1、隔離輸入/輸出信號(hào)

這是信號(hào)隔離器zui主要的功能。信號(hào)隔離器一方面能解決接地環(huán)路和設(shè)備互聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的地線參考點(diǎn)不同的問(wèn)題，另一方面能有效地去除線路在傳輸過(guò)程中可能受到的無(wú)限射頻和電磁干擾問(wèn)題。

    在上圖中，兩臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（1#和2#儀表）向PLC/DCS傳送模擬信號(hào)，同時(shí)PLC/DCS向另外兩臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（3#和4#儀表）發(fā)出模擬信號(hào)進(jìn)行顯示和控制。在這套系統(tǒng)中，理想的狀態(tài)是：位于現(xiàn)場(chǎng)的1#、2#設(shè)備與位于主控室的PLC/DCS的參考“地”電位*相等，而且傳輸過(guò)程中不存在任何干擾，這樣才能保證PLC/DCS接收正確。但現(xiàn)實(shí)情況是這種“理想狀態(tài)”很難實(shí)現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)1#和2#設(shè)備輸入的信號(hào)為0-10V DC的模擬信號(hào)。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)烧叩男盘?hào)也*正確。1#設(shè)備的“地”與PLC/DCS的“地”相等，而2#設(shè)備比它們的“地”電位高0.1V，這樣PLC/DCS接收到的1#設(shè)備的信號(hào)為0-10V，而接收到的2#設(shè)備的信號(hào)為0.1-10.1V，顯然誤差產(chǎn)生了。特別是在多級(jí)互連的串聯(lián)設(shè)備中，這種誤差會(huì)變得非常大！如果我們簡(jiǎn)單地把1#，2#設(shè)備的“地”線在PLC/DCS處匯合連接，那么這0.1V的電壓會(huì)施加在PLC/DCS的“地”線上，有可能損壞PLC/DCS的局部“的”線。同樣，在輸出端的3#，4#設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的情況。由此引起的問(wèn)題在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中屢見(jiàn)不鮮。

解決上述問(wèn)題的辦法就是在輸入端和輸出端分別加上。從信號(hào)隔離器的原理圖可以看出，它信號(hào)隔離器具有使輸入/輸出信號(hào)在電氣上*隔離的特點(diǎn)。換句話講，現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與主控接收設(shè)備間不存在共“地”，那么輸入信號(hào)不管是0-10V，或是帶有哪怕+10V干擾的10V-20V的信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離器后均變?yōu)?-10V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。例如某大型水泥廠新建窯爐的生產(chǎn)線調(diào)試中，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)爐溫信號(hào)接入國(guó)外某品牌DCS系統(tǒng)的8通道模擬量輸入卡鍵后，溫度數(shù)據(jù)亂跳，根本無(wú)法控制，但在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)試時(shí)又很穩(wěn)定也很準(zhǔn)確。又如某電廠化水處理工程中，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)各種不同類(lèi)型的壓力變送器信號(hào)接入PLC后，數(shù)據(jù)跳動(dòng)厲害，而且誤差非常大，但同樣在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)試時(shí)很穩(wěn)定也很準(zhǔn)確，可是只要向PLC接入兩點(diǎn)以上的信號(hào)后，信號(hào)就發(fā)生跳變。這兩種情況在加了信號(hào)隔離器后，一切正常！                    

在實(shí)際應(yīng)用中，我們經(jīng)常遇到將一個(gè)變送器信號(hào)接入兩個(gè)或兩個(gè)以上接收裝置的情況，若采用串聯(lián)環(huán)路，則環(huán)路中任一處開(kāi)路都會(huì)造成整個(gè)環(huán)路上的儀表無(wú)信號(hào)，同時(shí)負(fù)載電阻之和很容易超過(guò)變送器的負(fù)載能力，所以一般不采用這種方式。通常采用的方式是：在環(huán)路中串接一個(gè)電阻，再將負(fù)載并聯(lián)在電阻上以取得電壓信號(hào)，如串接一個(gè)250Ω電阻將4-20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成1-5V電壓信號(hào)。如下圖：

    ① 由于電阻本身難以達(dá)到高精度，加之存在接線端電阻以及電阻發(fā)熱引起阻抗升高等因素，所以電壓信號(hào)較難保證高精度；蘇州迅鵬儀器儀表有限公司供稿

    ② 通過(guò)串聯(lián)電阻取電壓信號(hào)方法是以假定接收設(shè)備的輸入阻抗無(wú)窮大為理想前提的，所以接收設(shè)備的輸入阻抗必然對(duì)信號(hào)的測(cè)量產(chǎn)生誤差，而且，并聯(lián)設(shè)備數(shù)目越多，誤差越大；

    ③ 導(dǎo)線越長(zhǎng)，電阻的電壓降越大，對(duì)實(shí)際電壓信號(hào)的影響也越大，因此信號(hào)傳輸距離不能太長(zhǎng)；

    ④ 由于RFI/EMI（無(wú)線射頻/電磁干擾）的信號(hào)容易與電壓信號(hào)疊加，所以該連接易受無(wú)限射頻/電磁干擾。

    解決以上問(wèn)題的理想方案就是使用信號(hào)（隔離）分配器！它精度高、隔離能力強(qiáng)，可以解決以上各種問(wèn)題，以下圖為例：

3、避免電源沖突

有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)儀表在配套時(shí)，由于協(xié)調(diào)不利，產(chǎn)生了如下情況：接收設(shè)備（如某些DCS輸入卡鍵）的信號(hào)接入端帶有24V電源（即我們常說(shuō)的兩線制接口），而現(xiàn)場(chǎng)為4線制變送器，輸出信號(hào)為有源信號(hào)，因此，來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)的4線制變送器輸出信號(hào)與來(lái)自于接收裝置的兩線制電源信號(hào)就會(huì)發(fā)生沖突。

解決的方法是：接入輸出環(huán)路供電型隔離器，它通過(guò)信號(hào)輸出線由接收設(shè)備供電，并將現(xiàn)場(chǎng)4線制變送器的有源信號(hào)經(jīng)隔離后輸出給接收設(shè)備，這樣不僅避免了電源沖突，而且還對(duì)信號(hào)實(shí)行了隔離。如圖：

4、提供電源并隔離

4線制外部供電型信號(hào)隔離器,又叫隔離配電器（如：迅鵬的XPD-A420-A420-D等），具有向2線制變送器供電的功能，由此可以免去為變送器再配置電源的麻煩。并且也提供了信號(hào)隔離功能。如下圖：

上述介紹的所有信號(hào)隔離器都帶有信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，可接受如直流標(biāo)準(zhǔn)（或非標(biāo)準(zhǔn)）信號(hào)、熱電偶信號(hào)、熱電阻信號(hào)、電位計(jì)信號(hào)，甚至交流信號(hào)等，并可以輸出用戶需要的各種信號(hào)。