PLC憑借其強(qiáng)大的功能在工業(yè)自動化中扮演著很重要的角色,但PLC在工業(yè)控制現(xiàn)場使用時,往往會受到多種干擾,比如來自空間的輻射干擾、信號線引入的干擾、電源的干擾以及來自接地系統(tǒng)混亂時引入的干擾等等。
為了解決PLC系統(tǒng)的干擾,理想的狀態(tài)是選用:隔離性能較好的設(shè)備、優(yōu)良的電源、動力線和信號線的走線及電源接地要更加合理等,但是這些需要不同設(shè)備廠商共同的協(xié)作才能完成,這就很難做到了,而且成本比較高。
信號隔離器也叫信號調(diào)理器,在臺灣稱為隔離傳送器,日本稱為信號變換器。它作為一種輸入輸出電子接口設(shè)備,利用光電隔離或電磁隔離器切斷輸入信號與輸出信號之間的電氣連接,有著特別強(qiáng)的抗干擾能力,對各類信號的輸入、輸出、電源進(jìn)行三端隔離,保證信號、電源、地之間絕對獨(dú)立。
信號隔離器的原理是將變送器或儀表的信號通過半導(dǎo)體器件調(diào)制轉(zhuǎn)化,然后通過光感或是磁感器件實現(xiàn)隔離轉(zhuǎn)換,然后再實行解調(diào)轉(zhuǎn)換回隔離前的信號,同時對隔離后的信號、供電電源實行隔離處理,保證轉(zhuǎn)換后的信號、電源、地之間絕對獨(dú)立,特別適合與需要電隔離的設(shè)備儀表配合使用。同時對疊加在測量值上的干擾信號進(jìn)行濾波,以及根據(jù)控制系統(tǒng)的輸入輸出要求,對信號進(jìn)行匹配,因此隔離、放大、濾波和匹配是信號隔離器所起的作用。
PLC系統(tǒng)隔離過程
對于 PLC系統(tǒng)來說,其抗干擾手段是非常多的,通??煞譃椋杭友b濾波器、采用隔離變壓器、采用光電耦合器以及信號隔離器四種方法。這里重點介紹一下信號隔離器。
一般情況下,信號隔離器主要是用于把模擬量輸入信號、數(shù)字信號輸入/輸出信號與外界的其他電路進(jìn)行隔離,從而消除電磁干擾。一般情況下, PLC系統(tǒng)采用的多為隔離變壓器和光電耦合器兩種隔離方式。
隔離變壓器是一種利用磁芯來實現(xiàn)變壓器變壓的設(shè)備,通常是用于變送器和 PLC系統(tǒng)之間。光電耦合器則是一種光電轉(zhuǎn)換器件,用于將模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出的電路。
工業(yè)現(xiàn)場存在不同的自動化儀表、檢測設(shè)備等組成大大小小的檢測與控制系統(tǒng),它們之間需要傳遞各種信號。在生產(chǎn)過程中,無論是控制系統(tǒng)還是監(jiān)控系統(tǒng),都有可能面臨復(fù)雜環(huán)境的干擾、短路、過壓、不明脈沖、信號不匹配、信號間互相干擾等狀況,這些狀況會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定、誤操作,甚至是無法工作。因此具有保護(hù)下級控制回路,削弱環(huán)境噪聲影響、抑制接地或設(shè)備干擾,同時具有限流限壓的作用,保護(hù)控制系統(tǒng)輸入輸出及通訊接口的隔離器,成為控制系統(tǒng)中不可或缺的一部分。
雖然一些DCS模塊自帶光電隔離功能,或許在系統(tǒng)中完全可以滿足正常工作需求,但系統(tǒng)不可能永遠(yuǎn)處于正常的工作狀態(tài),一旦發(fā)生事故,造成DCS損壞,更換隔離器遠(yuǎn)比更換DCS模塊更加省錢省時省力,避免因小失大,因此隔離器是必不可少的。
所以,通常信號隔離器會根據(jù)不同要求,增加很多其他功能,如信號運(yùn)算,信號分配,信號轉(zhuǎn)換等。同時信號隔離器還有著信號轉(zhuǎn)換、非線性化處理和信號分配等功能,正是由于信號隔離器的這些特點,使得信號隔離器在PLC的應(yīng)用中很普遍,它操作簡單、性能可靠,成本相對低。信號隔離器可同時解決多種干擾,大量減輕設(shè)計人員和系統(tǒng)調(diào)試人員的工作量,即使復(fù)雜的系統(tǒng)在普通設(shè)計人員的手里,也會變得穩(wěn)定可靠。