AK-GDB/A10過電壓保護(hù)器的接線方法

時(shí)間：2022-12-14作者：醴陵市湘創(chuàng)電器有限公司瀏覽：121

作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與控制室儀表之間的信號(hào)隔離變送器設(shè)備，信號(hào)隔離器和安全柵一直發(fā)揮著重要的作用，是工業(yè)控制系統(tǒng)中重要的組成部分。隨著技術(shù)的進(jìn)步，無論是現(xiàn)場(chǎng)的一次儀表，還是控制系統(tǒng)，都發(fā)生了變化，信號(hào)隔離器和安全柵也需要進(jìn)一步發(fā)展適應(yīng)高的要求。山東飛創(chuàng)儀表有限公司總結(jié)多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)隔離器和安全柵的性能進(jìn)行了提升，以滿足市場(chǎng)的需求。新型的隔離器和安全柵在性能和技術(shù)指標(biāo)上都較過去有了大的進(jìn)步。
三種方案是在過程環(huán)路中使用信號(hào)隔離器。信號(hào)隔離器采用隔離技術(shù)，斷開過程環(huán)路中的直接電路（直流通路）但又不影響過程信號(hào)的正常傳輸，從而解決了上述問題
當(dāng)然，我們也可以用DCS的隔離卡鍵或帶隔離能力的變送器實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離，但它們價(jià)格昂貴，而且他們的隔離強(qiáng)度、抗無限射頻/電磁干擾（RFI/EMI）指標(biāo)及應(yīng)用靈活性比信號(hào)隔離器差，不可能像信號(hào)隔離器那樣還可解決信號(hào)轉(zhuǎn)換及信號(hào)分配等問題。
目前，信號(hào)隔離（變換）器從隔離方式上主要分為：變壓器隔離方式，光電隔離方式和變壓器與光電聯(lián)合隔離方式等幾種。
信號(hào)隔離器至今已有40多年的歷史，早期的信號(hào)隔離器（如美國MOORE，日本M-SYSTEM等）都是采用變壓器隔離方式，它的特點(diǎn)是：性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)（比如：日本M-SYSTEM公司的M2系列隔離變換器標(biāo)稱的使用壽命長(zhǎng)達(dá)70年！），帶負(fù)載能力強(qiáng)，隔離強(qiáng)度高，但電路復(fù)雜，制作工藝要求高。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近些年來逐漸出現(xiàn)了利用光耦合器（optical coupler）生產(chǎn)的光電式隔離器，它的特點(diǎn)是：性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，而且線路簡(jiǎn)單，廉，但相對(duì)于變壓器隔離方式壽命略短。用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的各類信號(hào)調(diào)整、隔離 ，并轉(zhuǎn)換 成計(jì)算機(jī)、DCS、PLC等能接受的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)或用戶*的特殊信號(hào)。用于從電氣上隔離遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和運(yùn)行設(shè)備的一種器件，如繼電器等。低功耗是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)永無止境的追求，伴隨技術(shù)的發(fā)展，目前隔離器和安全柵的功耗與過去相比，已經(jīng)減小許多，性能和技術(shù)指標(biāo)也得到提高。
產(chǎn)品的功耗是各個(gè)功能單元功耗的總和，只有降低各個(gè)功能單元的功耗才能使得總得功耗降低，增加產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和壽命。隔離器和安全柵由輸入、輸出、隔離、電源、安全等單元構(gòu)成，其中安全單元是無源的限壓限流網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)上進(jìn)行低功耗改進(jìn)的可能性非常小。主要在輸入、輸出、電源、隔離四個(gè)單元進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。
隔離單元是決定產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的重要單元。
目前隔離技術(shù)主要有磁隔離與光隔離兩大類。隔離電路形式有直接調(diào)制耦合，反饋調(diào)制耦合等多種形式，具體采用什么形式要根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)而定。 總的來講可以大致分為開關(guān)量信號(hào)采用光隔離，模擬量信號(hào)采用磁隔離的方式。從技術(shù)復(fù)雜程度來看，磁隔離比光隔離處理技術(shù)復(fù)雜，采用磁隔離技術(shù)， 設(shè)計(jì)者可以根據(jù)技術(shù)指標(biāo)采用合適的設(shè)計(jì)方案，隔離的線性、精度可以根據(jù)產(chǎn)品要求靈活控制。而光隔離的線性、精度只能依賴器件廠家提供的技術(shù)指標(biāo)， 設(shè)計(jì)人員可以調(diào)整的方式很少，也不可能**過廠家提供的技術(shù)指標(biāo)。由于功耗大，光電隔離也不能實(shí)現(xiàn)無源隔離。山東飛創(chuàng)儀表有限公司采用電流互感模式、電流互感反饋模式、 電壓互感模式、電壓互感反饋模式、電流互感功率補(bǔ)償模式等多種磁隔離方式。根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)選擇不同的磁隔離模式。 上述隔離模式中，電流互感功率補(bǔ)償模式是功耗*低的模式，目前在新一代的無源隔離安全柵中使用，在技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，降低了隔離單元的功耗。信號(hào)變送器產(chǎn)品主要用于0-5K，0-10K等位移或角度傳感器信號(hào)的隔離與變送 (傳感器需用戶自己配)，在工業(yè)上主要用于信號(hào)的隔離與變送。該變送器輸入采用恒壓驅(qū)動(dòng)，適用于3線傳感器。如果是2線傳感器，也可以按要求定制成恒流驅(qū)動(dòng)方式。輸入1、輸入2、輸出1、輸出2和輔助電源之間隔離（五隔離），可以承受2500VDC的隔離耐壓。產(chǎn)品采用DIN35**標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝方式，體積小、精度高，性能穩(wěn)定、*，可以廣泛應(yīng)用在石油、、電力、儀器儀表和工業(yè)控制等行業(yè)。
    該系列電子尺信號(hào)隔離放大器使用非常方便，僅需接好線，即可實(shí)現(xiàn)位移信號(hào)的隔離變送。一般認(rèn)為，不需要外部電源供電即可工作的信號(hào)隔離器，是無源隔離器；而有源隔離器則需要專門的外部供電電源，比如24VDC或者220VAC.
無源隔離器的優(yōu)勢(shì)
1.使用方便，**經(jīng)濟(jì)，畢竟節(jié)省了為隔離器供電的電源以及電源線；
2.低功耗，高。無源隔離器的功耗很低，比如穩(wěn)鈦克TA2000系列無源隔離器的功耗僅為0.07W/channel（20mA輸出時(shí)典型值），比同類作用的有源隔離器要低一個(gè)數(shù)量級(jí)，低的功耗以為著低的發(fā)熱量，從而保隔離器性。
有源隔離器的優(yōu)勢(shì)
1.輸入端等效阻抗低，輸出端帶載能力強(qiáng)；
2.輸入信號(hào)可以是電流信號(hào)也可以是電壓信號(hào)或者其他信號(hào)，功能加強(qiáng)大?？刂葡到y(tǒng)的電子干擾來源 來自空間的輻射干擾來自空間的輻射電磁場(chǎng)（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備等的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常稱又稱為為輻射干擾，信號(hào)隔離柵其分布較為復(fù)雜。若PLC 系統(tǒng)置于所射頻場(chǎng)內(nèi)，就回收到輻射干擾，它的主要影響主要通過兩條路徑；一是直接對(duì)PLC 內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；而是對(duì)PLC 通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)恩呢剛剛的輻射，由通信線路的感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)大小，特別是頻率有關(guān)模擬信號(hào)隔離器，信號(hào)隔離柵一般通過設(shè)置的隔離器屏蔽電纜和PLC 局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)的。其次來自系統(tǒng)外引線的干擾這個(gè)主要是指主要通過電源和信號(hào)線引入，信號(hào)隔離柵通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較嚴(yán)重。
在此來自電源的干擾模擬信號(hào)隔離器從實(shí)踐中證明，因電源引入的干擾造成PLC 控制系統(tǒng)故障的情況有非常的多，筆者在某工程調(diào)試中遇到過，后換隔離性能高的PLC 電源，問題才夠得到解決。
PLC 系統(tǒng)在正常情況下供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。特別是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流轉(zhuǎn)動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都會(huì)通過輸電線路到電源邊信號(hào)隔離柵。PLC 電源通常采用隔離電源，但它的機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想模擬信號(hào)隔離器。實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，隔離是不可能實(shí)現(xiàn)。
一入一出 通用型信號(hào)隔離器給二、三線制變送器提供隔離的直流電源，并檢測(cè)來自變送器的4~20mA電流信號(hào)，經(jīng)過隔離、抗干擾抑制等處理后。向控制系統(tǒng)或其他單元組合儀表輸出直流電流或電壓信號(hào)。 該隔離配電器采用直流電源供電，輸入-輸出-電源各通道之間相互隔離。
WS4002 電壓/電流警報(bào)器的設(shè)定方法，以輸入0-5V輸出0-5V為例，低點(diǎn)設(shè)置為1V，高點(diǎn)設(shè)置為4.5V，回差為0.5%(25mV),開關(guān)為常開。
調(diào)整輸入信號(hào)至1V，調(diào)整低點(diǎn)設(shè)置點(diǎn)（0.9875-1.0125V），使K1在此點(diǎn)閉合。同時(shí)檢查回差，調(diào)整輸入信號(hào)上升，升至近于1.0125V,K1變?yōu)殚_態(tài)，繼續(xù)上升后回調(diào)至0.9875V,K1再次變?yōu)殚]合。用同樣方法調(diào)整高位點(diǎn)檢查回差，二個(gè)點(diǎn)分別在4.4875V-4.5125V。與此同時(shí)模擬輸出精度。
產(chǎn)過程監(jiān)視和控制要用到多種自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。過程中的信號(hào)既有微弱到毫伏級(jí)的小信號(hào),又有數(shù)十伏的大信號(hào)，甚至還有高達(dá)數(shù)千伏、數(shù)百安培的信號(hào)要處理。從頻率上講，有直流低頻范圍的，也有高頻/脈沖尖峰。設(shè)備儀表間的互相干擾就成為系統(tǒng)調(diào)試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設(shè)備儀表的“地”，即信號(hào)參考點(diǎn)的電位差，將成為重要課題。因?yàn)椴煌O(shè)備、儀表的信號(hào)要互傳互送，那就存在信號(hào)參考點(diǎn)問題。換句話說，要使信號(hào)完整傳送，理想化的情況是所有設(shè)備儀表的信號(hào)有一個(gè)共同的參考點(diǎn)，即共有一個(gè)“地”。進(jìn)一步講，所有設(shè)備儀表信號(hào)的參考點(diǎn)之間電位差為“零”。但是在實(shí)際環(huán)境中，這一點(diǎn)幾乎是不可能的，這里面除了各個(gè)設(shè)備儀表“地”之間的連線電阻產(chǎn)生的電壓降之外，尚有各種設(shè)備儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同，以及導(dǎo)線接點(diǎn)經(jīng)受風(fēng)吹雨淋導(dǎo)致接點(diǎn)質(zhì)量下降等諸多因素，致使各個(gè)“地”之間有差別。以示意圖一為例。圖中標(biāo)明有兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1＃、2＃儀表向PLC傳送信號(hào)以及PLC向兩臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備3＃、4＃儀表發(fā)出信號(hào)。假定傳送信號(hào)均為0-10VDC。理想情況下PLC及兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1＃、2＃儀表“地”電位相等，傳送過程中又沒有干擾。這樣從PLC輸入來看，接收正確。但如前所述，兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通常有“地”電位差。舉例來講，1#設(shè)備“地”與PLC“地”同電位，2#設(shè)備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設(shè)備給PLC的信號(hào)為0-10V，而2#設(shè)備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產(chǎn)生了.同時(shí)1#、2#設(shè)備的“地”線在PLC匯合聯(lián)接，將0.1V電壓施加在PLC地線條上，可能損壞PLC局部“地”線。同時(shí)顯示錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。由此引起的問題在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中屢有出現(xiàn)。例如某大型建材公司生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)使用美國AB-PLC外接國內(nèi)某廠家手操器。AB-PLC的每個(gè)數(shù)據(jù)采集板由八個(gè)通道組成，八個(gè)通道共用一個(gè)12位A/D，模擬量經(jīng)過變換后由12個(gè)光耦隔離器實(shí)現(xiàn)與主機(jī)隔離。它的八個(gè)通道輸入之間沒有隔離，致使在輸入信號(hào)時(shí)，每個(gè)通道單輸入到采集板均正常。但是同時(shí)輸入兩個(gè)或多于兩個(gè)外部信號(hào)時(shí)，顯示數(shù)字亂跳故障無法排除。又如航天某部門使用K型熱偶作為傳感器測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)各點(diǎn)溫度。同上述相似，僅測(cè)試一個(gè)點(diǎn)時(shí)正常。但是向主機(jī)接入兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上溫度信號(hào)時(shí)，顯示的溫度值明顯錯(cuò)誤。這兩種情況在使用隔離器后，都正常了。

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