安科瑞 鮑靜君

　　摘要：在自來水的加工過程中，過濾和消毒是其中重要的環(huán)節(jié)之一。在這個(gè)環(huán)節(jié)中投藥間發(fā)揮重要的作用，在此通過加入礬和氯對(duì)自來水水源進(jìn)行處理，直接影響供應(yīng)自來水的渾濁度，PH值等一系列指標(biāo)，影響自來水的質(zhì)量和成本。因此，投藥工藝是自來水廠的關(guān)鍵工藝之一，需要相關(guān)的設(shè)備保證該工藝正常進(jìn)行，信號(hào)隔離器就是其中之一，用于保證信號(hào)傳輸過程中穩(wěn)定不失真。

　　關(guān)鍵詞：信號(hào)隔離器；自來水；投藥；信號(hào)干擾

1、概述

　　自來水廠設(shè)計(jì)投藥車間自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，需要考慮兩套系統(tǒng)，分別是投礬和投氯系統(tǒng)。投礬系統(tǒng)主要是將礬劑投入礬池配比成礬液，再與源水在混合槽充分混合，然后在折板反應(yīng)池中充分反應(yīng)凝聚成較大的顆粒，然后進(jìn)行沉淀過濾。該套系統(tǒng)主要依靠游動(dòng)電流檢測(cè)儀(檢測(cè)液體混凝值)和流量計(jì)輸出4~20mA電流信號(hào)給PLC進(jìn)行投礬控制。投氯系統(tǒng)分為前加氯和后加氯，均是通過加氯機(jī)在水中加入氯。前加氯主要是消除水中苔蘚之類的浮游藻類，氧化部分有機(jī)物，降低亞硝酸鹽的生成。后加氯主要是消滅水中的細(xì)菌、病毒和其它有害微生物，同時(shí)保證出廠水有一定的余氯量，防止水中殘存的細(xì)菌繁殖，防止管道被污染。該套系統(tǒng)依靠余氯分析儀(檢測(cè)水中的氯含量)和流量計(jì)輸出4~20mA電流信號(hào)給PLC進(jìn)行投氯控制。通過上述信息，可以了解到4~20mA 電流信號(hào)在控制系統(tǒng)中起到舉足輕重的作用，如何保證該信號(hào)可以不受干擾，準(zhǔn)確的從傳感器傳遞到PLC是我們接下來討論的關(guān)鍵。

2、信號(hào)傳輸常見問題

　　工業(yè)變送器輸出信號(hào)通常采用的信號(hào)有電流信號(hào)和電壓信號(hào)，其中選擇電流信號(hào)(4~20mA)較多。相較于電壓信號(hào)，電流信號(hào)有長距離傳輸，抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　雖然電流信號(hào)(4~20mA)有上述優(yōu)點(diǎn)，但是在許多使用場(chǎng)景中，如果直接將信號(hào)線從變送器接入PLC等設(shè)備，可以觀察到信號(hào)異常跳動(dòng)，無法準(zhǔn)確采集到信號(hào)。產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要因素是接地環(huán)路干擾，因?yàn)楣た噩F(xiàn)場(chǎng)變送器到控制室通常有較遠(yuǎn)的距離(數(shù)十米以上)，變送器和PLC基本都有接地線的需求，兩個(gè)接地點(diǎn)通過大地與信號(hào)連接線形成一個(gè)龐大的接地環(huán)路。

接地環(huán)路干擾圖

　　接地環(huán)路可以近似等效于一個(gè)大環(huán)路天線，從環(huán)境中拾取噪聲信號(hào)干擾正常信號(hào)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境通常比較復(fù)雜，容易產(chǎn)生多種噪聲信號(hào)。通過接地環(huán)路不僅僅會(huì)造成信號(hào)不穩(wěn)定甚至失真，嚴(yán)重會(huì)引發(fā)控制系統(tǒng)異常，造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。

3、常用解決辦法

　　要解決上述的接地環(huán)路干擾，直接的方法就是切斷接地環(huán)路。那么如何切斷接地環(huán)路？在變送器和控制器之間不直接使用導(dǎo)線相連，而是通過信號(hào)隔離器進(jìn)行連接，因?yàn)樾盘?hào)隔離器具有電氣隔離的作用，有效地阻斷了接地環(huán)路形成。

信號(hào)隔離器接入圖

　　信號(hào)隔離器通過電磁或者光耦隔離將信號(hào)從輸入端耦合到輸出端，正常通訊信號(hào)可以無障礙地從輸入端傳輸?shù)捷敵龆?。電磁隔離和光耦隔離有效地阻斷了變送器到控制器的電氣連接，直接切斷了接地環(huán)路，有效地避免了接地環(huán)路干擾。所以信號(hào)隔離器在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，保證相關(guān)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)可以正常平穩(wěn)地運(yùn)行。

4、BM100信號(hào)隔離器

　　概述

　　BM100系列信號(hào)隔離器在工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負(fù)載能力并保證連接同一信號(hào)的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。BM100信號(hào)隔離器輸入支持三種輸入模式，兼容傳感器的三種接線方式，將輸入信號(hào)進(jìn)行隔離輸出，安全的輸送給二次儀表或PLC/DCS使用。

BM100信號(hào)隔離器接線圖

BM100系列信號(hào)隔離器外觀圖

　　技術(shù)參數(shù)

5、結(jié)束語

信號(hào)隔離器具有信號(hào)中繼，信號(hào)匹配，信號(hào)隔離，信號(hào)濾波等特點(diǎn)。在工業(yè)控制中，基本存在以下幾種情況：1.信號(hào)傳輸距離長、2.傳感器，執(zhí)行器與PLC等設(shè)備信號(hào)接口不匹配、3.工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備繁多，干擾信號(hào)容易耦合到正常通訊信號(hào)，造成信號(hào)失真，嚴(yán)重甚至損壞設(shè)備造成事故。使用信號(hào)隔離器可以有效解決上述問題，保障自動(dòng)化控制系統(tǒng)安全平穩(wěn)地運(yùn)行。