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信號隔離器在PLC/DCS控制系統的應用

更新時(shí)間:2022-06-21瀏覽:906次

01

摘要


PLC/DCS控制系統在實(shí)際運行過(guò)程中經(jīng)常會(huì )出現干擾問(wèn)題,造成現場(chǎng)儀器出現故障、模擬量顯示異常及數據不穩定等現象。信號隔離器能抑制外界干擾,同時(shí)對下級設備具有限壓、限流的功能,從而實(shí)現對設備的防護。


關(guān)鍵詞:信號隔離器;PLC/DCS;變頻器;干擾

02

概述


隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)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(jìn)行大功率二極管整流,大功率晶體管變壓,在輸入輸出回路產(chǎn)生電流高次諧波,干擾供電系統、負載以及附近其它電氣設備。在實(shí)際使用過(guò)程中,經(jīng)常遇到變頻器諧波干擾問(wèn)題。


工業(yè)現場(chǎng)PLC/DCS控制系統中,常常會(huì )出現測量信號不穩定現象,一種是由電磁干擾導致,另一種是高頻信號滲入,如電流信號輸出控制變頻器,變頻器高頻干擾滲入信號中,這樣的干擾信號使得變頻器和閥門(mén)工作不穩定,在兩個(gè)設備信號連接之間加裝信號隔離器,是有效解決電磁干擾及高頻信號滲入影響的方法之一。

03

PLC/DCS控制系統中的干擾


PLC/DCS控制系統中主要干擾源有:空間的輻射干擾、信號線(xiàn)引入的干擾、接地系統混亂時(shí)的干擾、PLC/DCS系統內部的干擾,其中電源的干擾和信號線(xiàn)引入的干擾,通常稱(chēng)為傳導干擾,這種傳導干擾在工業(yè)現場(chǎng)較常見(jiàn)也較嚴重。


● PLC/DCS控制系統干擾類(lèi)型及現象

PLC/DCS控制系統中干擾的類(lèi)型通常按干擾模式不同劃分,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差,主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線(xiàn)上感應的共態(tài)(同方向)電壓疊加所形成。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,主要是由空間電磁場(chǎng)在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓,這種電壓疊加在信號上,會(huì )直接影響測量和控制精度。


●  PLC/DCS控制系統干擾問(wèn)題解決方向

1) 切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑

2) 提高裝置和系統的抗干擾能力


04

信號隔離器在PLC/DCS控制系統中的作用


實(shí)際應用中,控制系統中的信號干擾問(wèn)題有時(shí)會(huì )非常嚴重,有些時(shí)候即使信號電纜采用屏蔽線(xiàn)也不能*消除這些干擾,例如由于接地點(diǎn)不同引起的接地環(huán)流干擾。而采用信號隔離器的接線(xiàn)方式切斷了傳導干擾的傳播途徑,減小設備直接連接的接地環(huán)路帶來(lái)的信號失真,可以有效地提高在PLC/DCS控制系統中模擬量控制模塊每一路信號供電電源安全性、穩定性和相對獨立性,這樣便可以降低因為雷擊過(guò)電壓等原因可能會(huì )造成的模板擊穿或燒毀概率,提高了控制模塊的測量精度和4-20MA 模擬量信號抗工頻電磁干擾的能力,保證了控制系統的安全穩定運行。


05

BM100信號隔離器


BM100系列信號隔離器在工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負載能力并保證連接同一信號的儀表之間互不干擾,提高電氣安全性能。BM100信號隔離器將輸入的電壓、電流、電阻或溫度等信號進(jìn)行采集、放大、運算、并進(jìn)行抗干擾處理后,再輸出隔離的電流和電壓信號,安全的輸送給二次儀表或PLC/DCS使用。


BM100系列信號隔離器外觀(guān)圖


●  技術(shù)參數

●  應用實(shí)例

某銅鎳礦萬(wàn)噸鎳冶煉技改擴建工程中,軟化循環(huán)水泵房,變頻器控制水泵用的是一臺變頻器控制兩臺水泵的控制原理,該變頻器控制設置為三地控制,分別為:就地現場(chǎng)控制箱控制、集中變頻器柜控制及遠程中控室DCS控制。三地都能實(shí)現兩臺水泵的啟停控制,但是變頻器的電流顯示及頻率顯示都無(wú)法工作正常,遠程中控室的水泵電流與頻率反饋也就無(wú)法工作。遠程中控DCS控制水泵的頻率給定與實(shí)際值也存在偏差,有時(shí)工作不能正常給定。起初懷疑電流表、頻率表、信號線(xiàn)及流體介質(zhì)有問(wèn)題,更換了所有這些儀表、信號電纜,并把動(dòng)力線(xiàn)與信號控制電纜分開(kāi)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(guò)輸出電纜向外輻射,傳遞到信號電纜,引起干擾。如圖2所示。

圖2

解決辦法:將變頻器中電流反饋信號及頻率反饋信號分別輸入給信號隔離器,再把隔離輸出信號分別輸送給電流表、頻率表及遠程DCS控制室電流與頻率反饋。遠程中控室頻率,給定信號也進(jìn)入信號隔離器然后接至變頻器。遠程中控DCS控制頻率輸入信號、電流反饋、頻率反饋、電流表及頻率表顯示正常,故障排除。如圖3所示

圖3  信號隔離器應用示意圖

06

結束語(yǔ)


在PLC/DCS控制系統中加入信號隔離器的連接方式,有效解決了控制系統中的干擾問(wèn)題,目前在冶煉、水處理、化工、火電、工業(yè)自動(dòng)化等多個(gè)行業(yè)已經(jīng)批量應用 ,對提高PLC/DCS控制系統測量信號的精度和系統的安全穩定、可靠運行提供了保障。


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