信号隔离器在PLC/DCS控制系统的应用

时间：2022-06-29

摘要：PLC/DCS控制系统在实际运行过程中经常会出现干扰问题，造成现场仪器出现故障、模拟量显示异常及数据不稳定等现象。信号隔离器能压制外界干扰，同时对下级设备具有限压、限流的功能，从而实现对设备的防护。

关键词：信号隔离器；PLC/DCS；变频器；干扰

0：概述

随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。作为电力电子器件，变频器中要进行大功率二极管整流，大功率晶体管变压，在输入输出回路产生电流高次谐波，干扰供电系统、负载以及附近其它电气设备。在实际使用过程中，经常遇到变频器谐波干扰问题。

工业现场PLC/DCS控制系统中，常常会出现测量信号不稳定现象，一种是由电磁干扰导致，另一种是高频信号渗入，如电流信号输出控制变频器，变频器高频干扰渗入信号中，这样的干扰信号使得变频器和阀门工作不稳定，在两个设备信号连接之间加装信号隔离器，是合理解决电磁干扰及高频信号渗入影响的方法之一。

1：PLC/DCS控制系统中的干扰

PLC/DCS控制系统中主要干扰源有:空间的辐射干扰、信号线引入的干扰、接地系统混乱时的干扰、PLC/DCS系统内部的干扰，其中电源的干扰和信号线引入的干扰，通常称为传导干扰，这种传导干扰在工业现场较常见也较严重。

1.1 PLC/DCS控制系统干扰类型及现象

PLC/DCS控制系统中干扰的类型通常按干扰模式不同划分，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。差模干扰是指作用于信号两较间的干扰电压，主要是由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种电压叠加在信号上，会直接影响测量和控制精度。

1.2 PLC/DCS控制系统干扰问题解决方向

1) 切断或衰减电磁干扰的传播途径

2) 提高装置和系统的抗干扰能力

2: 信号隔离器在PLC/DCS控制系统中的作用

实际应用中，控制系统中的信号干扰问题有时会非常严重，有些时候即使信号电缆采用屏蔽线也不能完全减少这些干扰，例如由于接地点不同引起的接地环流干扰。而采用信号隔离器的接线方式切断了传导干扰的传播途径，减小设备直接连接的接地环路带来的信号失真，可以合理地提高在PLC/DCS控制系统中模拟量控制模块每一路信号供电电源安全性、稳定性和相对独立性，这样便可以降低因为雷击过电压等原因可能会造成的模板击穿或烧毁概率，提高了控制模块的测量精度和4-20MA 模拟量信号抗工频电磁干扰的能力，保证了控制系统的安全稳定运行。

3： BM100信号隔离器

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。

BM100系列信号隔离器外观图

3.1 技术参数

3.2 应用实例

某铜镍矿万吨镍冶炼技改扩建工程中，减弱循环水泵房，变频器控制水泵用的是一台变频器控制两台水泵的控制原理，该变频器控制设置为三地控制，分别为：就地现场控制箱控制、集中变频器柜控制及远程中控室DCS控制。三地都能实现两台水泵的启停控制，但是变频器的电流显示及频率显示都无法工作正常，远程中控室的水泵电流与频率反馈也就无法工作。远程中控DCS控制水泵的频率给定与实际值也存在偏差，有时工作不能正常给定。起初怀疑电流表、频率表、信号线及流体介质有问题，更换了所有这些仪表、信号电缆，并把动力线与信号控制电缆分开走电缆桥架，故障依然存在。原因是变频器的高次谐波电流通过输出电缆向外辐射，传递到信号电缆，引起干扰。如图2所示。

图2

解决办法：将变频器中电流反馈信号及频率反馈信号分别输入给信号隔离器，再把隔离输出信号分别输送给电流表、频率表及远程DCS控制室电流与频率反馈。远程中控室频率，给定信号也进入信号隔离器然后接至变频器。远程中控DCS控制频率输入信号、电流反馈、频率反馈、电流表及频率表显示正常，故障排除。如图3所示

图3 信号隔离器应用示意图

4：结束语

在PLC/DCS控制系统中加入信号隔离器的连接方式，合理解决了控制系统中的干扰问题，目前在冶炼、水处理、化工、火电、工业自动化等多个行业已经批量应用，对提高PLC/DCS控制系统测量信号的精度和系统的安全稳定、可靠运行提供了**。

参考文献

[1] 企业微电网设计与应用手册.2020.6.

[2] 张腾.变频器对PLC干扰常见故障的分析与处理[J].电子测试,2019(13):120-121.

[3] 张梦.基于系统干扰谈信号隔离器在工业现场的应用[J].世界仪表与自动化,2008,12(11):60-62.

词条
词条说明
【油烟浓度在线监控系统】油烟监测系统组成
油烟监测系统是为满足环保行业特殊需求，利用物联网感知技术、GPRS 无线通信技术等开发的集油烟监测、数据采集、数据传输为一体的系统。对餐饮企业油烟排放浓度指标进行在线监控，实现餐饮油烟排放的现场*、测量、执法。油烟监测系统由油烟在线监测仪、传输网络和监控软件云平台组成，它可对油烟浓度、颗粒物浓度、非甲烷总烃浓度，以及风机、净化器的运行状态进行实时监测，集油烟监测、数据采集、数据传输等功能为一体。
武汉能耗管理系统在香格里拉大酒店办公楼扩建工程（二期）项目的设计与应用
安科瑞须静燕摘要：大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是节能大户和节能重点，做好公共建筑节能工作，对促进和带动全社会节能工作，实现节能减排目标，落实“转方式、调结构”重大战略具有重要意义。本文介绍武汉香格里拉大酒店办公楼扩建工程（二期）项目综合建筑，采用智能电力
安科瑞电能管理系统在阿克希龙舜华铝塑业公司的研究与应用
【摘要】：在我国的能源消耗中，工业是我国能源消耗的大户，能源消耗量占全国能源消耗总量的70%左右，而不同类型工业企业的工艺流程，装置情况、产品类型、能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。建设一个全厂级的集中统一的能源管理系统可以实现对能源数据进行在线采集、计算、分析及处理，从而对能源物料平衡、调度与优化、能源设备运行与管理等方面发挥着重要的作用。【关键词】：能源管理；电能管理；工厂；企业；节能
浅谈弧光保护在中低压电力系统中的重要性
【摘要】：中低压电力系统由于无母线保护、出线多，操作频繁、三相导体线间距离和与大地的距离比较近、易受小动物危害、设备制造质量比高压设备差，使其弧光事故的易发性大大**高压。基于此，本文首先阐述弧光产生的原因及危害，然后介绍弧光保护装置的国家标准，结尾介绍弧光保护的原理及装置组成。【关键词】：中低压电力系统；母线保护；弧光保护一、前言近年来，中低压电力系统弧光故障事故频发，不