Acrel信號隔離器在PLC/DCS控製係統的應用

hth下载地址 陳聰

 摘要：PLC/DCS控製係統在實際運行過程中經常會(hui) 出現幹擾問題，造成現場儀(yi) 器出現故障、模擬量顯示異常及數據不穩定等現象。信號隔離器能遏製外界幹擾，同時對下級設備具有限壓、限流的功能，從(cong) 而實現對設備的防護。

  關(guan) 鍵詞：信號隔離器；PLC/DCS；變頻器；幹擾

  0：概述

  隨著工業(ye) 自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。作為(wei) 電力電子器件，變頻器中要進行大功率二極管整流，大功率晶體(ti) 管變壓，在輸入輸出回路產(chan) 生電流高次諧波，幹擾供電係統、負載以及附近其它電氣設備。在實際使用過程中，經常遇到變頻器諧波幹擾問題。

  工業(ye) 現場PLC/DCS控製係統中，常常會(hui) 出現測量信號不穩定現象，一種是由電磁幹擾導致，另一種是高頻信號滲入，如電流信號輸出控製變頻器，變頻器高頻幹擾滲入信號中，這樣的幹擾信號使得變頻器和閥門工作不穩定，在兩(liang) 個(ge) 設備信號連接之間加裝信號隔離器，是解決(jue) 電磁幹擾及高頻信號滲入影響的方法之一。

  1：PLC/DCS控製係統中的幹擾

  PLC/DCS控製係統中主要幹擾源有:空間的輻射幹擾、信號線引入的幹擾、接地係統混亂(luan) 時的幹擾、PLC/DCS係統內(nei) 部的幹擾，其中電源的幹擾和信號線引入的幹擾，通常稱為(wei) 傳(chuan) 導幹擾，這種傳(chuan) 導幹擾在工業(ye) 現場較常見也較嚴(yan) 重。

  1.1 PLC/DCS控製係統幹擾類型及現象

  PLC/DCS控製係統中幹擾的類型通常按幹擾模式不同劃分，分為(wei) 共模幹擾和差模幹擾。共模幹擾是信號對地的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態（同方向）電壓疊加所形成。差模幹擾是指作用於(yu) 信號兩(liang) 極間的幹擾電壓，主要是由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模幹擾所形成的電壓，這種電壓疊加在信號上，會(hui) 直接影響測量和控製精度。

  1.2 PLC/DCS控製係統幹擾問題解決(jue) 方向

  1) 切斷或衰減電磁幹擾的傳(chuan) 播途徑

  2) 提高裝置和係統的抗幹擾的能力

  2: 信號隔離器在PLC/DCS控製係統中的作用

  實際應用中，控製係統中的信號幹擾問題有時會(hui) 非常嚴(yan) 重，有些時候即使信號電纜采用屏蔽線也不能都排除這些幹擾，例如由於(yu) 接地點不同引起的接地環流幹擾。而采用信號隔離器的接線方式切斷了傳(chuan) 導幹擾的傳(chuan) 播途徑，減小設備直接連接的接地環路帶來的信號失真，可以提高在PLC/DCS控製係統中模擬量控製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(wei) 雷擊過電壓等原因可能會(hui) 造成的模板擊穿或燒毀概率，提高了控製模塊的測量精度和4-20MA 模擬量信號抗工頻電磁幹擾的能力，保證了控製係統的安全穩定運行。

  3： BM100信號隔離器

  3.1 概述    

  BM100係列信號隔離器在工業(ye) 生產(chan) 中為(wei) 增加儀(yi) 表負載能力並保證連接同一信號的儀(yi) 表之間互不幹擾，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行采集、放大、運算、並進行抗幹擾處理後，再輸出隔離的電流和電壓信號，安全的輸送給二次儀(yi) 表或PLC/DCS使用。

BM100係列信號隔離器外觀圖

  3.2 技術參數

  3.3 應用實例

  BM100信號隔離器在變頻器諧波幹擾中的應用

  某銅鎳礦萬(wan) 噸鎳冶煉技改擴建工程中，循環水泵房，變頻器控製水泵用的是一台變頻器控製兩(liang) 台水泵的控製原理，該變頻器控製設置為(wei) 三地控製，分別為(wei) ：就地現場控製箱控製、集中變頻器櫃控製及遠程中控室DCS控製。三地都能實現兩(liang) 台水泵的啟停控製，但是變頻器的電流顯示及頻率顯示都無法工作正常，遠程中控室的水泵電流與(yu) 頻率反饋也就無法工作。遠程中控DCS控製水泵的頻率給定與(yu) 實際值也存在偏差，有時工作不能正常給定。起初懷疑電流表、頻率表、信號線及流體(ti) 介質有問題，更換了所有這些儀(yi) 表、信號電纜，並把動力線與(yu) 信號控製電纜分開走電纜橋架，故障依然存在。原因是變頻器的高次諧波電流通過輸出電纜向外輻射，傳(chuan) 遞到信號電纜，引起幹擾。如圖2所示。

圖2

  解決(jue) 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控製室電流與(yu) 頻率反饋。遠程中控室頻率，給定信號也進入信號隔離器然後接至變頻器。遠程中控DCS控製頻率輸入信號、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

  在PLC/DCS控製係統中加入信號隔離器的連接方式，解決(jue) 了控製係統中的幹擾問題，目前在冶煉、水處理、化工、火電、工業(ye) 自動化等多個(ge) 行業(ye) 已經批量應用 ，對提高PLC/DCS控製係統測量信號的精度和係統的安全穩定、可靠運行提供了保障。

  參考文獻

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