLC等控制系統(tǒng)，如果不加處理而直接聯(lián)進，可能泛起因信號具有"共模不同"的干擾。所謂"共模不同"主要指信號間的參考點電位差。隔離端子的輸進/輸出電氣隔離特性使它按捺共模信號的能力很強，它可將帶有共模的信號經(jīng)由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)的采集板之間插進隔離端子就能解決這個標(biāo)題題目。 還有一種情況，要求一個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。這時除了輸進和輸出隔離之外，要求2個輸出之間相互隔離以消除設(shè)備互擾。此時可使用隔離式信號分配器，如圖1的WS15242。 
綜上所述，解決參考點電位差類型的干擾要遵循兩個原則。第一：外部設(shè)備信號與中央處理系統(tǒng)(例如PLC、DCS)之間要進行電氣隔離。 第二：外部信號(對系統(tǒng)的接口而言，不管是接收來的信號仍是向外發(fā)出的信號)之間要相互電氣隔離。系統(tǒng)安裝遵循了這兩個原則，就能完全克服因為參考點電位差引進的干擾。 大多數(shù)隔離端子都要外加工作電源，一般為DC 24V或AC 220V。這個電源在為輸進、輸出部門供電時必需確保在電氣上與輸進/輸出兩個部門隔離。這種輸進/輸出/外加工作電源之間相互隔離的產(chǎn)品稱為全隔離端子。從理論上講，這種供電方式無論隔離端子數(shù)量多少，均可用一臺電源供電。這樣的連接符合上述兩個原則。
2. 電磁兼容 根據(jù)國際電工委員會(IEC)定義，電磁兼容(EMC)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尺度，要求隔離端子達到：在電磁干擾環(huán)境中能正常工作，無機能降低或故障，保證精確度、不亂性等參數(shù)變化在劃定范圍內(nèi)。同時隔離端子作為電磁騷擾源而產(chǎn)生的電磁強度也要控制在劃定范圍內(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、工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射尺度作為電磁兼容通用尺度。我國也發(fā)布了與它等同的文件：GB/T17799.2-2003和GB17799.4-2001。歐盟CE也有同樣尺度，規(guī)范進進歐盟市場的產(chǎn)品。這些文件也是隔離端子應(yīng)該達到的尺度。 形成電磁干擾后果必需具備3個基本要素，即電磁騷擾源、耦合通道、敏感設(shè)備。EMC設(shè)計的任務(wù)就是減弱騷擾源能量、堵截耦合通道、提高設(shè)備對電磁干擾的抵擋能力。隔離端子的EMC也要從設(shè)計做起。因為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)射尺度"要求比較等閑達到。它的設(shè)計重點在提高對電磁騷擾的抵擋能力。圖2給出兩種隔離端子在射頻調(diào)幅電磁場試驗中輸出信號的變化情況，用以說明電磁兼容的重要性。 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信號送計算機處理。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3為隔離溫度變送器應(yīng)用連線圖。圖中Pt100是以電阻變化體現(xiàn)溫度變化的溫度傳感器，所以連接線的引線電阻會引進誤差。WS9050、WS2050這類變送器具有長線補償功能，可消除引線電阻的誤差并有線性化功能，確保轉(zhuǎn)換精確度。 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Pt100經(jīng)由多路WS2050輸送到PLC時，雖然輸出共用一個24V電源，只要輸出接到有共同參考點的模擬量輸進板，這種連接就符合本文上述指出的兩個原則。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。
針對變送器的隔離還有另一種方式，傳感器和變送器為一體而又必需放置在現(xiàn)場指定地點。此時一般把隔離端子安頓在中央控制室機柜中，由機柜中的隔離端子為現(xiàn)場變送器配送電源。圖4給出了針對不同接口的兩種產(chǎn)品連線圖。使用哪一種要根據(jù)PLC接口情況決定。 現(xiàn)場調(diào)試也會泛起儀表和PLC接口不匹配，發(fā)送設(shè)備為四線制變送器輸出4～20mA，而接收端4～20mA的接口為二線回路供電方式(圖5中24V電源和RL方式)，若直接連接將造成電源沖突。解決方法是采用隔離端子將現(xiàn)場的4～20mA接收并隔離，在隔離端子內(nèi)部輸出部門安裝一個專用電路用以匹配和PLC的二線回路供電接口方式。見圖5。這種隔離端子也可以處理0～10V，0～5A AC等輸進電壓電流信號。 圖3至圖5表明選擇隔離端子首先依據(jù)輸進端口是接傳感器仍是電壓電流信號、或者是接二線制變送器，其次輸出是電壓仍是電流，如果輸出是4～20mA電流還要確定是圖4的PLC兩種接收方式的哪一種。
一般4～20mA電流信號隔離器需要外接工作電源。這里推薦一種不用另外再加電源的隔離器WS1562。如圖6。WS1562的最大特點是無需外接電源，接線簡捷、功耗低、可靠機能高，多路連接符合上述兩個原則。
圖7是WS1562在輸出為20mA前提下，輸出負(fù)載和輸進端電壓關(guān)系曲線。VIN表示輸進端電壓、RL表示輸出負(fù)載電阻、VO表示輸出負(fù)載電阻上的電壓。
圖8給出兩種無源隔離器輸出負(fù)載對線性度曲線，其中實線描繪的機能較好，輸出負(fù)載電阻RL從0～500Ω變化，線性度都在0.2%以內(nèi)。
2. 主要參數(shù)選取 選擇隔離端子除了要確定功能、注意適應(yīng)前后端接口外，尚有精確度、功耗、噪音、盡緣強度、總線通信功能等良多參數(shù)需要使用者慎選 精確度長短常重要的參數(shù)。與它有關(guān)系的參數(shù)良多。時間漂移和溫度漂移2個參數(shù)表明了 精確度的不亂程度，要求這2個參數(shù)值越小越好。 另一個對精確度產(chǎn)生影響的參數(shù)是噪音。因為隔離端子一般采用DC/DC產(chǎn)生隔離電源給產(chǎn)品內(nèi)部電路供電，而輸進信號也要先被調(diào)制成脈沖再經(jīng)由隔離帶(光耦或變壓器)然后解調(diào)到輸出。以CPU為核心的隔離端子也存在脈沖信號。這些工作脈沖的頻率多在20kHz～500kHz范圍，它的邊緣陡峭、諧波豐碩，對信號的污染很難消除。如果噪音幅度高，數(shù)據(jù)采集器收集到信號的誤差就大，所以噪音的峰值和能量越小越好。 功耗是指隔離端子工作時消耗的電能，它和產(chǎn)品的內(nèi)部熱量溫度有關(guān)。圖9給出兩種具有不同功耗的隔離端子按2種排列方式：獨立放置、10只一排緊密排列前提下，內(nèi)部溫度和環(huán)境溫度(產(chǎn)品仿單上稱為：工作溫度)的關(guān)系曲線。 圖9中D曲線表明當(dāng)產(chǎn)品本身消耗功率較大、處于緊密排列、環(huán)境溫度較高時，產(chǎn)品內(nèi)部溫度就高。長時間的高溫環(huán)境將使產(chǎn)品內(nèi)部集成電路參數(shù)蛻變、電阻阻值變化、電容漏電增大等，導(dǎo)致產(chǎn)品機能下降、可靠性降低、甚至失效。
隔離端子設(shè)計日趨小型化，其目的就是少占空間，允許密集安裝。密集安裝就存在散熱標(biāo)題題目，進一步講，必需降低產(chǎn)品工作電流，降低產(chǎn)品內(nèi)部溫度，這是提高產(chǎn)品可靠性的措施之一。 隔離端子采用導(dǎo)軌安裝，連接采用端子接線，合用安裝在機柜中，它的接線拆換利便。 |
