工控摘要：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu),它們之間的信號(hào)傳輸既有微弱到毫伏級(jí)、毫安級(jí)的小信號(hào);有有幾十伏,甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號(hào);既有低頻直流信號(hào),也有高頻脈沖信號(hào)等等,構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。
　　
　　信號(hào)隔離器是將輸入單路或雙路電流或電壓信號(hào)，變送輸出隔離的單路或雙路線性的電流或電壓信號(hào)，并提高輸入、輸出、電源之間的電氣隔離性能。它首先將PLC接受的信號(hào)，通過(guò)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過(guò)光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號(hào)或不同信號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離后信號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理，保證變換后的信號(hào)、電源、地之間獨(dú)立。任何一項(xiàng)電子設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)出一些受干擾的情況。
　　
　　信號(hào)隔離器干擾的原因一般都有以下幾個(gè)方面：
　　
　　一、系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因
　　
　?。?）地環(huán)流干擾
　　
　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu),它們之間的信號(hào)傳輸既有微弱到毫伏級(jí)、毫安級(jí)的小信號(hào)；有有幾十伏,甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號(hào);既有低頻直流信號(hào)，也有高頻脈沖信號(hào)等等，構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個(gè)儀表、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個(gè)十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備根據(jù)要求和目的都需要接地,例如為了安全,機(jī)殼需要接大地；為了使電路正常工作，系統(tǒng)要有公共參考點(diǎn)；為了抑制干擾加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地。但是由于儀表和設(shè)備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢(shì)差（也就是各設(shè)備的共地點(diǎn)不同）因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)路”問(wèn)題是在系統(tǒng)信號(hào)處理過(guò)程中必須要解決的問(wèn)題。地環(huán)流地測(cè)試信號(hào)形成干擾,當(dāng)環(huán)流很大時(shí)，至使設(shè)備出現(xiàn)很高的共摸噪聲電壓，并通過(guò)分布參數(shù)耦合到信號(hào)線，或直接連接到電平信號(hào)線上，將產(chǎn)生很大的串模干擾，甚至損壞接口電路及設(shè)備。因此，不可掉以輕心，必須嚴(yán)加防范！
　　
　　（2）自然干擾
　　
　　雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電干擾的時(shí)域波形是疊加在一竄隨機(jī)脈沖背景上的一個(gè)大尖峰脈沖。宇宙噪聲是電離輻射產(chǎn)生的，在一天中不斷變化。太陽(yáng)噪聲則隨著太陽(yáng)活動(dòng)情況劇烈變化。自然界噪聲主要會(huì)對(duì)通信造成干擾而雷電能量尖峰脈沖可以對(duì)很多設(shè)備造成損壞，應(yīng)該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
　　
　　（3）人為干擾
　　
　　電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導(dǎo)體中有電壓或電流的變化，即較大的dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導(dǎo)體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)特定功能，例如，無(wú)線通信、雷達(dá)或其他功能，另一方面，電子設(shè)備在工作時(shí)，由于導(dǎo)體中的dv/dt或di/dt會(huì)產(chǎn)生伴隨電磁輻射。無(wú)論主觀上出于什么目的，客觀上對(duì)電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)經(jīng)常有一些大型的設(shè)備（電機(jī)、變頻器等）頻繁開(kāi)關(guān)，它們也會(huì)造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場(chǎng)合，肯定會(huì)有電磁干擾存在。數(shù)字脈電路就是一種典型的干擾源。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電磁污染情況會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。
　　
　　二、解決各種干擾的方法
　　
　　首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑，這三要素缺少一個(gè)，電磁兼容問(wèn)題都不會(huì)存。因此要從這三要素入手。找出zui方便的解決辦法，一般干擾源和敏感源是沒(méi)辦法解決的，通常是從耦合路徑想辦法，也是zui常用的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環(huán)流zui為常見(jiàn)也zui為麻煩，現(xiàn)在以此為探討話題。
　　
　　（1）*種方法：所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不接地，使所有過(guò)程環(huán)路只有一個(gè)接地點(diǎn)，不能形成回路，這種方法看似簡(jiǎn)單。但實(shí)際應(yīng)用中往往很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟承┰O(shè)備要求必須接地才能保證測(cè)量精度或人身安全，某些設(shè)備可能因?yàn)殚L(zhǎng)期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點(diǎn)。
　　
　?。?）第二種方法：使兩接地點(diǎn)的電勢(shì)相同（使V1=V2），但由于接地的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方法其實(shí)在實(shí)際中也無(wú)法完做到。
　　
　?。?）第三種方法：在各個(gè)過(guò)程環(huán)節(jié)中使用信號(hào)隔離器，斷開(kāi)過(guò)程環(huán)路，同時(shí)又不影響過(guò)程信號(hào)的正常傳輸，從而*解決地環(huán)路的問(wèn)題
　　
　　在各個(gè)過(guò)程環(huán)路中使用信號(hào)隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現(xiàn)場(chǎng)帶的隔離的變送器（分設(shè)備可以做到），也可以用信號(hào)隔離器來(lái)實(shí)現(xiàn)。比較起來(lái)，用信號(hào)隔離器有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　絕大部分情況，采用信號(hào)隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜；
　　
　　信號(hào)隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加*；
　　
　　信號(hào)隔離器應(yīng)用靈活，而且它還有信號(hào)轉(zhuǎn)換和信號(hào)分配及接口轉(zhuǎn)換等功能，使用起來(lái)更加方便；
　　
　　信號(hào)隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互*獨(dú)立，構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護(hù)更加方便。
　　
　　另外，信號(hào)隔離器采用了*的數(shù)字化技術(shù)，在對(duì)高、低頻干擾信號(hào)的抑制方面均有著優(yōu)異表現(xiàn)，即使在大功率變頻控制系統(tǒng)中依然能夠可靠應(yīng)用，內(nèi)部采用數(shù)字化調(diào)校、無(wú)零點(diǎn)及滿(mǎn)度電位器、自動(dòng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)零點(diǎn)、溫度漂移自動(dòng)補(bǔ)償?shù)戎T多*技術(shù)，并符合IEC61000-4-4：1995中所規(guī)定的第四類(lèi)（惡劣工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)）環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的抗電磁干擾要求，這一系列技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性得到科學(xué)的保證。以上各項(xiàng)技術(shù)*水平。
　　
　　信號(hào)隔離器可以與單元組合儀表及DCS、PLC等系統(tǒng)配套使用，在油田、石化、制造、電力、冶金等行業(yè)的重大工程中有著廣泛應(yīng)用。