信號隔離器在PLC/DCS控制系統的應用

摘要：PLC/DCS控制系統在實(shí)際運行過(guò)程中經(jīng)常會(huì )出現干擾問(wèn)題，造成現場(chǎng)儀器出現故障、模擬量顯示異常及數據不穩定等現象。信號隔離器能壓制外界干擾，同時(shí)對下級設備具有限壓、限流的功能，從而實(shí)現對設備的防護。

關(guān)鍵詞：信號隔離器；PLC/DCS；變頻器；干擾

0：概述

隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。作為電力電子器件，變頻器中要進(jìn)行大功率二極管整流，大功率晶體管變壓，在輸入輸出回路產(chǎn)生電流高次諧波，干擾供電系統、負載以及附近其它電氣設備。在實(shí)際使用過(guò)程中，經(jīng)常遇到變頻器諧波干擾問(wèn)題。

工業(yè)現場(chǎng)PLC/DCS控制系統中，常常會(huì )出現測量信號不穩定現象，一種是由電磁干擾導致，另一種是高頻信號滲入，如電流信號輸出控制變頻器，變頻器高頻干擾滲入信號中，這樣的干擾信號使得變頻器和閥門(mén)工作不穩定，在兩個(gè)設備信號連接之間加裝信號隔離器，是合理解決電磁干擾及高頻信號滲入影響的方法之一。

1：PLC/DCS控制系統中的干擾

PLC/DCS控制系統中主要干擾源有:空間的輻射干擾、信號線(xiàn)引入的干擾、接地系統混亂時(shí)的干擾、PLC/DCS系統內部的干擾，其中電源的干擾和信號線(xiàn)引入的干擾，通常稱(chēng)為傳導干擾，這種傳導干擾在工業(yè)現場(chǎng)較常見(jiàn)也較嚴重。

1.1 PLC/DCS控制系統干擾類(lèi)型及現象

PLC/DCS控制系統中干擾的類(lèi)型通常按干擾模式不同劃分，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線(xiàn)上感應的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要是由空間電磁場(chǎng)在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種電壓疊加在信號上，會(huì )直接影響測量和控制精度。

1.2 PLC/DCS控制系統干擾問(wèn)題解決方向

1) 切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑

2) 提高裝置和系統的抗干擾能力

2: 信號隔離器在PLC/DCS控制系統中的作用

實(shí)際應用中，控制系統中的信號干擾問(wèn)題有時(shí)會(huì )非常嚴重，有些時(shí)候即使信號電纜采用屏蔽線(xiàn)也不能*減少這些干擾，例如由于接地點(diǎn)不同引起的接地環(huán)流干擾。而采用信號隔離器的接線(xiàn)方式切斷了傳導干擾的傳播途徑，減小設備直接連接的接地環(huán)路帶來(lái)的信號失真，可以合理地提高在PLC/DCS控制系統中模擬量控制模塊每一路信號供電電源安全性、穩定性和相對獨立性，這樣便可以降低因為雷擊過(guò)電壓等原因可能會(huì )造成的模板擊穿或燒毀概率，提高了控制模塊的測量精度和4-20MA 模擬量信號抗工頻電磁干擾的能力，保證了控制系統的安全穩定運行。 

3： BM100信號隔離器

BM100系列信號隔離器在工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負載能力并保證連接同一信號的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。BM100信號隔離器將輸入的電壓、電流、電阻或溫度等信號進(jìn)行采集、放大、運算、并進(jìn)行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號，安全的輸送給二次儀表或PLC/DCS使用。

BM100系列信號隔離器外觀(guān)圖

3.1 技術(shù)參數

3.2 應用實(shí)例

某銅鎳礦萬(wàn)噸鎳冶煉技改擴建工程中，減弱循環(huán)水泵房，變頻器控制水泵用的是一臺變頻器控制兩臺水泵的控制原理，該變頻器控制設置為三地控制，分別為：就地現場(chǎng)控制箱控制、集中變頻器柜控制及遠程中控室DCS控制。三地都能實(shí)現兩臺水泵的啟?？刂?，但是變頻器的電流顯示及頻率顯示都無(wú)法工作正常，遠程中控室的水泵電流與頻率反饋也就無(wú)法工作。遠程中控DCS控制水泵的頻率給定與實(shí)際值也存在偏差，有時(shí)工作不能正常給定。起初懷疑電流表、頻率表、信號線(xiàn)及流體介質(zhì)有問(wèn)題，更換了所有這些儀表、信號電纜，并把動(dòng)力線(xiàn)與信號控制電纜分開(kāi)走電纜橋架，故障依然存在。原因是變頻器的高次諧波電流通過(guò)輸出電纜向外輻射，傳遞到信號電纜，引起干擾。如圖2所示。

圖2

解決辦法：將變頻器中電流反饋信號及頻率反饋信號分別輸入給信號隔離器，再把隔離輸出信號分別輸送給電流表、頻率表及遠程DCS控制室電流與頻率反饋。遠程中控室頻率，給定信號也進(jìn)入信號隔離器然后接至變頻器。遠程中控DCS控制頻率輸入信號、電流反饋、頻率反饋、電流表及頻率表顯示正常，故障排除。如圖3所示

圖3  信號隔離器應用示意圖

4：結束語(yǔ)

在PLC/DCS控制系統中加入信號隔離器的連接方式，合理解決了控制系統中的干擾問(wèn)題，目前在冶煉、水處理、化工、火電、工業(yè)自動(dòng)化等多個(gè)行業(yè)已經(jīng)批量應用 ，對提高PLC/DCS控制系統測量信號的精度和系統的安全穩定、可靠運行提供了保障。

編輯：安科瑞 孫斌

公司：江蘇安科瑞電器制造有限公司