:系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu),它們之間的信號(hào)傳輸既有微弱到毫伏級(jí)、毫安級(jí)的小信號(hào);有有幾十伏,甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號(hào);既有低頻直流信號(hào),也有高頻脈沖信號(hào)等等,構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作.出現(xiàn)這種情況除了每個(gè)儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外,還有一個(gè)十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備根據(jù)要求和目的都需要接地,例如為了安全,機(jī)殼需要接大地;為了使電路正常工作,系統(tǒng)要有公共參考點(diǎn);為了抑制干擾加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地.但是由于儀表和設(shè)備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢(shì)差(也就是各設(shè)備的共地點(diǎn)不同)因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)路”問(wèn)題是在系統(tǒng)信號(hào)處理過(guò)程中必須要解決的問(wèn)題.如圖1所示,A為被測(cè)信號(hào)的接地點(diǎn),B為測(cè)試系統(tǒng)的接地點(diǎn).這樣就形成由A地經(jīng)信號(hào)線(xiàn)到測(cè)試系統(tǒng),在通入B地,并由此地進(jìn)入大地回到A點(diǎn),就形成地環(huán)流.地環(huán)流地測(cè)試信號(hào)形成干擾,當(dāng)環(huán)流很大時(shí),至使A,B兩點(diǎn)出現(xiàn)很高的共摸噪聲電壓,并通過(guò)分布參數(shù)耦合到信號(hào)線(xiàn),或直接連接到電平信號(hào)線(xiàn)上,將產(chǎn)生很大的串模干擾,甚至損壞接口電路及設(shè)備.因此,不可掉以輕心,必須嚴(yán)加防范!
（2）：自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電干擾的時(shí)域波形是疊加在一竄隨機(jī)脈沖背景上的一個(gè)大尖峰脈沖。宇宙噪聲是電離輻射產(chǎn)生的，在一天中不斷變化。太陽(yáng)噪聲則隨著太陽(yáng)活動(dòng)情況劇烈變化。自然界噪聲主要會(huì)對(duì)通信造成干擾而雷電能量尖峰脈沖可以對(duì)很多設(shè)備造成損壞，應(yīng)該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
（3）：人為干擾
電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導(dǎo)體中有電壓或電流的變化，即較大的dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導(dǎo)體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)特定功能，例如，無(wú)線(xiàn)通信、雷達(dá)或其他功能，另一方面，電子設(shè)備在工作時(shí)，由于導(dǎo)體中的dv/dt或di/dt會(huì)產(chǎn)生伴隨電磁輻射。無(wú)論主觀上出于什么目的，客觀上對(duì)電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)經(jīng)常有一些大型的設(shè)備（電機(jī)、變頻器等）頻繁開(kāi)關(guān)，它們也會(huì)造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場(chǎng)合，肯定會(huì)有電磁干擾存在。數(shù)字脈電路就是一種典型的干擾源。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電磁污染情況會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。
2：解決各種干擾的方法
首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑，這三要素缺少一個(gè)，電磁兼容問(wèn)題都不會(huì)存。因此要從這三要素入手。找出更方便的解決辦法，一般干擾源和敏感源是沒(méi)辦法解決的，通常是從耦合路徑想辦法，也是比較常用的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環(huán)流是常見(jiàn)也很麻煩，現(xiàn)在以此為探討話(huà)題。
（1）*種方法：所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不接地，使所有過(guò)程環(huán)路只有一個(gè)接地點(diǎn)，不能形成回路，這種方法看似簡(jiǎn)單。但實(shí)際應(yīng)用中往往很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟承┰O(shè)備要求必須接地才能保證測(cè)量精度或人身安全，某些設(shè)備可能因?yàn)殚L(zhǎng)期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。
（2）第二種方法：使兩接地點(diǎn)的電勢(shì)相同（使V1=V2），但由于接地的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方法其實(shí)在實(shí)際中也無(wú)法完做到。
（3）第三種方法：在各個(gè)過(guò)程環(huán)節(jié)中使用信號(hào)隔離器，斷開(kāi)過(guò)程環(huán)路，同時(shí) 又不影響過(guò)程信號(hào)的正常傳輸，從而徹底解決地環(huán)路的問(wèn)題
在各個(gè)過(guò)程環(huán)路中使用信號(hào)隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現(xiàn)場(chǎng)帶的隔離的變送器（分設(shè)備可以做到），也可以用信號(hào)隔離器來(lái)實(shí)現(xiàn)。比較起來(lái)，用信號(hào)隔離器有以下優(yōu)點(diǎn)：
絕大部分情況，采用信號(hào)隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
信號(hào)隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優(yōu)越
信號(hào)隔離器應(yīng)用靈活，而且它還有信號(hào)轉(zhuǎn)換和信號(hào)分配及接口轉(zhuǎn)換等功能，使用起來(lái)更加方便
信號(hào)隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨(dú)立，構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護(hù)更加方便
一、定義
1.信號(hào)隔離器（Isolator）：一般指弱電系統(tǒng)中的信號(hào)隔離器，保護(hù)下級(jí)信號(hào)系統(tǒng)不受上級(jí)系統(tǒng)影響和干擾。
2.信號(hào)隔離安全柵（SafetyBarrier）：接在本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路之間。將供給本質(zhì)安全電路的電壓或電流限制在一定安全范圍內(nèi)的裝置。安全柵是一種統(tǒng)稱(chēng)，分為齊納式安全柵和隔離式安全柵，隔離式安全柵簡(jiǎn)稱(chēng)隔離柵。
二、工作原理
1.信號(hào)隔離器工作原理：
首先將變送器或儀表的信號(hào)，通過(guò)半導(dǎo)體件調(diào)制變換，然后通過(guò)光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離后信號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號(hào)、電源、地之間絕對(duì)獨(dú)立。
2.齊納式安全柵的工作原理：
安全柵的主要功能就是限制安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能力進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所，及限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓和電流。
齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。
保險(xiǎn)絲F的作用是防止因齊納管被長(zhǎng)時(shí)間流過(guò)的大電流燒斷而導(dǎo)致回路限壓失效。當(dāng)超過(guò)安全限壓值的電壓加在回路上時(shí)，齊納管導(dǎo)通，如果沒(méi)有保險(xiǎn)絲，流經(jīng)齊納管的電流將無(wú)限上升，最終燒斷齊納管，使賄賂失去限壓。為確保賄賂限壓安全，保險(xiǎn)絲的熔斷速度要比齊納管可能被燒斷的速度快十倍。
3.隔離式信號(hào)隔離安全柵的工作原理：
與齊納安全柵相比，隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用外，還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號(hào)處理單元三部分組成?；芈废弈軉卧獮榘踩珫诺暮诵牟糠?。此外，輔助有用于驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的賄賂供電電路和用于儀表信號(hào)采集的檢測(cè)電路。信號(hào)處理單元根據(jù)安全柵的功能要求進(jìn)行信號(hào)處理。
三、功能與優(yōu)點(diǎn)
1.信號(hào)隔離器功能
保護(hù)下級(jí)控制回路。
消弱環(huán)境噪聲對(duì)測(cè)試電路的影響。
抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對(duì)設(shè)備的干擾；同時(shí)對(duì)下級(jí)設(shè)備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥、PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實(shí)防護(hù)。
2.隔離式安全柵
采用了將輸入、輸出及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全柵相比，雖然價(jià)格較貴，但它性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶(hù)應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益：
由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統(tǒng)接地線(xiàn)路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。
對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式儀表。
由于信號(hào)線(xiàn)路無(wú)需共地，使得檢測(cè)和控制回路信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號(hào)處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號(hào)，這個(gè)齊納式安全柵所無(wú)法做到的。
隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號(hào)，以提供給使用同一信號(hào)源的兩臺(tái)設(shè)備使用，并保證兩臺(tái)設(shè)備信號(hào)不相互干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。
隔離器：工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負(fù)載能力并保證連接同一信號(hào)的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。需要將輸入的電壓、電流或頻率、電阻等信號(hào)進(jìn)行采集、放大、運(yùn)算、和進(jìn)行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號(hào)，安全的送給二次儀表或plcdcs使用。
配電器：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般需要采用兩線(xiàn)制傳輸方式，既要為變送器等一次儀表提供24V配電電源，同時(shí)又要對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行采集、放大、運(yùn)算、和進(jìn)行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號(hào)，供后面的二次儀表或其它儀表使用。
安全柵：一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)（如燃?xì)夤竞突S）不但需要兩線(xiàn)制傳輸，既提供配電電源又有信號(hào)隔離功能，同時(shí)還需要具有安全火花防爆的性能，可靠地遏制電源功率、防止電源、信號(hào)及地之間的點(diǎn)火，限流、降壓雙重限制信號(hào)及電源回路，把進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量限制在安全定額范圍內(nèi)。
信號(hào)隔離器安裝維護(hù)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？
由于生產(chǎn)廠家不同，對(duì)隔離器的生產(chǎn)工藝、接線(xiàn)定義也不都相同，但使用場(chǎng)合基本相同，所以對(duì)產(chǎn)品的防護(hù)要求及維護(hù)基本相同。
1．使用前應(yīng)詳細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)。
2．作為信號(hào)隔離使用時(shí)，應(yīng)將輸入端串入環(huán)路電路中，輸出端接取樣回路。
3．作為隔離配電使用時(shí)，應(yīng)將輸入端串入電源電路中，輸出端接變送器。
4．若不正常工作應(yīng)先檢查接線(xiàn)是否正確，注意電源有無(wú)及極性反正。
為什么有時(shí)PLC接收到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)誤差大且穩(wěn)定性差？
造成這種現(xiàn)象的原因很多，不同儀表信號(hào)參考點(diǎn)之間的電位差是重要因素。由于這個(gè)"電位差"造成儀表信號(hào)之間產(chǎn)生干擾電流，致使PLC誤差大且穩(wěn)定性差。所以不同設(shè)備、儀表的信號(hào)有一個(gè)共同的參考點(diǎn)是較佳狀況。隔離器使輸入/輸出電氣上完全隔離，在PLC模擬接口板形成共同的參考點(diǎn)，達(dá)到理想狀況問(wèn)題就解決了。
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