隔离变送器

作用

　　工业信号为什么要隔离？由于工业现场的环境条件是很复杂的，各种干扰（天体放电干扰、电晕电火花放电干扰、电气设备频率干扰、感应干扰）通过不同的耦合方式（电容耦合、电磁耦合、共阻抗耦合、漏电流耦合）进入测量系统，使测量结果偏离准确值，严重时会让测量系统不能工作，因此要对工业信号进行干扰抑制，也就是采取隔离措施，隔离器就派上用场了。

原理

　　生产过程监视和控制要用到多种自动化仪表、计算机及相应执行机构。过程中的信号既有微弱到毫伏级的小信号,又有数十伏的大信号，甚至还有高达数千伏、数百安培、有直流低频范围的，也有高频/脉冲尖峰的信号，设备仪表间的互相干扰就成为系统调试中必须要解决的问题。除了电磁屏蔽之外，解决各种设备仪表的“地”（即信号参考点的电位差）将成为重要课题。

　　因为不同设备、仪表的信号要互传互送，那就存在信号参考点问题。换句话说，要使信号完整传送，理想化的情况是所有设备仪表的信号有一个共同的参考点，即共有一个“地”。进一步讲，所有设备仪表信号的参考点之间电位差为“零”。但是在实际环境中，这一点几乎是不可能的，这里面除了各个设备仪表“地”之间的连线电阻产生的电压降之外，尚有各种设备仪表在不同环境受到的干扰不同，以及导线接点经受风吹雨淋导致接点质量下降等诸多因素，致使各个“地”之间有差别。

　　以示意图一为例。

　　图中标明有两个现场设备1＃、2＃向PLC传送信号以及PLC向两台现场设备3＃、4＃发出信号。假定传送信号均为0-10VDC。理想情况下PLC及两个现场设备1＃、2＃“地”电位完全相等，传送过程中又没有干扰。这样从PLC输入来看，接收正确。但如前所述，两个现场设备通常有“地”电位差。举例来讲，1#设备“地”与PLC“地”同电位，2#设备比它们的“地”电位高0.1V，这样1#设备给PLC的信号为0-10V，而2#设备给PLC的为0.1V-10.1V,误差就产生了.同时1#、2#设备的“地”线在PLC汇合联接，将0.1V电压施加在PLC地线条上，可能损坏PLC局部“地”线。同时显示错误的数据。由此引起的问题在现场调试中屡有出现。例如PLC的每个数据采集板由多个通道组成，多个通道共用一个12位A/D，模拟量经过变换后由12个光耦隔离器实现与主机隔离。它的多个通道输入之间没有隔离，致使在输入信号时，每个通道单独输入到采集板均正常。但是同时输入多个外部信号时，显示数字乱跳故障无法排除。这两种情况在使用隔离器后，都正常了。

　　隔离器之所以能起到这个作用，就是它具有使输入/输出在电气上完全隔离的特点。换句话讲，输入/输出之间没有共同“地”，外来信号不管是0-10V，或带着共模干扰电压的0-10V经隔离后均为0-10V。即隔离后新建立的“地”与外部设备仪表“地”没关系。正是由于这个原因，也实现了输入到PLC主机的多个外接设备仪表信号之间隔离，即它们之间没有“地”的关系。

　　上面谈了输入信号和PLC信号的隔离，同样PLC向外部设备输出信号也有类似现象问题。显然采用隔离器就能解决问题。

　　不管PLC向外部设备仪表发送信号，还是外部设备仪表向其他设备发送信号，有一种情况经常遇到：要求一个信号即能向显示仪表输送信号，又能传送给诸如变频器之类的设备。这就有可能在两个设备之间产生干扰，若要彻底解决干扰问题，推荐使用隔离式信号分配器，它的二个输出之间也是隔离的。它能实现输入信号与外部设备隔离，同时实现接收信号设备之间隔离。

要点

　　现在世面上隔离变送器种类繁多，为方便广大用户选型，现将选型要点总结如下：

　　、明白自己输入隔离器的信号是个什么特征，隔离器的输入信号一般都是电量信号，但电量信号也有不同，比如有直流也有交流，有电流也有电压，有频率也有功率，有热电偶也有热电阻，有大信号也有小信号。像深圳科立恒公司就有全系列的隔离变送器，有专门用来隔离模拟信号的CSP系列和SC-VA系列隔离器，也有专门用来处理电量电力信号的KCE、CA/CV系列隔离转换器。

　　第二、明白自己的信号输出要求，一般输出信号是上PLC、DCS或仪表等器件，那么隔离器的输出信号一定要和这些器件的输入信号相匹配。常见的输出信号有4-20mA，0-20mA，0-10V，1-5V等模拟信号。还要清楚输出信号的回路数，像深圳科立恒公司的SC-VA可以两路输出。

　　第三、明白自己所能提供的电源，隔离变送器一般都需要电源（虽然有无源式的隔离器，但所谓的无源都是假无源，只是在隔离器内部取了输入信号来驱动隔离器工作而已），常用的工作电源有24Vdc、220Vac，不常用的电源有12Vdc、15Vdc、48Vdc、110Vac等。

　　第四、安装方式：隔离器一般采用导轨安装，接线采用端子接线式，安装在机柜中。

　　第五、精度要求：深圳科立恒公司高精度产品：CSP系列、CS-VA系列、CA/CV系列产品，精度是0.1级和0.2级；较高精度产品：KCE系列产品，精度是0.2级和0.5级。

　　第六、场合要求，比如说电力系统就得用CA/CV系列产品，其他产品就不是很适合。

　　第七、尺寸要求，隔离变送设计日趋小型化，小型化的目的就是少占空间。当然应该允许用户密集安装，密集安装则存在散热问题，那么必须降低内部功耗。所以内部功耗的数值在选用时也应注意。深圳科立恒公司的SC/VA，KCE系列产品都是薄身结构、低功耗设计。

　　现在市场上出现了许多以CPU为核心的隔离端子，具有现场可编程功能，有很高的灵活性，对顾客来讲可以减少库存数量,降低资金积压，以CPU为核心的隔离端子必将成为这个领域主流。深圳科立恒公司的SC-VA就是这样的产品，薄身结构、低功耗设计、输入输出信号现场可编程设置（拨动开关）、使用新型电源：20-265V，不分交直流。这些优点赢得了广大使用商和经销商的广泛青睐。

电路图

　　如图所示，该电路采用隔离放大器ISO122和隔离电源722作为输入端的隔离，经XTR110变换放大为电流传输，因此有着很好的抗干扰性能。