生产过程监视和控制中要用到多种自动化仪表、计算机及相应执行机构,过程中的信号既有微弱到毫伏级的小信号,又有数十伏的大信号,而且还有高达数千伏、数百安培的信号要处理。从频率上讲,有直流低频范围的,也有高频/脉冲尖峰。设备、仪表间互扰成为系统调试中必须要解决的问题。除了电磁屏蔽之外,解决各种设备、仪表的“地”,也即信号参考点的电位差,将成为重要课题。因为不同设备、仪表的信号要互传互送,那就存在信号参考点问题。换句话说,要使信号完整传送,理想化的情况是所有设备、仪表中的信号有一个共同的参考点,也即共有一个“地”。进一步讲,所有设备、仪表的信号的参考点之间电位为“零”。但是在实际环境中,这一点几乎是不可及的,这里面除了各个设备、仪表“地”之间连线电阻产生的电压降之外,尚有各种设备、仪表在不同环境受到干扰不同,以及导线接点经受风吹雨淋,导致接点质量下降等诸多因素。致使各个“地”之间有差别。以示意图一为例。 图一 plc与外接仪表示意图 图一中标明有两个现场设备仪表向PLC传送信号以及PLC向两台现场设备仪表发出信号。假定传送的均为0-10VDC信号。理想情况,PLC及两个现场设备“地”电位完全相等。传送过程中又没有干扰,这样从PLC输入来看,接收正确。但正如前所述,两个现场设备通常有“地”电位差,举例来讲,1#设备“地”与PLC“地”同电位,2#设备比它们的“地”电位高0.1V,这样1#设备给PLC的信号为0-10V,而2#设备给PLC的为0.1V-10.1V,误差就产生了,同时1#,2#设备的“地”线在PLC汇合联接。将0.1V电压施加在PLC地线条上,有可能损坏PLC局部“地”线,同时在显示错误数据,由此引起的问题在现场调试中屡有出现。例如某大型建材公司的生产线调试中,使用美国AB-PLC接国内某厂家手操器。AB-PLC的数据采集板有每八个通道,八个通道共用一个12位A/D,经过变换后,由12个光耦实现与主机隔离。它的八个通道输入之间并没有隔离,致使八个通道输入信号每个单独接入采集板均正常,接入两个或多于两个外部信号时,显示数字乱跳,故障无法排除。又如航天某部门测试发动机各点温度,使用K型偶作为传感器,同上述相似,仅测试一点一切正常,但是向主机接入两点或两点以上温度时,显示的温度明显错误。这两种情况在接入隔离器后,均正常。 图二 隔离式信号分配器典型应用 有时现场仪表在配套时,由于协调不利,产生了如下情况,接收信号设备(例如接收4-20mA)接口连接为两线制方式,也即接收口为一个24V电源与一个250Ω相串联。接口两根线:一个为24V正极,一个为250Ω一端控制工程网版权所有,适于连接现场两线制变送器。假如现场设备为四线制变送器,输出4-20mA。这样进行直接连接将造成电源冲突。解决方法是采用隔离器将现场来的4-20mA接收并隔离,在隔离器的输出部份接入一个标准的两线制变送器,以应对接收设备的接口。如图三。 图三 解决电源冲突的方案 隔离器要保证输入/输出两个部分隔离,外加工作电源24V在为输入、输出部份供电同时控制工程网版权所有,必须确保在电气上与两个部分隔离。这种输入/输出/外加工作电源之间全部相互隔离的器件常称为三隔离或全隔离器件。 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24V电源供电,不会产生干扰。 图四 省去外接电源的电流隔离器 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。 图五PLC两种接口与隔离配电连接示意图 另一种方式是传感器和变送器分成二个部分,传感器放置在现场指定地点,变送器制造成隔离式放置在控制室中。面对PLC两种接口方式,图六给出了以Pt100为传感器的隔离变送器使用连线图。附带说一点,处理Pt100这类温度变送器都考虑到了Pt100的长线补偿及线性化处理。 图六 二种隔离温度变送器 隔离端子品种繁多,接口处也不尽相同,如何正确选择是设计中的重要问题。图七标示出两个端子排与外部仪表相连接图。用以说明选择方法。 图七 隔离器选型示意图之一 A、B表示向PLC输送信号的外部仪表 图八 隔离器选型示意图之二 图八所示选择相对简单。例如输入为Pt100或K偶接受设备为C方式www.shop-samurai.com,选用三隔离式WS9050,WS9060为宜。 |
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GMT+8, 2023-5-18 18:54