输出回路的隔离技术 - plc .docx

PAGE PAGE 1 PLC把握系统输入/输出回路的隔离技术 - plc 隔离的主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。在接受电路隔离措施以后，绝大多数电路都能够取得良好的噪声抑制效果，使设备符合EMC的要求。电路隔离方式主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。所使用的隔离方法有：变压器隔离法、脉冲变压器隔离法、继电器隔离法、光电耦合器隔离法、直流电压隔离法、线性隔离放大器隔离法、光纤隔离法、A/D转换器隔离法等。1．电路隔离模拟电路的隔离比较简单，主要取决于对传输通道的精度要求，对精度要求越高，其通道的成本也就越高；然而，当性能的要求上升为主要冲突时，应当以性能为主选择隔离元器件，把成本放在其次位，反之，应当从成本角度动身选择隔离元器件。模拟电路的隔离主要接受变压器、互感器、直流电压隔离器或线性隔离放大器隔离。对于具有直流重量和共模噪声干扰比较严峻的场合，在模拟信号的测量中必需实行措施，使输入与输出完全隔离，彼此绝缘，消退噪声的耦合。隔离能防止模拟系统的干扰，尤其能有效地抑制电力系统的接地干扰进入规律系统，导致规律系统的工作紊乱。在精密测量系统中，也能有效地防止数字系统的脉冲波动干扰进入模拟系统，因模拟电路前置放大部分的信号格外微弱，较小的干扰波动信号就会把有用信号沉没。对于高电压、大电流信号接受互感器隔离，其抑制噪声的原理与隔离变压器类似。互感器隔离方法的应用如图1（a）所示。而对微电压、微电流模拟信号的隔离系统来说相对比较简单，既要考虑其精度、频带宽度的因素，又要考虑其价格因素。一般状况下，对于较小量的共模噪声，接受差动放大器或仪表放大器就能够取得良好的效果，但对于共模噪声较大且测量精度要求比较高的场合，应当选择高精度线性隔离放大器。线性隔离放大器的应用如图1（b）所示。 图1 模拟信号输入隔离系统 2．物理隔离 物理隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分利用物理介质隔离开来，使它们不发生电的联系。在plc把握系统中通常接受以下物理隔离措施：正确选用连接电缆和布线方式。低频电路尽量接受双绞线，高频电路尽量接受双同轴屏蔽电缆，并尽量用光缆代替长电缆，使全部的信号线很好地绝缘，使其不漏电。这样能有效地防止由于接触引入的干扰。 依据信号的不同类型将其按抗噪声干扰的力量分类，按其类别将不同种类的信号线缆隔离敷设。相近种类的信号电缆假如必需在同一电缆槽中走线，则否定要用金属隔板将它们隔开，并接受隔离技术将信号源同系统在电气上进行隔离，这样会大大地减小共模干扰对系统造成的危害。用隔离放大器将信号的输入端子与系统电路部分完全隔离（有的系统中接受隔离变压器或继电器等方式隔离，对开关量则可以接受光电器件或继电器进行隔离），这样因地电位不同所产生的干扰信号形不成回路，可有效地抑制干扰的危害。 模拟量信号对高频脉冲信号的抗干扰力量是很差的，应接受屏蔽双绞线或屏蔽电缆传输，且这些信号线必需单独穿电线管或在电缆槽中敷设，不行与其他信号在同一电缆管（或槽）中走线。 低电平的开关信号（一些状态干接点信号）和数据通信线路（RS232、EIA485等），对低频脉冲信号的抗干扰力量比模拟信号要强，也应接受屏蔽双绞线（至少用双绞线）传输。此类信号也要单独走线，不行和动力线和大负载信号线在一起平行走线。 高电平（或大电流）的开关量的输入、输出及其他继电器输入、输出信号的抗干扰力量强于以上两种，但这些信号会干扰别的信号，可用双绞线连接，也可单独敷设电缆管或电缆槽。 AC 220V、380V动力线以及大通断力量的断路器、开关信号线等，这些电缆的选择主要不是依据抗干扰力量，而是由电流负载和耐压等级打算，其敷设应与信号传输线严格分开。为了防止供电线路上引入共模高频干扰信号，可以在供电线路上设隔离变压器进行干扰隔离。为了达到良好的干扰抑制效果，变压器的屏蔽层要很好地接地，变压器的次级线圈应接受双绞线。 3．电位隔离电位隔离分为机械、电磁、光电和浮地几种隔离方式，其实质是人为地造成电的隔离，以阻挡电路性耦合产生电磁干扰。机械隔离接受继电器来实现其线圈接收信号，机械触点发送信号。机械触点分断时，由于阻抗很大，电容很小，从而阻挡了电路性耦合产生的电磁干扰。机械隔离的缺点是线圈工作频率低，不适合于工作频率较高的场合使用，而且存在触点通断时的弹跳干扰以及接触电阻等。继电器是常用的数字输出隔离元件，用继电器作为隔离元件简洁有用，价格低廉。图2是继电器输出隔离示意图。在该电路中，通过继电器把低压直流与高压沟通隔离开来，使高压沟通侧的干扰无法进入低压直流侧。 图2 继电器隔离 4．电磁隔离 电磁隔离是接受变压器传递电信号，阻挡了电路性耦合产生的电磁