安科瑞 王晶淼/劉芳

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，信號隔離器就是其中之一，用于保證信號傳輸過程中穩(wěn)定不失真。

關(guān)鍵詞：信號隔離器；自來水；投藥；信號干擾

01概述

自來水廠設(shè)計投藥車間自動控制系統(tǒng)時，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)主要依靠游動電流檢測儀(檢測液體混凝值)和流量計輸出4~20mA電流信號給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(檢測水中的氯含量)和流量計輸出4~20mA電流信號給PLC進(jìn)行投氯控制。通過上述信息，可以了解到4~20mA 電流信號在控制系統(tǒng)中起到舉足輕重的作用，如何保證該信號可以不受干擾，準(zhǔn)確的從傳感器傳遞到PLC是我們接下來討論的關(guān)鍵。

02信號傳輸常見問題

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

雖然電流信號(4~20mA)有上述優(yōu)點(diǎn)，但是在許多使用場景中，如果直接將信號線從變送器接入PLC等設(shè)備，可以觀察到信號異常跳動，無法準(zhǔn)確采集到信號。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，兩個接地點(diǎn)通過大地與信號連接線形成一個龐大的接地環(huán)路。

接地環(huán)路干擾圖

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

03常用解決方法

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，而是通過信號隔離器進(jìn)行連接，因?yàn)樾盘柛綦x器具有電氣隔離的作用，有效地阻斷了接地環(huán)路形成。

信號隔離器接入圖

信號隔離器通過電磁或者光耦隔離將信號從輸入端耦合到輸出端，正常通訊信號可以無障礙地從輸入端傳輸?shù)捷敵龆恕ｋ姶鸥綦x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。所以信號隔離器在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，保證相關(guān)監(jiān)測和控制系統(tǒng)可以正常平穩(wěn)地運(yùn)行。

04BM100信號隔離器

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

技術(shù)參數(shù)

05結(jié)束語

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

審核編輯 黃昊宇