上海電宸電氣工程有限公司
：何冬

PLC系統(tǒng)外圍模似I/O的安全電氣隔離。
雖然今天數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)無處不在，模似信號傳送仍然起著重要的作用，確切的說是傳送這些測量值到控制中心和進一步處理測量信號用于測量任務、控制和信號工程。0（4）…20mA電流和0…10V的電壓信號被用作標準信號。系統(tǒng)的可靠性由無干擾、準確傳送的信號決定。
 
電位干擾
在大致的工業(yè)環(huán)境中有很多不同種類的干擾沖突。
1、電容或電導耦合高頻虛假信號的電位源。
2、接地電位的不同導致寄生電壓和失真的測量值。
3、開關(guān)操作或電火花能快速產(chǎn)生瞬時電位傳到下游，影響甚至破壞測量設備。
 
可靠的解決方案
一個zui重要的要求就是在準確測量數(shù)據(jù)，尤其是通過長距離獲得時的三端隔離，即輸入、輸出和電源供應的電隔離。
這能阻止任何影響（包括供電系統(tǒng)），來保證系統(tǒng)的可靠性。Knick（可尼可） VariTrans®系列三端口隔離放大器的出現(xiàn)，能的解決控制器輸入的信號隔離。Knick消滅了錯誤信號和系統(tǒng)故障的一個重要根據(jù)。在控制器輸入連接中實行根據(jù)EN 61140的安全隔離。
電導耦合的測量錯誤
直接連接測量信號到PLC涉及到電導耦合。這里有兩種形式的電導耦合。兩個或更多主電路的電導耦合和主電路與接地電流電路的電導耦合。問題發(fā)生在傳感器參考接地和測量輸入?yún)⒖键c之間有個電壓（共模電壓）。產(chǎn)生的原因，如：
1. 地面和接地點標高的差異
2. 地電位和接地端的電位差
3. 接地保護導線連接分的太遠
共模電壓和共模干擾會發(fā)生在測量導線和接地參考點。
 
原因和影響
當使用不對稱測量輸入時，共模干擾會導致測量錯誤，測量電路電壓和共模電壓沒法區(qū)分。依靠對稱輸入（差分輸入）就能解決測量電路電壓和共模電壓原問題。如果通過合適的電路設計，干擾源通過共模調(diào)制，使輸出信號和放大的傳感器信號一致。
在高頻時，差分輸入的的共模截止降低，高的共模干擾影響傳感器信號。
在實踐還有更嚴重的問題，可允許的共模電壓通常被限制在很小的幾個電壓，超過允許電壓后就會導致更大的測量錯誤。
電隔離中斷了普通的電路，因此共模電壓理論上變?yōu)闊o效了。隔離距離承擔著共模電壓（隔離電壓、工作電壓）。電隔離的安全性和效力與設計和結(jié)構(gòu)有關(guān)。
 
PLC系統(tǒng)的內(nèi)部電隔離
一個PLC的輸入和輸出的電隔離不是相關(guān)電氣隔離要求的真正解決方法。使用電隔離模塊，測量電路和建筑地面之間沒有電氣邊接，而測量電路通常連接在相同的地線。測量電路之間的電氣隔離經(jīng)常會因為費用和空間的原因而被免除。
然而，如果測量信號用十字連接用共同點直接連接到PLC，這能導致很難追蹤的測量錯誤，這樣PLC的計算是建立在不正確過程數(shù)據(jù)上的。zui后很明顯的就是低成本的工作系統(tǒng)，不可避免的陷于化費時間和金錢的尋找和修理故障中。
不可避免的是，在一個緊湊殼體中實現(xiàn)大量輸入和輸出的有效、高質(zhì)量隔離是一個幾乎不可能解決的設計任務。談到度量衡學特性和可靠性，制造商幾乎是不可能找到衷方法的。通常這些模塊沒有安全電氣隔離。也沒有關(guān)于額定電壓（工作電壓）、污染等級和過壓等級的信息。因此定性評估安全電隔離是不可能的。
 
前景
長期解決“電隔離”問題只有使用專門的隔離放大器才能保證。這些設備*特性就是設計標準基礎符合公司經(jīng)過驗證規(guī)范。這有助于防止測量錯誤，大大提高開放和閉合回路控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。
為了增加適應性，除了安全電隔離，隔離放大器也要采取信號匹配的任務。在控制器一使用簡單的模塊（沒有電隔離）也要被考慮。
為了上面提到原因，Knick開發(fā)出了用于PLC的隔離放大器。
新開發(fā)的PLC隔離放大器可靠隔離和輸送0（4） ... 20 mA 和 0 ... 10 V的標準信號，并提供不需要調(diào)整的已校準范圍選擇。 符合根據(jù)EN 61140和EN 61010-1的安全電隔離要求。安全電隔離的設計也考慮到了EN 61010-2的要求。設備裝備著變壓器，它有在輸入和輸出/電源供應之間zui高300V AC/DC、過壓等級Ⅱ和污染等級2工作電壓的安全電隔離的隔離系統(tǒng)。測試電壓是2.5kV。很小的電容泄漏保證高的瞬時共模*被可靠隔離和不會導致系統(tǒng)故障。同時設備的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換技術(shù)保證的傳送精度，此外還能達到零點穩(wěn)定、線性和長期穩(wěn)定性。
 
通用性
三端口隔離的通用性?？紤]允許的工作電壓，輸入和輸出電路能應用在任何電位。VariTrans®沒有區(qū)別是輸入和輸出隔離放大器的要求主，因為三個電路之間都是相互電氣隔離的。
緊湊的外殼和zui小的自身熱量
Knick隔離放大器的極低電源消耗和很低的自身熱量。使可靠性和使用壽命都得到很大的增長。同時電元件的使用壽命也增長，如VariTrans® PLC隔離放大器的平均故障間隔時間為440年。
緊湊的外殼能得到很好的使用，安裝不需要任何間隙。在標準軌道上每米zui多可安裝163個設備。補給電源的供應可以使用方便的zui多連接41個的插入式梳形插件。
 
VariTrans® P 27000
靈活的特別的模塊盒來自Knick公司的VariTrans® P 27000隔離放大器可應用在PLC領域中的所有特殊場合。
它能轉(zhuǎn)換所有輸入電壓和電流到能被PLC輸入模塊處理的標準信號。無極性的測量信號（如0…200V）、同樣也可以是雙極性信號（-150…+150mV）,都可以被轉(zhuǎn)換成用于PLC應用的標準信號（如4…20mA或+/-10V）。
隔離器中的萬用表
480種已校準的可選擇范圍，因而不需要費力的校準。DIP轉(zhuǎn)換用于VariTrans® P 27000設定輸入和輸出范圍，零點補償，雙極性和無極性傳送及進一步的性能。增益錯誤僅為0.08%的測量值。
在特殊的場合，已校準的操作也能失效，也能通過依靠微調(diào)電位差計來調(diào)整零點和增益。
寬范圍的電源供給，20…253V AC/DC
綜合的VariPower®三端口開關(guān)電源電源供給，有所有上使用電網(wǎng)的連續(xù)范圍的電壓，提供一個簡單可靠的工作系統(tǒng)。這種開關(guān)電源不僅能使用各種類型號的電壓，也能保證隔離放大器在不穩(wěn)定電網(wǎng)里的*功能。
緊湊性和可靠性
只有12.5mm寬的模塊盒使用插入螺紋接線端，能簡單和快速安裝和預先連接到開關(guān)柜。固定螺紋接線端的盒子能承受很高的機械負載。除了配置生產(chǎn)簡單輸入和輸出范圍，容易打開的盒子也能提供連接和誤調(diào)整的保護。
低的能耗和相關(guān)的zui小自身熱量能增加可靠性。
結(jié)果：五年的質(zhì)量保證期
*系統(tǒng)可靠性的Knick PLC隔離放大器。
Knick PLC隔離放大器保證標準信號和控制輸入的zui大的可靠性。在這樣一種設計下才能保證設備在有限制和過載情況下的可靠性能。
補償電流，共模干擾和危險電壓被消滅了。系統(tǒng)更加可靠和更安全。
 
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