在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构,它们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、微安级的小信号,又有几十伏,甚至数千伏、数百安培的大信号;既有低频直流信号,也有高频脉冲信号等等,构成系统后往往发现在仪表和设备之间信号传输互相干扰,造成系统不稳定甚至误操作。出现这种情况除了每个仪表、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响外,还有一个十分重要的因素就是由于仪表和设备之间的信号参考点之间存在电势差,因而形成“接地环路”造成信号传输过程中失真。因此,要系统稳定和可靠的运行,“接地环路”问题是在系统信号处理过程中解决的问题。所有现场设备不接地,使所有过程环路只有一个接地点,不能形成回路,这种方法看似简单,但在实际应用中往往很难实现,因为某些设备要求接地才能测量精度或确保人身安全,某些设备可能因为长期遭到腐蚀和磨损后或气候影响而形成新的接地点。
1、供电系统的抗干扰设计对传感器、仪器仪表正常工作危害严重的是电网尖峰脉冲干扰,产生尖峰干扰的用电设备有:电焊机、大电机、可控机、继电接触器、带镇流器的充气照明灯等。尖峰干扰可用硬件、软件结合的办法来抑制。干扰控制(1)用硬件线路抑制尖峰干扰的影响。常用办法主要有三种:①在仪器交流电源输入端串入按频谱均衡的原理设计的干扰控制器,将尖峰电压集中的能量分配到不同的频段上,从而减弱其破坏性;②在仪器交流电源输入端加超级隔离变压器,利用铁磁共振原理抑制尖峰脉冲;③在仪器交流电源的输入端并联压敏电阻,利用尖峰脉冲到来时电阻值减小以降低仪器从电源分得的电压,从而削弱干扰的影响。(2)利用软件方法抑制尖峰干扰。对于周期性干扰,可以采用编程进行时间滤波,也就是用程序控制可控硅导通瞬间不采样,从而有效地消除干扰。
隔离技术主要有磁隔离与光隔离两大类。隔离电路形式有直接调制耦合,反馈调制耦合等多种形式,具体采用什么形式要根据产品的技术指标而定。总的来讲可以大致分为开关量信号采用光隔离,模拟量信号采用磁隔离的方式。从技术复杂程度来看,磁隔离比光隔离处理技术复杂,采用磁隔离技术,设计者可以根据技术指标采用合适的设计方案,隔离的线性、精度可以根据产品的要求灵活控制。而光隔离的线性、精度只能依赖器件厂家提供的技术指标,设计人员可以调整的方式很少,也不可能超过厂家提供的技术指标。由于功耗大,光电隔离也不能实现无源隔离。磁隔离模式有电流互感模式、电流互感反馈模式、电压互感模式、电压互感反馈模式、电流互感功率补偿模式等,电流互感功率补偿模式是相对来说功耗低的模式。
技术发展编辑随着科技的发展,隔离端子的设计日趋小型化,而小型化的目的就是少占空间。当然应该允许用户密集安装,密集安装则存在散热问题,那么降低内部功耗。因此内部功耗的数值在选用时也应注意。而针对变送器的隔离还有另一种方式,传感器和变送器为一体而又放置在现场地点。一般把隔离端子安置在中央控制室机柜中,由机柜中的隔离端子为现场变送器配送电源,使用哪一种要根据PLC接口情况决定。现场调试也许会出现仪表和PLC接口不匹配,发送设备为四线制变送器输出4~20mA,而接收端4~20mA的接口为二线回路供电方式,若直接连接将造成电源冲突
无论主观上出于什么目的,客观上对电磁环境造成了污染。还有工厂企业在生产过程中会经常有一些大型的设备(电机、变频器)频繁开关,他们也会造成一些容性、感性的干扰,也将影响仪器仪表正常显示或采集。凡是有电压电流突变的场合,肯定会有电磁干扰存在一方面,人们可以利用这一特点实现特定功能,例如,无限通信、雷达或其他功能;另一方面,电子设备在工作时,由于导体中的dv/dt或di/dt会产生伴随电磁辐
隔离放大器用于防止数据采集器件遭受远程传感器出现的潜在破坏性电压的影响。这些放大器还用于在多通道应用中放大低电平信号。它们也可以消除由接地环路引起的测量误差。由于不需要附加的隔离电源,带有内部变压器的隔离放大器可以降低电内路成本隔离放大器是一种特殊的测量放大电路,其输入、输出和电源电路之间没有直接电路耦合,即信号在传输过程中没有公共的接地端。输入电路和放大器输出之间有欧姆隔离的器件。是在自动化控制系统中对电压电流、AC交流、4-20mA、0-5V、mV毫伏、PWM脉冲、Hz频率、Pt100热电阻、正弦波、方波、电位器、转速等各种容信号进行变送、转换、隔离、放大、远传的集成电路,可与各种工业传感器配合使用,满足用户本地监视远程数据采集的需求