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說明:
智能隔離器是將輸入單路或雙路的電流或電壓號,變送輸出隔離的單路或雙路線性的電流或電壓號,并提高輸入、輸出、電源之間的電氣隔離性能。
供電方式
隔離器常見的供電方式有獨立供電、回路供電和輸出回路供電。
獨立供電的隔離器:
需要配備獨立20~35VDC的直流電源。這種方式的優點是隔離傳輸精度高;電源、輸入、輸出之間完全隔離,多路系統供電電源不需隔離,可保證高抗干擾性能,輸入號可以變換為其它類型的型號。
回路供電的隔離器:
在實際工業監控系統中,DCS、PLC或其他顯示儀表具有卡件內部供電的使用越來越廣泛?;芈饭╇娦透綦x器又往往不能滿足這些卡件對號隔離傳輸精度要求高和二線制變送器配電電壓要求高的條件。因此,輸出回路供電型的隔離器既保留了獨立供電型隔離器的優越性能,又滿足輸出回路供電接口的要求。
技術參數
系統傳輸準確度:±0.2%×F·S
溫度漂移:≤0.005%F·S/℃
工作溫度:工業級標準 -10~+55℃
輸入阻抗:電流:100Ω;電壓:500KV
電流輸出允許外接的負載阻抗:4-20mA輸出時0~500Ω;0-10mA輸出時0~1KΩ
電磁兼容:符合IEC61000-4-4:1995中所規定的第四類(惡劣工業現場)環境對產品的抗電磁干擾要求
輸入/輸出/電源/通訊/雙路間絕緣強度:≥1500AAC
儲運環境溫度:-40~+80℃
相對濕度:10-90%RH(40℃時)
供電電源:交流: AC 95~265V
直流:DC12V~32V(反接保護)
輸入功率:0.9~1.8W(與型號有關,詳見本手冊附錄中關于輸入功率的計算方法)
通訊接口:RS232 或 RS485,MODBUS軟件協議(選配)。
外形尺寸:寬×高×深:22.5×100×115mm
產品選購
隔離器
在隔離器選型時除了要確定隔離器的功能、適應前后端接口外,還有精度、輸出紋波、溫度漂移、功耗、響應時間等許多參數需要用戶謹慎選擇。
精度
隔離器的精度是非常重要的參數,精度的高低直接關系到隔離器能否正常使用。隔離器的精度體現了隔離器的設計、制造水平。用戶在選用時應該選用精度高的產品。
輸出紋波
對隔離器精度產生影響的參數還有輸出紋波。輸出紋波的產生是由于隔離器使用DC/DC電路對隔離器的工作電源進行隔離給隔離器內部電路供電,輸入號也要先使用DC/DC電路調制成交流號然后經過隔離部分電路進行號隔離,隔離后的號經解調后再轉換成直流號輸出。以CPU為核心的隔離器也存在脈沖號。隔離器內部存在的這種高頻的交流分量,就是產生輸出紋波的原因。這些高頻的交流分量它們的頻率一般都有幾百KHZ、諧波較多,對號的污染很難完全。如果輸出紋波較高,控制系統模擬量輸入模板采集到號的誤差就大,對于高速輸入的模擬量輸入模板更是如此。所以選擇隔離器時應要求輸出紋波的峰-峰值越小越好。順連電子的各種系列隔離器均采用的濾波電路,較好的抑制了輸出紋波。用戶在選用時應該選用紋波小的產品。
(1)地環流干擾
在工業生產過程中實現監視和控制需要用到各種 自動化 儀表、控制系統和執行機構,他們之間的號傳輸既有弱到毫伏級、毫安級的小號;又有幾十伏,數千伏、數百安培的大號;既有低頻直流號,也有高頻脈沖號等等,構成系統后往往發現在儀表和設備之間傳輸相互干擾,造成系統不穩定甚至誤操作,出現這種情況除了每個儀器、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響,還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備根據要求和目的都需要接地,例如為了,機殼需要接大地;為了使電路正常工作,系統需要有公共參考點;為了抑制干擾加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地,但是由于儀表和設備之間的參考點之間存在電勢差(也就是各設備的共地點不同)因而形成“地環流”、“接地環流”問題是在系統處理號過程中必須解決的問題。
(2)自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源,雷電產生的干擾可以傳輸到數千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一串隨機脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪音是電離輻射產生的,在一天中不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會對通訊產生干擾,而雷電能量尖蜂脈沖可以對很多設備造成損壞,應該加以避免或降低損壞程度,減少損失。
(3)人為干擾
電磁干擾產生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化,即較大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體產生電磁波輻射。一方面,人們可以利用這一特點實現特定功能,例如,無限通、雷達或其他功能,另一方面,電子設備在工作時,由于導體中的dv/dt或di/dt會產生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的,客觀上對電磁環境造成了污染。還有工廠企業在生產過程中會經常有一些大型的設備(電機、 變頻器 )頻繁開關,他們也會造成一些容性、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合,肯定會有電磁干擾存在。數字脈沖電路就是一種典型的干擾源,隨著電子技術的廣泛應用,電磁污染情況會越來越嚴重.
優越性
在各個過程環路中使用號隔離器辦法可以用DCS或 PLC 等隔離卡件或者現場帶的隔離的變送器(部分設備可以做到),也可以用號隔離器來實現。比較起來,用號隔離器有以下優點:
·絕大部分情況,采用號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
·號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越
·號隔離器應用靈活,而且它還有號轉換和號分配及接口轉換等功能,使用起來更加方便
·號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立、構成系統的配置、日常維護更加方便。
操作原則
經典案例可以說明號隔離的重要性:某大型公司的生產線調試中??刂葡到y的號輸入板有八個通道,八個通道共用一個A/D轉換器,經過變換后,由光電耦合元件實現與主機電路的隔離。但它的八個通道輸入之間并沒有隔離,八個通道輸入號每個單獨接入控制系統均正常,接入多于兩個外部號時,控制系統顯示數字亂跳,故障無法排除。
又如某鍋爐控制系統檢測鍋爐各點溫度,使用K分度熱電偶作為傳感器,同上述相似,僅檢測一點均正常,但是向控制系統接入兩點以上熱電偶時,控制系統顯示的溫度明顯錯誤。
原因如下:兩個現場儀表(A,B)向控制系統傳送號以及控制系統向兩臺現場儀表發出號。假定傳送的均為1~5VDC號。理想情況,控制系統及兩個現場儀表“地”電位完全相等,傳送過程中又沒有其他干擾,從控制系統輸入來看,接收的號正確。但實際上現場儀表不可能做到地電位完全相等,通常存在“地”電位差,若A儀表“地”與控制系統"地"同電位,B儀表比它們的“地”電位高0.1V,A儀表傳送給控制系統的號為1~5VDC,而B儀表傳送給控制系統的號則為1.1~5.1VDC,這樣控制系統的誤差就產生了。同時A、B儀表的“地”線在控制系統處匯合聯接。將0.1V電壓加在控制系統的地線上,有可能損壞控制系統的局部器件,同時在控制系統上顯示錯誤數據。由此引起了上述現場調試中出現的問題,這兩種情況在接入隔離器后均完全正常。
隔離器之所以能起到這個作用,就是它具有使輸入/輸出/電源在電氣上完全隔離的功能,即在輸入/輸出/電源之間沒有公共的“地”。輸入號無論是否受到接“地”的干擾,經隔離處理后的輸出號“地”與現場儀表“地”完全隔離沒關系。正是由于這個原因,實現了輸入到控制系統輸入板的多個現場儀表號之間隔離,了這些號之間“地”的聯系。
由于隔離器的工作電源是為隔離器的輸入、輸出兩部份同時供電,要保證隔離器輸入/輸出號隔離,也必須確保隔離器的工作電源在電氣上與這兩個部分完全隔離。這種輸入/輸出/電源之間相互隔離的隔離器常稱為三隔離或全隔離隔離器。 這種供電方式,在供電電源功率許可的情況下無論隔離器數量多少,均可使用一臺電源供電,不會產生相互干擾。若隔離器的工作電源沒有與隔離器的輸入/輸出部分隔離,嚴格地說隔離器的輸入/輸出號也沒有被隔離,因為隔離器的輸入/輸出號“地”可以通過工作電源連接到一起。
以上敘述了號輸入的隔離情況,同樣在控制系統向現場儀表傳輸號時也存在類似的問題。采用三隔離隔離器就可以解決這樣的問題。
隔離方式
遼寧朝陽溫州盾開電氣有限公司建立了完善的售后服務體系,始終把售后服務放在和市場開拓同等重要的位置上。公司的每位員工都堅持這樣一個理念:售后服務是新銷售的開始,因此,所有來自用戶方的意見或建議均得到公司高度的重視和快速響應,直至客戶滿意為止。同樣重視售前服務,我們的市場人員在與客戶溝通的過程中,不但幫助用戶選擇到合適的 電涌保護器,信號隔離器,同時也提高了自身的專業素質。與用戶的密切接觸使我們獲益匪淺,幾乎所有新 電涌保護器,信號隔離器產品的設計靈感均來自用戶的建議和要求。
實行電源分組供電,例如:將執行電機的驅動電源與控制電源分開,以防止設備間的干擾。
(5)采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅動器對其它設備的干擾。該措施對以上幾種干擾現象都可以有效地抑制。
(6)采用隔離變壓器。考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級線圈的互感耦合,而是靠初、次級寄生電容耦合的,因此隔離變壓器的初、次級之間均用屏蔽層隔離,減少其分布電容,以提高抵抗共模干擾能力。
(7)采用高抗干擾性能的電源,如利用頻譜均衡法設計的高抗干擾電源。這種電源抵抗隨機干擾非常有效,它能把高尖峰的擾動電壓脈沖轉換成低電壓峰值(電壓峰值小于TTL電平)的電壓,但干擾脈沖的能量不變,從而可以提高傳感器、儀器儀表的抗干擾能力。
低功耗
產品的功耗是各個功能單元功耗的總和,只有降低各個功能單元的功耗才能使得總得功耗降低,增加產品的熱穩定性和壽命。隔離器主要在輸入、輸出、電源、隔離四個單元進行技術改進。
1、 輸出單元模塊的自適應負載技術
輸出模塊可以根據負載的大小動態調整輸出模塊的輸出功率,從而減少自身的發熱。傳統的負載設計是根據額定負載的大小設計輸出功率,當輸出負載非常小時,多余的負載功率就耗散在儀表內部,從而時儀表自身發熱。假設一臺隔離器的輸出負載設計為750歐姆,那么輸出驅動功率一般設計為0.5W。如果在實際應用中此隔離器的負載使用在50歐姆的環境下,那么就有 0.5W-0.02W = 0.48W的功率轉換為儀表自身的發熱。如果時多路輸出將產生更多的熱量,而降低輸出模塊的額定功率在實際應用中又難以應付市場的復雜狀況。
2、隔離單元模塊的低功耗改進
隔離單元是決定產品技術指標的重要單元。
隔離技術主要有磁隔離與光隔離兩大類。隔離電路形式有直接調制耦合,反饋調制耦合等多種形式,具體采用什么形式要根據產品的技術指標而定。總的來講可以大致分為開關量號采用光隔離,模擬量號采用磁隔離的方式。從技術復雜程度來看,磁隔離比光隔離處理技術復雜,采用磁隔離技術,設計者可以根據技術指標采用合適的設計方案,隔離的線性、精度可以根據產品的要求靈活控制。而光隔離的線性、精度只能依賴器件廠家提供的技術指標,設計人員可以調整的方式很少,也不可能超過廠家提供的技術指標。由于功耗大,光電隔離也不能實現無源隔離。磁隔離模式有電流互感模式、電流互感反饋模式、電壓互感模式、電壓互感反饋模式、電流互感功率補償模式等,電流互感功率補償模式是相對來說功耗低的模式。
3、電源模塊
電源的技術指標是基礎,決定產品的性能。流行的電源拓撲形式雖然非常多,也很成熟。
優越性
在各個過程環路中使用號隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現場帶隔離的變送器(部分設備可以做到),也可以使用號隔離器來實現。比較起來,用號隔離器有以下優點:
● 絕大部分情況,采用號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜。
● 號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越。
● 號隔離器應用靈活,而且它還有型號轉換和 號分配功能,使用起來更加方便。
● 號隔離器通常有單通道、雙通道、一入二出等通道形式,通道間相互完全獨立,構成系統的配置、日常維護更加方便。
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