PLC憑借其強大的功能在工業自動化中扮演著很重要的角色,但PLC在工業控制現場使用時,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混亂時引入的干擾等等。
為了解決PLC系統的干擾,理想的狀態是選用:隔離性能較好的設備、優良的電源、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備廠商共同的協作才能完成,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,有著特別強的抗干擾能力,對各類信號的輸入、輸出、電源進行三端隔離,保證信號、電源、地之間絕對獨立。
信號隔離器的原理是將變送器或儀表的信號通過半導體器件調制轉化,然后通過光感或是磁感器件實現隔離轉換,然后再實行解調轉換回隔離前的信號,同時對隔離后的信號、供電電源實行隔離處理,保證轉換后的信號、電源、地之間絕對獨立,特別適合與需要電隔離的設備儀表配合使用。同時對疊加在測量值上的干擾信號進行濾波,以及根據控制系統的輸入輸出要求,對信號進行匹配,因此隔離、放大、濾波和匹配是信號隔離器所起的作用。
PLC系統隔離過程
對于 PLC系統來說,其抗干擾手段是非常多的,通常可分為:加裝濾波器、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、數字信號輸入/輸出信號與外界的其他電路進行隔離,從而消除電磁干擾。一般情況下, PLC系統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變壓器變壓的設備,通常是用于變送器和 PLC系統之間。光電耦合器則是一種光電轉換器件,用于將模擬量輸入信號轉換成數字量輸出的電路。
工業現場存在不同的自動化儀表、檢測設備等組成大大小小的檢測與控制系統,它們之間需要傳遞各種信號。在生產過程中,無論是控制系統還是監控系統,都有可能面臨復雜環境的干擾、短路、過壓、不明脈沖、信號不匹配、信號間互相干擾等狀況,這些狀況會導致系統不穩定、誤操作,甚至是無法工作。因此具有保護下級控制回路,削弱環境噪聲影響、抑制接地或設備干擾,同時具有限流限壓的作用,保護控制系統輸入輸出及通訊接口的隔離器,成為控制系統中不可或缺的一部分。
雖然一些DCS模塊自帶光電隔離功能,或許在系統中完全可以滿足正常工作需求,但系統不可能永遠處于正常的工作狀態,一旦發生事故,造成DCS損壞,更換隔離器遠比更換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不同要求,增加很多其他功能,如信號運算,信號分配,信號轉換等。同時信號隔離器還有著信號轉換、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,大量減輕設計人員和系統調試人員的工作量,即使復雜的系統在普通設計人員的手里,也會變得穩定可靠。