王蘭
安科瑞電氣股份有限公司
0：概述
在水處理監(jiān)控自動化系統(tǒng)中，需要監(jiān)測一些模擬信號，包括電量模擬信號(如電流、電壓、功率等)和非電量模擬信號(如壓力、水位、流量等)。電量模擬信號由變送器提供，一般可以輸出隔離的4～20mA信號，不需要外加信號隔離器。非電量模擬信號傳感器工作電源一般取自自動化系統(tǒng)設(shè)備提供DC24V電源模塊，且多數(shù)不隔離。為實現(xiàn)各控制、監(jiān)測模塊相關(guān)模擬量傳感器供電電源安全、穩(wěn)定和相對獨立，降低因某個模擬量傳感器工作電源回路外部短路，造成電源模板擊穿或燒毀的概率，危及相關(guān)設(shè)備自動化系統(tǒng)運行安全，特別是對于那些用于過程控制中需實施越限報警、動作停機(jī)和重要設(shè)備退出運行操作的模擬量傳感器使用信號隔離器是有益的選擇，否則有引起誤動作的可能，不利于整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，甚至造成不必要損失。
1：模擬量傳感器接線方式類型
在水處理自動化控制系統(tǒng)中，一般需要現(xiàn)場的壓力、水位、流量等非電量信號進(jìn)行測量監(jiān)測，常常用到壓力傳感器、水位傳感器、流量傳感器等，這些非電量傳感器分為2線制、3線制、4線制，均需外部提供工作電源，為保證電源的安全性一般采用DC24V，常用的方式是采用由相關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)備提供的DC24V電源。整個水處理自動化控制系統(tǒng)中需監(jiān)測的傳感器數(shù)量多，關(guān)注其重要性以及確保現(xiàn)場控制單元運行安全，一般提供獨立的DC24V電源模塊。信號隔離器作為傳感器和PLC連接的橋梁，不僅提高了模擬信號測量精度、抗電磁干擾、電氣隔離安全性能，而且能夠有效解決傳感器供電電源安全和相對獨立的問題。
傳感器的接線方式類型
二線制是兩根導(dǎo)線供電的同時傳輸DC4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號；三線制就是電源正端用一根線，信號輸出正端用一根線，電源負(fù)端和信號負(fù)端共用一根線，用于電壓參考點和電流回路，其供電大多為DC24V，輸出信號有DC4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號；四線制就是供電回路和信號回路各自獨立，采用隔離電路分開，兩根線負(fù)責(zé)電源的供應(yīng)，另外兩根線負(fù)責(zé)輸出信號(如電壓、電流等)。
1.1信號隔離器在模擬量傳感器接線的應(yīng)用
傳感器工作電源和模擬量信號輸入未采用有效的隔離措施，可能造成的危害：電纜或傳感器現(xiàn)場接頭發(fā)生短路故障時，或戶外安裝的傳感器受到雷擊過電壓時，將危及控制、監(jiān)測系統(tǒng)屏上電源模塊和模擬量采集模塊的運行安全，可能會造成模板擊穿或燒毀，嚴(yán)重的會影響到控制、監(jiān)測系統(tǒng)運行。同時，對于2線制、3線制和4線制傳感器，電源和信號無有效隔離，其測量精度和抗工頻電磁干擾大大降低，其測量精度和抗干擾也將受到影響。近幾年，國內(nèi)多個大中型水處理系統(tǒng)已在非電量模擬量傳感器電源和信號回路中，采用信號隔離器的接線方式解決和避免出現(xiàn)上述問題。
2：BM100信號隔離器
2.1概述
BM100系列信號隔離器在工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負(fù)載能力并保證連接同一信號的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。BM100信號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信號隔離器接線圖
BM100系列信號隔離器外觀圖
2.2技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)指標(biāo)
輸入信號DC0/4～20mA
輸出信號DC0/4～20mA
工作電源DC20V～35V；AC/DC85V～265V
精度等級0.2%F.S.
溫度漂移≤50ppm/℃
響應(yīng)時間≤5ms
絕緣強(qiáng)度輸入與輸出之間，AC2.5kV1min，漏電流不大于1mA
工作溫度-20℃～60℃
相對濕度≤95%，不結(jié)露
安裝方式導(dǎo)軌式安裝
2.3應(yīng)用實例
信號隔離器在水處理控制系統(tǒng)的應(yīng)用
由于某集團(tuán)水處理現(xiàn)場非電量傳感器安裝條件的限制，其模擬量輸出信號需擴(kuò)展才能解決1路4～2OmA模擬量信號同時傳輸給2套不同控制和監(jiān)測系統(tǒng)的問題，現(xiàn)場的互感器接線方式屬于二線制，需要給現(xiàn)場的傳感器提供一路隔離的電源。單路DC4～20mA模擬量擴(kuò)展出雙路DC4～20mA的輸出信號，有效地實現(xiàn)了水處理控制、監(jiān)測系統(tǒng)的相對獨立。該方式隔離強(qiáng)度高、負(fù)載能力強(qiáng)、安裝接線簡單、運行穩(wěn)定、安全可靠，同時解決了水處理現(xiàn)場傳感器安裝帶來的問題。
信號隔離器應(yīng)用示意圖
3：結(jié)束語
以上非電量模擬量傳感器采用信號隔離器的接線方式，在水處理自動化系統(tǒng)中應(yīng)用，取得了良好的效果，目前已在某集團(tuán)水處理應(yīng)用，對提高水處理自動化控制和監(jiān)測水平起到了良好的示范作用。
參考文獻(xiàn)
[1]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.6.
[2]劉書勤[1],黨琦[2].水電站自動化系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國科技博覽,2012(11):102-102.
