二線制信號(hào)隔離器的選用

PLC模擬板接口是二線回路供電方式的，而且需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離，應(yīng)該怎樣選用產(chǎn)品呢？

二線回路供電方式是一種常見模擬接口。與這個(gè)接口相適合的產(chǎn)品稱為二線制回路隔離系列產(chǎn)品。這種隔離變送器內(nèi)部的隔離器件均采用變壓器方式，一方面?zhèn)鬟f了信號(hào)，另一方面也將供電端的電能傳送到輸入部份，使輸入部分的各種電路能正常工作。該系列中有處理Pt100、Cu50、熱偶等溫度傳感器的二線制溫度隔離式變送器，也有處理電壓、電流信號(hào)的日本M-system公司的B5VS、B5RS、B5TS以及德國(guó)weidmuller公司的產(chǎn)品。

有幾種常用二線制配電器？請(qǐng)舉例。

常用的二線制隔離配電器有兩個(gè)系列品種可以選擇。兩個(gè)系列產(chǎn)品的共同點(diǎn)是均能通過(guò)外部供電電源經(jīng)隔離后給兩線制變送器提供一個(gè)獨(dú)立的隔離電源；區(qū)別有二點(diǎn)，需要一個(gè)單獨(dú)電源供電，這個(gè)電源與輸入/輸出都隔離。MHM-05系列無(wú)須單獨(dú)電源供電，它只有輸入/輸出端，不需要電源供電。輸出的4～20mA面對(duì)接口是電阻負(fù)載。選擇無(wú)源隔離器產(chǎn)品的為現(xiàn)場(chǎng)變送器配電所配PLC、DCS模擬量輸入端模式給現(xiàn)場(chǎng)安裝會(huì)帶來(lái)很大的方便.。

一進(jìn)二出信號(hào)分配器的應(yīng)用

一進(jìn)二出信號(hào)分配器的應(yīng)用

在具體應(yīng)用中，我們還會(huì)經(jīng)常遇到將一個(gè)變送器信號(hào)接入兩個(gè)或兩個(gè)以上接收裝置的情況，若采用串聯(lián)環(huán)路，則環(huán)路中任一處開路都會(huì)造成整個(gè)環(huán)路上的儀表無(wú)信號(hào)，而且負(fù)載電阻之和很容易超過(guò)變送器的負(fù)載能力,還必須保證兩個(gè)負(fù)載信號(hào)之間參考點(diǎn)不一樣，如下圖。

根據(jù)理論分析和實(shí)踐證明，在各個(gè)過(guò)程環(huán)路中使用信號(hào)解決以上問(wèn)題的方案是使用信號(hào)分配器。把一路輸入轉(zhuǎn)換成隔離二路輸出，精度高、隔離能力強(qiáng)，如下圖。??①、通過(guò)串聯(lián)電阻取電壓信號(hào)方法是以假定接收設(shè)備的輸入阻抗無(wú)窮大為前提的，所以接收設(shè)備的輸入阻抗必然對(duì)信號(hào)的測(cè)量產(chǎn)生誤差，而且，并聯(lián)設(shè)備數(shù)目越多，誤差越大。??②、導(dǎo)線越長(zhǎng)，線阻的電壓降越大，對(duì)實(shí)際電壓信號(hào)的影響也越大，因此，信號(hào)傳輸距離不能太長(zhǎng)。??③、由于RFI/EMI的信號(hào)容易與電壓信號(hào)疊加，所以該連接易受無(wú)線射頻/電磁干擾。

解決以上問(wèn)題的方案是使用信號(hào)分配器。把一路輸入轉(zhuǎn)換成隔離二路輸出，精度高、隔離能力強(qiáng)，如下圖。??①兩輸出信號(hào)既可相同也可不同，變送器和各個(gè)接收設(shè)備間完全隔離。??②任一接收設(shè)備出現(xiàn)的故障不會(huì)影響整個(gè)環(huán)路及另一個(gè)??接收設(shè)備。

變頻器出現(xiàn)干擾

變頻器干擾信號(hào)的傳播方式：變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，由于功率較大，對(duì)系統(tǒng)其它設(shè)備干擾性較強(qiáng)，其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分傳導(dǎo)(即電路耦合)、電磁輻射、感應(yīng)耦合。具體為：首先對(duì)周圍的電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；其次對(duì)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電機(jī)鐵耗和銅耗增加；并傳導(dǎo)干擾到電源，通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其它設(shè)備；后變頻器對(duì)相鄰的其它線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合，感應(yīng)出干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號(hào)通過(guò)相同的途徑干擾變頻器的正常工作。

　　(1) 電路耦合方式即通過(guò)電源網(wǎng)絡(luò)傳播。由于輸入電流為非正弦波，當(dāng)變頻器的容量較大時(shí)，將使網(wǎng)絡(luò)電壓產(chǎn)生畸變，影響其他設(shè)備工作，同時(shí)輸出端產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾使直接驅(qū)動(dòng)的電機(jī)銅損、鐵損大幅增加，影響了電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。顯然，這是變頻輸入電流干擾信號(hào)的主要傳播方式。

　　(2) 感應(yīng)耦合方式 當(dāng)變頻器的輸入電路或輸出電路與其他設(shè)備的電路挨得很近時(shí)，變頻器的高次諧波信號(hào)將通過(guò)感應(yīng)的方式耦合到其他設(shè)備中去。感應(yīng)的方式又有兩種：

　　a 電磁感應(yīng)方式，這是電流干擾信號(hào)的主要方式；

　　b 靜電感應(yīng)方式，這是電壓干擾信號(hào)的主要方式。

　　(3) 空中幅射方式 即以電磁波方式向空中幅射，這是頻率很高的諧波分量的主要傳播方式。

選用4-20mA信號(hào)的原理

一.遠(yuǎn)傳信號(hào)用電流源優(yōu)于電壓源的原因

  因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的距離較遠(yuǎn)，連接電線的電阻較大時(shí)，如果用電壓源信號(hào)遠(yuǎn)傳，由于電線電阻與接收儀表輸入電阻的分壓，將產(chǎn)生較大的誤差，而用恒電流源信號(hào)作為遠(yuǎn)傳，只要傳送回路不出現(xiàn)分支，回路中的電流就不會(huì)隨電線長(zhǎng)短而改變，從而保證了傳送的精度。

 二.信號(hào)電流選擇20MA的原因

  電流20MA的選擇是基于:安全、實(shí)用、功耗、成本的考慮。安全火花儀表只能采用低電壓、低電流；綜合考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的連接距離，所帶負(fù)載等因素；還有就是功耗及成本問(wèn)題，對(duì)電子元件的要求, 供電功率的要求等因素。

三．信號(hào)起點(diǎn)電流選擇4mA的原因

  4-20MA變送器兩線制的居多，兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之間的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。為什么起點(diǎn)信號(hào)不是0MA?這是基于兩點(diǎn):

1．變送器電路沒有靜態(tài)工作電流將無(wú)法工作，信號(hào)起點(diǎn)電流4mA.DC就是變送器的靜態(tài)工作電流。

2．同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識(shí)別斷電和斷線等故障。