陳盼
安科瑞電氣股份有限公司 江蘇江陰 202206
摘要：PLC/DCS控制系統在實際運作過程中經常會出現幹擾問題，造成現場儀器出現故障、模拟量顯示異常及資料不穩定等現象。信号隔離器能抑制外界幹擾，同時對下級裝置具有限壓、限流的功能，進而實作對裝置的防護。
關鍵詞：信号隔離器；PLC/DCS；變頻器；幹擾
概述: 随着工業自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。作為電力電子器件，變頻器中要進行大功率二極管整流，大功率半導體變壓，在輸入輸出回路産生電流高次諧波，幹擾供電系統、負載以及附近其它電氣裝置。在實際使用過程中，經常遇到變頻器諧波幹擾問題。
工業現場PLC/DCS控制系統中，常常會出現測量信号不穩定現象，一種是由電磁幹擾導緻，另一種是高頻信号滲入，如電流信号輸出控制變頻器，變頻器高頻幹擾滲入信号中，這樣的幹擾信号使得變頻器和閥門工作不穩定，在兩個裝置信号連接配接之間加裝信号隔離器，是有效解決電磁幹擾及高頻信号滲入影響的方法之一。
1：PLC/DCS控制系統中的幹擾
PLC/DCS控制系統中主要幹擾源有:空間的輻射幹擾、信号線引入的幹擾、接地系統混亂時的幹擾、PLC/DCS系統内部的幹擾，其中電源的幹擾和信号線引入的幹擾，通常稱為傳導幹擾，這種傳導幹擾在工業現場較常見也較嚴重。
1.1 PLC/DCS控制系統幹擾類型及現象
PLC/DCS控制系統中幹擾的類型通常按幹擾模式不同劃分，分為共模幹擾和差模幹擾。共模幹擾是信号對地的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信号線上感應的共态（同方向）電壓疊加所形成。差模幹擾是指作用于信号兩極間的幹擾電壓，主要是由空間電磁場在信号間耦合感應及由不平衡電路轉換共模幹擾所形成的電壓，這種電壓疊加在信号上，會直接影響測量和控制精度。
1.2 PLC/DCS控制系統幹擾問題解決方向
1)切斷或衰減電磁幹擾的傳播途徑
2)提高裝置和系統的抗幹擾能力
2: 信号隔離器在PLC/DCS控制系統中的作用
實際應用中，控制系統中的信号幹擾問題有時會非常嚴重，有些時候即使信号電纜采用屏蔽線也不能完全消除這些幹擾，例如由于接地點不同引起的接地環流幹擾。而采用信号隔離器的接線方式切斷了傳導幹擾的傳播途徑，減小裝置直接連接配接的接地環路帶來的信号失真，可以有效地提高在PLC/DCS控制系統中模拟量控制子產品每一路信号供電電源安全性、穩定性和相對獨立性，這樣便可以降低因為雷擊過電壓等原因可能會造成的模闆擊穿或燒毀機率，提高了控制子產品的測量精度和4-20MA 模拟量信号抗工頻電磁幹擾的能力，保證了控制系統的安全穩定運作。
3： BM100信号隔離器
BM100系列信号隔離器在工業生産中為增加儀表負載能力并保證連接配接同一信号的儀表之間互不幹擾，提高電氣安全性能。BM100信号隔離器将輸入的電壓、電流、電阻或溫度等信号進行采集、放大、運算、并進行抗幹擾處理後，再輸出隔離的電流和電壓信号，安全的輸送給二次儀表或PLC/DCS使用。
BM100系列信号隔離器外觀圖
3.1 技術參數
3.2 應用執行個體
某銅鎳礦萬噸鎳冶煉技改擴建工程中，軟化循環水泵房，變頻器控制水泵用的是一台變頻器控制兩台水泵的控制原理，該變頻器控制設定為三地控制，分别為：就地現場控制箱控制、集中變頻器櫃控制及遠端中控室DCS控制。三地都能實作兩台水泵的啟停控制，但是變頻器的電流顯示及頻率顯示都無法工作正常，遠端中控室的水泵電流與頻率回報也就無法工作。遠端中控DCS控制水泵的頻率給定與實際值也存在偏差，有時工作不能正常給定。起初懷疑電流表、頻率表、信号線及流體媒體有問題，更換了所有這些儀表、信号電纜，并把動力線與信号控制電纜分開走電纜橋架，故障依然存在。原因是變頻器的高次諧波電流通過輸出電纜向外輻射，傳遞到信号電纜，引起幹擾。
解決辦法：将變頻器中電流回報信号及頻率回報信号分别輸入給信号隔離器，再把隔離輸出信号分别輸送給電流表、頻率表及遠端DCS控制室電流與頻率回報。遠端中控室頻率，給定信号也進入信号隔離器然後接至變頻器。遠端中控DCS控制頻率輸入信号、電流回報、頻率回報、電流表及頻率表顯示正常，故障排除。
4：結束語
在PLC/DCS控制系統中加入信号隔離器的連接配接方式，有效解決了控制系統中的幹擾問題，目前在冶煉、水處理、化工、火電、工業自動化等多個行業已經批量應用 ，對提高PLC/DCS控制系統測量信号的精度和系統的安全穩定、可靠運作提供了保障。
參考文獻