信号隔离器的功能及工作原理

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本文深入解析信号隔离器的功能、工作原理及其在工业自动化领域的应用。包括隔离器的主要类型、安装维护注意事项、如何解决PLC接收到的现场信号误差大且稳定性差等问题，以及不同品牌隔离器的选择考量。特别强调了隔离器在信号隔离、抗干扰、保护下级控制回路等方面的重要作用。

信号隔离器的功能及工作原理

信号隔离器的工作原理及功能是什么？
工作原理：
首先将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。
功能：
一：保护下级的控制回路。
二：消弱环境噪声对测试电路的影响。
三：抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。 DIN系列导轨结构，易于安装，可有效的隔离：输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。
信号隔离器的主要类型有哪些？
隔离器：
工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一信号的仪表之间互不干扰，提高电气安全性能。需要将输入的电压、电流或频率、电阻等信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，安全的送给二次仪表或plc\dcs使用。
配电器：
工业现场一般需要采用两线制传输方式，既要为变送器等一次仪表提供24V配电电源，同时又要对输入的电流信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。
安全栅：
一些特殊的工业现场（如燃气公司和化工厂）不但需要两线制传输，既提供配电电源又有信号隔离功能，同时还需要具有安全火花防爆的性能，可靠地遏制电源功率、防止电源、信号及地之间的点火，限流、降压双重限制信号及电源回路，把进入危险场所的能量限制在安全定额范围内。
信号隔离器安装维护应注意哪些事项？
由于生产厂家不同，对隔离器的生产工艺、接线定义也不都相同，但使用场合基本相同，所以对产品的防护要求及维护基本相同。
1．使用前应详细阅读说明书。
2．作为信号隔离使用时，应将输入端串入环路电路中，输出端接取样回路。
3．作为隔离配电使用时，应将输入端串入电源电路中，输出端接变送器。
4．若不正常工作应先检查接线是否正确，注意电源有无及极性反正。
为什么有时PLC接收到的现场信号误差大且稳定性差？
造成这种现象的原因很多，不同仪表信号参考点之间的电位差是重要因素。由于这个“电位差”造成仪表信号之间产生干扰电流，致使PLC误差大且稳定性差。所以不同设备、仪表的信号有一个共同的参考点是最佳状况。隔离器使输入/输出电气上完全隔离，在PLC模拟接口板形成共同的参考点，达到理想状况问题就解决了。
设计隔离端子的原则是什么？
需要为每台隔离器都配电源吗？设计要遵循两个原则。第一：外部设备与中央处理系统（例如PLC、DCS）之间要进行电气隔离。第二：外部设备信号（无论是向中央处理系统发送信号的外部设备到还是接收信号的外部设备）之间要实现相互电气隔离。例如要把PLC输出的一路信号传给两个外部设备就要求输入/输出保证隔离的同时二个输出之间也是隔离的。如果隔离端子的外加工作电源与输入/输出两个部分都隔离，那么不管隔离器数量的多少，都可只用一台电源供电。
对4-20mA通道进行隔离，而机柜里没有放置电源的空间了，怎么办？
介绍一种无源信号隔离器，它能实现4-20mA信号隔离且无需外接电源。MHM-05A、MHM-05C就是此类产品。
现在市场有那么多品牌的隔离器，价格参差不齐，该怎么选择呢？
隔离器位于二个系统通道之间，所以选择隔离器首先要确定输入输出功能，同时要使隔离器输入输出模式（电压型、电流型、环路供电型等）适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能，例如噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关，这些需要使用者慎选。总之，适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。
DCS接收到的现场二线制压力变送器信号不稳定，怎么解决？
二线制变送器在工业自动化领域中使用频度较高，与其他工业现场设备相同，二线制变送器也存在受干扰及抗干扰的问题。依据DCS模拟板接口模式（电流型或环路供电型）选用功能不同的隔离配电器，原则上要求它既能给变送器提供隔离电源、保证每个变送器有一个独立电源，又能将变送器信号隔离输送到DCS。
PLC模拟板接口是二线回路供电方式的，而且需要对信号进行隔离，应该怎样选用产品呢？
二线回路供电方式是一种常见模拟接口。与这个接口相适合的产品称为二线制回路隔离系列产品。这种隔离变送器内部的隔离器件均采用变压器方式，一方面传递了信号，另一方面也将供电端的电能传送到输入部份，使输入部分的各种电路能正常工作。该系列中有处理Pt100、Cu50、热偶等温度传感器的二线制温度隔离式变送器，也有处理电压、电流信号的日本M-system公司的B5VS、B5RS、B5TS以及德国weidmuller公司的产品。
有几种常用二线制配电器？请举例。
常用的二线制隔离配电器有两个系列品种可以选择。两个系列产品的共同点是均能通过外部供电电源经隔离后给两线制变送器提供一个独立的隔离电源；区别有二点，需要一个单独电源供电，这个电源与输入/输出都隔离。MHM-05系列无须单独电源供电，它只有输入/输出端，不需要电源供电。输出的4～20mA面对接口是电阻负载。选择无源隔离器产品的为现场变送器配电所配PLC、DCS模拟量输入端模式给现场安装会带来很大的方便.。