如何解決信号隔離器(qì)信号幹擾的(de)困擾

在工(gōng)業(yè)生(shēng)産過程中實現(xiàn)監視(shì)和(hé)控制需要用到各種自(zì)動化(huà)儀表、控制系統和(hé)執行機(jī)構,它們之間(jiān)的(de)信号傳輸既有(yǒu)微(wēi)弱到毫伏級、毫安級的(de)小(xiǎo)信号;有(yǒu)有(yǒu)幾十伏,甚至數千伏、數百安培的(de)大信号;既有(yǒu)低(dī)頻(pín)直流信号,也有(yǒu)高(gāo)頻(pín)脈沖信号等等,構成系統後往往發現(xiàn)在儀表和(hé)設備之間(jiān)傳輸相(xiàng)互幹擾,造成系統不穩定甚至誤操作(zuò)。
　　
　　信号隔離器(qì)是将輸入單路(lù)或雙路(lù)電(diàn)流或電(diàn)壓信号，變送輸出隔離的(de)單路(lù)或雙路(lù)線性的(de)電(diàn)流或電(diàn)壓信号，并提高(gāo)輸入、輸出、電(diàn)源之間(jiān)的(de)電(diàn)氣隔離性能。它首先将PLC接受的(de)信号，通(tōng)過半導體(tǐ)器(qì)件(jiàn)調制變換，然後通(tōng)過光(guāng)感或磁感器(qì)件(jiàn)進行隔離轉換，然後再進行解調變換回隔離前原信号或不同信号，同時(shí)對(duì)隔離後信号的(de)供電(diàn)電(diàn)源進行隔離處理(lǐ)，保證變換後的(de)信号、電(diàn)源、地(dì)之間(jiān)絕對(duì)獨立。任何一項電(diàn)子(zǐ)設備在運行過程中都(dōu)會出一些受幹擾的(de)情況。
　　
　　信号隔離器(qì)幹擾的(de)原因一般都(dōu)有(yǒu)以下(xià)幾個(gè)方面：
　　
　　一、系統産生(shēng)幹擾的(de)原因
　　
　　（1）地(dì)環流幹擾
　　
　　在工(gōng)業(yè)生(shēng)産過程中實現(xiàn)監視(shì)和(hé)控制需要用到各種自(zì)動化(huà)儀表、控制系統和(hé)執行機(jī)構,它們之間(jiān)的(de)信号傳輸既有(yǒu)微(wēi)弱到毫伏級、毫安級的(de)小(xiǎo)信号；有(yǒu)有(yǒu)幾十伏,甚至數千伏、數百安培的(de)大信号;既有(yǒu)低(dī)頻(pín)直流信号，也有(yǒu)高(gāo)頻(pín)脈沖信号等等，構成系統後往往發現(xiàn)在儀表和(hé)設備之間(jiān)傳輸相(xiàng)互幹擾,造成系統不穩定甚至誤操作(zuò)。出現(xiàn)這(zhè)種情況除了每個(gè)儀表、設備本身(shēn)的(de)性能原因如抗電(diàn)磁幹擾影響外(wài)，還(hái)有(yǒu)一個(gè)十分重要的(de)原因就是各種儀器(qì)設備根據要求和(hé)目的(de)都(dōu)需要接地(dì),例如為(wèi)了安全,機(jī)殼需要接大地(dì)；為(wèi)了使電(diàn)路(lù)正常工(gōng)作(zuò)，系統要有(yǒu)公共參考點；為(wèi)了抑制幹擾加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地(dì)。但(dàn)是由于儀表和(hé)設備之間(jiān)的(de)參考點之間(jiān)存在電(diàn)勢差（也就是各設備的(de)共地(dì)點不同）因而形成“地(dì)環流”、“接地(dì)環路(lù)”問(wèn)題是在系統信号處理(lǐ)過程中必須要解決的(de)問(wèn)題。地(dì)環流地(dì)測試信号形成幹擾,當環流很(hěn)大時(shí)，至使設備出現(xiàn)很(hěn)高(gāo)的(de)共摸噪聲電(diàn)壓，并通(tōng)過分布參數耦合到信号線，或直接連接到電(diàn)平信号線上(shàng)，将産生(shēng)很(hěn)大的(de)串模幹擾，甚至損壞接口電(diàn)路(lù)及設備。因此，不可掉以輕心，必須嚴加防範！
　　
　　（2）自(zì)然幹擾
　　
　　雷電(diàn)是一種主要的(de)自(zì)然幹擾源，雷電(diàn)産生(shēng)的(de)幹擾可以傳輸到數千公裏以外(wài)的(de)地(dì)方。雷電(diàn)幹擾的(de)時(shí)域波形是疊加在一竄随機(jī)脈沖背景上(shàng)的(de)一個(gè)大尖峰脈沖。宇宙噪聲是電(diàn)離輻射産生(shēng)的(de)，在一天中不斷變化(huà)。太陽噪聲則随着太陽活動情況劇(jù)烈變化(huà)。自(zì)然界噪聲主要會對(duì)通(tōng)信造成幹擾而雷電(diàn)能量尖峰脈沖可以對(duì)很(hěn)多設備造成損壞，應該加以避免或降低(dī)損壞程度，減少損失。
　　
　　（3）人(rén)為(wèi)幹擾
　　
　　電(diàn)磁幹擾産生(shēng)的(de)根本原因是導體(tǐ)中有(yǒu)電(diàn)壓或電(diàn)流的(de)變化(huà)，即較大的(de)dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體(tǐ)産生(shēng)電(diàn)磁波輻射。一方面，人(rén)們可以利用這(zhè)一特點實現(xiàn)特定功能，例如，無線通(tōng)信、雷達或其他(tā)功能，另一方面，電(diàn)子(zǐ)設備在工(gōng)作(zuò)時(shí)，由于導體(tǐ)中的(de)dv/dt或di/dt會産生(shēng)伴随電(diàn)磁輻射。無論主觀上(shàng)出于什麽目的(de)，客觀上(shàng)對(duì)電(diàn)磁環境造成了污染。還(hái)有(yǒu)工(gōng)廠(chǎng)企業(yè)在生(shēng)産過程中會經常有(yǒu)一些大型的(de)設備（電(diàn)機(jī)、變頻(pín)器(qì)等）頻(pín)繁開(kāi)關，它們也會造成一些容性、感性的(de)幹擾，也将影響儀器(qì)儀表正常顯示或采集。凡是有(yǒu)電(diàn)壓電(diàn)流突變的(de)場(chǎng)合，肯定會有(yǒu)電(diàn)磁幹擾存在。數字脈電(diàn)路(lù)就是一種典型的(de)幹擾源。随着電(diàn)子(zǐ)技(jì)術的(de)廣泛應用，電(diàn)磁污染情況會越來(lái)越嚴重。
　　
　　二、解決各種幹擾的(de)方法
　　
　　首先幹擾的(de)三要素是幹擾源、敏感源和(hé)耦合路(lù)徑，這(zhè)三要素缺少一個(gè)，電(diàn)磁兼容問(wèn)題都(dōu)不會存。因此要從(cóng)這(zhè)三要素入手。找出最方便的(de)解決辦法，一般幹擾源和(hé)敏感源是沒辦法解決的(de)，通(tōng)常是從(cóng)耦合路(lù)徑想辦法，也是最常用的(de)辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理(lǐ)地(dì)環流最為(wèi)常見也最為(wèi)麻煩，現(xiàn)在以此為(wèi)探讨話(huà)題。
　　
　　（1）第一種方法：所有(yǒu)現(xiàn)場(chǎng)設備不接地(dì)，使所有(yǒu)過程環路(lù)隻有(yǒu)一個(gè)接地(dì)點，不能形成回路(lù)，這(zhè)種方法看(kàn)似簡單。但(dàn)實際應用中往往很(hěn)難實現(xiàn)，因為(wèi)某些設備要求必須接地(dì)才能保證測量精度或人(rén)身(shēn)安全，某些設備可能因為(wèi)長(cháng)期遭到腐蝕和(hé)磨損後或氣候影響而形成新的(de)接地(dì)點。
　　
　　（2）第二種方法：使兩接地(dì)點的(de)電(diàn)勢相(xiàng)同（使V1=V2），但(dàn)由于接地(dì)的(de)電(diàn)阻受地(dì)質條件(jiàn)及氣候變化(huà)等衆多因素的(de)影響，這(zhè)種方法其實在實際中也無法完全能做到。
　　
　　（3）第三種方法：在各個(gè)過程環節中使用信号隔離器(qì)，斷開(kāi)過程環路(lù)，同時(shí)又(yòu)不影響過程信号的(de)正常傳輸，從(cóng)而徹底解決地(dì)環路(lù)的(de)問(wèn)題
　　
　　在各個(gè)過程環路(lù)中使用信号隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件(jiàn)或者現(xiàn)場(chǎng)帶的(de)隔離的(de)變送器(qì)（分設備可以做到），也可以用信号隔離器(qì)來(lái)實現(xiàn)。比較起來(lái)，用信号隔離器(qì)有(yǒu)以下(xià)優點：
　　
　　絕大部分情況，采用信号隔離器(qì)+非隔離卡件(jiàn)比采用隔離卡件(jiàn)便宜；
　　
　　信号隔離器(qì)比隔離卡件(jiàn)在隔離能力、抗電(diàn)磁幹擾等方面性能更加優越；
　　
　　信号隔離器(qì)應用靈活，而且它還(hái)有(yǒu)信号轉換和(hé)信号分配及接口轉換等功能，使用起來(lái)更加方便；
　　
　　信号隔離器(qì)通(tōng)常有(yǒu)單通(tōng)道(dào)、雙通(tōng)道(dào)、通(tōng)道(dào)間(jiān)相(xiàng)互完全獨立，構成系統的(de)配置、日(rì)常維護更加方便。
　　
　　另外(wài)，信号隔離器(qì)采用了先進的(de)數字化(huà)技(jì)術，在對(duì)高(gāo)、低(dī)頻(pín)幹擾信号的(de)抑制方面均有(yǒu)着優異表現(xiàn)，即使在大功率變頻(pín)控制系統中依然能夠可靠應用，內(nèi)部采用數字化(huà)調校(xiào)、無零點及滿度電(diàn)位器(qì)、自(zì)動動态校(xiào)準零點、溫度漂移自(zì)動補償等諸多先進技(jì)術，并符合IEC61000-4-4：1995中所規定的(de)第四類（惡劣工(gōng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)）環境對(duì)産品的(de)抗電(diàn)磁幹擾要求，這(zhè)一系列技(jì)術的(de)應用使産品的(de)穩定性及可靠性得到科(kē)學的(de)保證。以上(shàng)各項技(jì)術領先國(guó)際先進水(shuǐ)平。
　　
　　信号隔離器(qì)可以與單元組合儀表及DCS、PLC等系統配套使用，在油田、石化(huà)、制造、電(diàn)力、冶金(jīn)等行業(yè)的(de)重大工(gōng)程中有(yǒu)着廣泛應用。