模拟量信号隔离器应用和选型

时间：2022-09-23

【摘要】从信号隔离器的应用场景出发，结合客户一些实际应用分析，介绍了工业现场信号隔离器的选用技术，着重分析了不同类型的信号隔离器的应用特点。

【关键词】隔离器；PLC；信号；接地

引言

在工业系统中，信号隔离器多在外设与接口设备之间，保证信号的输入和输出隔离以及后级设备的稳定运行，解决了不同设备、仪表信号间的参考点的电位差，同时可以进行干扰过滤，信号便可以完整的传输。若所有仪表、设备的信号只有一个共同的参考点则可达到好的效果，但在实际应用环境中，这一点几乎是不可能。

隔离器之所以能起到这个作用，在于输入、输出在电气上完全隔离的特点。输入和输出之间没有共同“地”，如输入信号是0~5V或带着+1V干扰的，经隔离后仍为0~5V，即隔离后新建立的PLC“地”与外部设备、仪表“地”没关系：正是由于这个原因，也实现输入到PLC主机的多个外接设备仪表信号之间隔离，也即它们之间没有“地”的关系。在PLC向外部信号设备传出信号也有类似现象问题，使用隔离器也能达到解决问题的目的。如图1。

图1

一、三端隔离型

大多数隔离器都要外加工作电源，一般为DC24V或AC220V。这个电源在为输入、输出部分供电时也确保在电气上与输入、输出这两个部分电气隔离。这种输入、输出、工作电源之间相互隔离的隔离器称为三端隔离型。从理论上讲，这种供电方式不管隔离器数量多少，均可用一台电源供电，不会引入干扰。

1.支持多种输入模式

三端隔离型输入支持多种输入方式，分别为电流源、三线制、二线制。在自动化控制系统中，一般需要现场的压力、水位、流量等信号进行测量监测，常常用到压力传感器、水位传感器、流量传感器等，这些非电量传感器分为2线制、3线制、4线制等类型，均需外部提供工作电源，为保证电源的安全性一般采用DC24V，常用的方式是采用由相关控制系统设备提供的DC24V电源。自动化控制系统中需监测的传感器数量多，关注其重要性以及确保现场控制单元运行安全，一般提供独立的DC24V电源模块。信号隔离器作为传感器和PLC连接的桥梁，不仅提高了模拟信号测量精度、抗电磁干扰能力、电气隔离安全性能，而且能够有效解决传感器供电电源安全和相对独立的问题。

三端隔离型接线图

二、输出端供电型

在仪表配套的现场，由于各种原因可能会产生如下情况：24 V两线制接口可能接在电源接收设备的信号接入端，现场调试也会出现仪表接口不匹配。例如现场发送设备为四线制变送器输出4~20mA，而接收端4~20mA的接口为二线回路供电方式，不方便外接电源，此时选用输出端供电型信号隔离器，将供电型隔离器由信号输出线接入到输出环路，它由接收设备供电，同时隔离现场4线制变送器的信号并输出。

输出端供电型接线图

三、无源型

如果处理4~20mA到4~20mA电流信号的隔离，这里推荐一种不需要再加电源的隔离器。显然省去外接电源，使接线更简捷，且功耗低、自身热量低、可靠性高。这种特点在于不需要外接电源，它带来了简捷可靠的优点，但也带来了使用上的局限性，对于4~20mA信号进行的隔离传送，从另一个意义上讲是功率传送内部的功率损耗必不可少，带载能力会受到输入端电压的影响，因此，实际应用过程需要根据后级负载需求和输入端电压的大小做考虑无源型是否合适。

无源型接线图

四、应用选型

对于现场需要对4~20mA信号进行隔离且为了简化布线选用无源型，需要注意后级的带载需求，如果不能满足带载需求，则无源型不能正常使用；

输出端供电型应用场景中后级产品输入回路带有电源的情况，输出端供电型的带载需求和输出回路的电源大小呈正相关；

三端隔离型在应用上的劣势就是需要独立电源供电，但其精度、抗干扰能力、带载能力、纹波都是优于无源型和输出端供电型。

五、BM100信号隔离器

1.概述

BM100系列信号隔离器在工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一信号的仪表之间互不干扰，提高电气安全性能。BM100信号隔离器将输入的电压、电流、电阻或温度等信号进行采集、放大、运算、并进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，安全的输送给二次仪表或PLC/DCS使用。

2.技术参数

六、结束语

在PLC/DCS控制系统中加入信号隔离器的连接方式，有效解决了控制系统中的干扰问题，但工业现场应用多种多样，因此隔离器的选型也就显得尤为重要。只有根据控制需要来选择适合的隔离器，才能达到工业控制所需要的精度和稳定性。

参考文献：

[1]企业微电网设计与应用手册.2020.6.

[2]陈洁．隔离器在工业现场件的应用[J]．石油化工自动化，2005

[3]汪红勺. 工业现场隔离器件的应用和选择[J].四川水泥,2006,5(5):45-47.[7]

词条
词条说明
安科瑞消防产品在石油化工行业的应用探讨
【摘要】：石油化工行业电气设备使用不当及线路短路、过负荷、接触不良等，均是引发火灾事故的主要原因。安科瑞从预防火灾发生及消防设备电源维护的角度出发，简要阐述了石油化工企业电气火灾、消防设备电源监控系统的重要性。结合智慧消防的发展需求及工程实践，探讨了消防监控系统一体化的配置方案，重点强调火灾的预防，从而有效避免火灾带的的人员伤亡、经济损失、环境破坏等一系列的问题。【关键词】：电气火灾监控系统；消防
边缘计算数据采集能力
伴随着智能制造系统的逐步推进，愈来愈多的设备连接网络，愈来愈多的数据资料被造成出去，边缘计算设备可能慢慢普及化来解决这种数据信息。与此同时，智能制造系统的较终目标，设备的自己认知能力就要人工智能技术(AI)优化算法来开展管理决策了，而生产制造当场对设备的操纵处理速度规定很高，因此将来这种优化算法毫无疑问是在边沿设备上去测算，从而同步控制设备，真真正正变成设备的人的大脑。工业边沿具备很强的边缘计
辽宁营口民用机场电力监控系统
营口市位于辽宁省南部,辽东半岛西北部,地域广阔,生态环境好,自然资源丰富,随着经济社会发展,对外交流的增多,营口市对航空交通运输的需求日益迫切。建设营口民用机场,是振兴东北老工业基地、壮大营口支柱产业、促进营口地区经济又好又快发展的迫切需要。本项目位于营口市兰旗村，我司承接其中心变配电站及航站楼配电所电力监控系统的系统集成，为对变配电的用电安全、可靠提供保证。系统采用全中文界面显示。操作员发出操作
如何防止可燃性粉尘的危害
摘要：文章阐述了可燃性粉尘的特点及可燃性粉尘环境粉尘爆炸的危害性，结合国家现行的电气产品规范的要求，通过一个提取车间内部粉尘爆炸危险区域的电气设计实例，系统阐述了可燃性粉尘危险环境的分区原则、电气设备选型、线路短路灭弧保护设计、防雷防静电设计等，提出不断利用新技术新产品提高可燃性粉尘危险场所的设计水平的要求。关键词：可燃性粉尘；电气设备；表面温度；防雷防静电设计；电气防火限流式保护器；1