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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(jìn)一步處理測量信號用于測量任務(wù)、控制和信號工程。0（4）…20mA電流和0…10V的電壓信號被用作標(biāo)準(zhǔn)信號。系統(tǒng)的可靠性由無干擾、準(zhǔn)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(dǎo)耦合高頻虛假信號的電位源。
2、接地電位的不同導(dǎo)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(shí)電位傳到下游，影響甚至破壞測量設(shè)備。
 
可靠的解決方案
一個(gè)zui重要的要求就是在準(zhǔn)確測量數(shù)據(jù)，尤其是通過長距離獲得時(shí)的三端隔離，即輸入、輸出和電源供應(yīng)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(cuò)誤信號和系統(tǒng)故障的一個(gè)重要根據(jù)。在控制器輸入連接中實(shí)行根據(jù)EN 61140的安全隔離。
電導(dǎo)耦合的測量錯(cuò)誤
直接連接測量信號到PLC涉及到電導(dǎo)耦合。這里有兩種形式的電導(dǎo)耦合。兩個(gè)或更多主電路的電導(dǎo)耦合和主電路與接地電流電路的電導(dǎo)耦合。問題發(fā)生在傳感器參考接地和測量輸入?yún)⒖键c(diǎn)之間有個(gè)電壓（共模電壓）。產(chǎn)生的原因，如：
1. 地面和接地點(diǎn)標(biāo)高的差異
2. 地電位和接地端的電位差
3. 接地保護(hù)導(dǎo)線連接分的太遠(yuǎn)
共模電壓和共模干擾會(huì)發(fā)生在測量導(dǎo)線和接地參考點(diǎn)。
 
原因和影響
當(dāng)使用不對稱測量輸入時(shí)，共模干擾會(huì)導(dǎo)致測量錯(cuò)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(shè)計(jì)，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(shí)，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(shí)踐還有更嚴(yán)重的問題，可允許的共模電壓通常被限制在很小的幾個(gè)電壓，超過允許電壓后就會(huì)導(dǎo)致更大的測量錯(cuò)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(dān)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(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。
 
PLC系統(tǒng)的內(nèi)部電隔離
一個(gè)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(huì)因?yàn)橘M(fèi)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(diǎn)直接連接到PLC，這能導(dǎo)致很難追蹤的測量錯(cuò)誤，這樣PLC的計(jì)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(fèi)時(shí)間和金錢的尋找和修理故障中。
不可避免的是，在一個(gè)緊湊殼體中實(shí)現(xiàn)大量輸入和輸出的有效、高質(zhì)量隔離是一個(gè)幾乎不可能解決的設(shè)計(jì)任務(wù)。談到度量衡學(xué)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(shè)備*特性就是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)符合公司經(jīng)過驗(yàn)證規(guī)范。這有助于防止測量錯(cuò)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(yīng)性，除了安全電隔離，隔離放大器也要采取信號匹配的任務(wù)。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(biāo)準(zhǔn)信號，并提供不需要調(diào)整的已校準(zhǔn)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(shè)計(jì)也考慮到了EN 61010-2的要求。設(shè)備裝備著變壓器，它有在輸入和輸出/電源供應(yīng)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(shí)共模*被可靠隔離和不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障。同時(shí)設(shè)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(dá)到零點(diǎn)穩(wěn)定、線性和長期穩(wěn)定性。
 
通用性
三端口隔離的通用性。考慮允許的工作電壓，輸入和輸出電路能應(yīng)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?yàn)槿齻€(gè)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(shí)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)軌道上每米zui多可安裝163個(gè)設(shè)備。補(bǔ)給電源的供應(yīng)可以使用方便的zui多連接41個(gè)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(yīng)用在PLC領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)信號（如4…20mA或+/-10V）。
隔離器中的萬用表
480種已校準(zhǔn)的可選擇范圍，因而不需要費(fèi)力的校準(zhǔn)。DIP轉(zhuǎn)換用于VariTrans® P 27000設(shè)定輸入和輸出范圍，零點(diǎn)補(bǔ)償，雙極性和無極性傳送及進(jìn)一步的性能。增益錯(cuò)誤僅為0.08%的測量值。
在特殊的場合，已校準(zhǔn)的操作也能失效，也能通過依靠微調(diào)電位差計(jì)來調(diào)整零點(diǎn)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(gè)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(yù)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(jī)械負(fù)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(hù)。
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(biāo)準(zhǔn)信號和控制輸入的zui大的可靠性。在這樣一種設(shè)計(jì)下才能保證設(shè)備在有限制和過載情況下的可靠性能。
補(bǔ)償電流，共模干擾和危險(xiǎn)電壓被消滅了。系統(tǒng)更加可靠和更安全。
 
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