劉建營

（河鋼集團唐鋼股份有限公司信息自動化部 河北 唐山 063000）

在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，為實現(xiàn)對流量、壓力等模擬量的精確控制，需要實時采集這些模擬量的實際值。只有當控制裝置和分布在現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器之間的模擬信號傳輸無故障并且不失真時，才能保證過程控制安全可靠。負責檢測這些模擬量的傳感器大多數(shù)安裝在環(huán)境復雜的生產(chǎn)現(xiàn)場，而且大多數(shù)傳感器產(chǎn)生的反饋信號為0～20mA、4～20mA電流或很小的毫伏級電壓，因此，現(xiàn)場的動力電纜、高壓電纜以及運行中的高功率用電設備會對傳感器產(chǎn)生的模擬量輸入信號產(chǎn)生干擾，導致反饋值產(chǎn)生波動或偏離實際值，造成自動控制系統(tǒng)不能實現(xiàn)對流量、壓力等模擬量的有效精確的控制。有害信號通過模擬量反饋信號電纜進入模擬量輸入模塊，會造成整個模塊不能正常工作，甚至會造成輸入模塊的損壞，造成生產(chǎn)事故，給生產(chǎn)和設備造成損失，影響企業(yè)利潤。因此，在自動控制系統(tǒng)中使用模擬量輸入隔離器是非常必要的。

隔離器實現(xiàn)了輸入對輸出對電源對地的四端三重隔離電路設計，因此無需系統(tǒng)接地線路，給設計及現(xiàn)場施工帶來極大方便。也正是由于這種信號線路無需共地的設計，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。另外，這種隔離器產(chǎn)品除具備極強的濾波能力外，還有更強的信號處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等各種信號。

筆者在工作中接觸最多的是深圳萬訊自控股份有限公司生產(chǎn)的萬訊牌隔離器。如圖1。

圖1

該種隔離器有兩個通道，即可以在一個隔離器上接兩個模擬量輸入信號，經(jīng)濟實用，使用中需要給隔離器外接直流24V電源。該隔離器有供電功能，可以為現(xiàn)場兩線制傳感器提供工作電源，通過改變接線方式，該隔離器還可以外接四線制傳感器，即該種隔離器既可以外接兩線制傳感器，又可以外接四線制傳感器，且對這兩種傳感器的反饋信號都能起到很好的隔離作用。這種隔離器在使用過程中不需要進行任何設置，可以直接接入到電路中，方便可靠。

模擬量輸入隔離器的作用主要有以下幾點：

（1）濾除模擬量輸入信號中的干擾信號，使模擬量反饋值穩(wěn)定、準確。模擬量輸入信號中的干擾信號多來自于現(xiàn)場的高壓電纜及運行中的高功率用電設備，如交流電動機。由于現(xiàn)場條件的限制，傳感器不能安裝在這些設備的影響范圍外。因此，模擬量輸入信號中混入干擾信號在所難免。筆者所在的鋼鐵公司有一座鋼水精煉爐，爐蓋冷卻為水冷。為保證水冷效果，在冷卻水回水管路上安裝有一臺流量傳感器，用來反饋冷卻水流量，以便在發(fā)現(xiàn)冷卻水流量低于正常水平時及時采取措施，防止爐蓋因高溫損壞。在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，該流量反饋值經(jīng)常發(fā)生跳變，且每次跳變持續(xù)1～2分鐘，然后又恢復到正常值，經(jīng)過一段時間后又發(fā)生類似情況。負責儀表的人員起初以為流量傳感器損壞，但更換流量傳感器后情況沒有好轉(zhuǎn)。后來通過觀察發(fā)現(xiàn)反饋值發(fā)生跳變的情況總在運送鋼水的鋼包車經(jīng)過流量傳感器附近時發(fā)生。該鋼包車傳動系統(tǒng)為兩臺380V變頻調(diào)速電機。遂懷疑是鋼包車運行時產(chǎn)生的電磁信號對傳感器的反饋值產(chǎn)生了干擾，但由于現(xiàn)場條件的限制，傳感器的安裝位置無法改變，因此在傳感器反饋值進入模塊之前加裝了萬訊隔離器，之后反饋值一直穩(wěn)定，不再受鋼包車運行的干擾，為正常生產(chǎn)提供了保證。

（2）濾除模擬量輸入信號中的沖擊電流、電壓等有害信號，保護模擬量輸入模塊，防止模擬量輸入模塊損壞。在現(xiàn)場傳感器周圍難免有高壓設備及動力電纜，電纜絕緣外皮因某種原因一旦破損，就會有短路情況發(fā)生，瞬間產(chǎn)生很大的電流，一旦這種電流進入模擬量反饋信號線并到達模擬量輸入模塊，就會導致模塊損壞。筆者所在的鋼鐵公司，其所屬的真空精煉爐現(xiàn)場有很多流量及壓力傳感器，采用圖爾克模塊作為模擬量輸入模塊。由于現(xiàn)場環(huán)境溫度高，現(xiàn)場動力電纜絕緣皮老化速度快，經(jīng)常出現(xiàn)破損的情況，從而導致短路事故的發(fā)生。同時圖爾克模塊也經(jīng)常損壞，模塊一旦損壞，其上所連接的所有模擬量反饋值都無法監(jiān)控，必須更換模塊，而且每次更換時都必須停止生產(chǎn)，給生產(chǎn)造成很大影響。后來在模擬量輸入信號進入模塊之前安裝了萬訊隔離器，輸入模塊沒有再發(fā)生經(jīng)常損壞的情況，效果明顯。

（3）隔離干擾信號，保證模擬量輸入模塊正常工作。干擾信號不僅會造成某一個模擬量反饋值不正常，而且會造成整個模擬量輸入模塊不能正常工作，導致這個模塊上的所有模擬量反饋值無法監(jiān)控。筆者所在的鋼鐵公司的真空精煉爐有一個鎂粉噴吹控制柜，該控制柜在安裝調(diào)試時發(fā)現(xiàn)當一個來自壓力傳感器的接線接到模擬量輸入模塊上時，該模塊即不能正常工作，其上所接的所有模擬量反饋值都變?yōu)榱?，將其摘除后，模塊工作正常，其它反饋值也正常。后來在該壓力反饋接線接到模塊之前加裝了萬訊隔離器，結果包括該壓力反饋在內(nèi)的所有反饋值都正常，模塊工作正常。

結語

現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)主要對模擬量進行閉環(huán)控制，在自動控制過程中需要大量采集模擬量信號，然而由于現(xiàn)場有很多高電壓、大電流、大功率的設備，因此，模擬量信號在進入模塊之前受到干擾在所難免。而在模擬量反饋信號進入模塊之前加裝隔離器，是解決這一問題的有效手段。隔離器不僅可以濾除干擾信號及沖擊電流、電壓，還可以隔離干擾信號，保證整個模擬量輸入模塊正常工作。因此，模擬量輸入隔離器在自動控制系統(tǒng)中的作用是非常大的。