安科瑞 陳聰 周潔

摘要：水處理控制系統(tǒng)中，其控制、監(jiān)測模塊的非電量模擬量傳感器采用信號隔離器的接線方式合理地解決了相關(guān)模擬量傳感器供電電源安全和相對獨(dú)立的問題，保證了監(jiān)測模塊的電源、模擬量采集模塊和輸出模塊的相對隔離，降低了可能會造成的模板燒毀損壞的概率，提高了模擬信號測量精度、抗電磁干擾的能力，同時也解決因某些現(xiàn)場非電量安裝條件的限制問題。

  關(guān)鍵詞：信號隔離器；水處理；模擬量傳感器；

  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(shí)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(dú)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(yùn)行安全，特別是對于那些用于過程控制中需實(shí)施越限報(bào)警、動作停機(jī)和重要設(shè)備退出運(yùn)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(yùn)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?，F(xiàn)場控制單元運(yùn)行安全，一般提供獨(dú)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、抗電磁干擾的能力、電氣隔離安全性能，而且能夠合理解決傳感器供電電源安全和相對獨(dú)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(diǎn)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(dú)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合理的隔離措施，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(yùn)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(yùn)行。同時，對于2線制、3線制和4線制傳感器，電源和信號無合理隔離，其測量精度和抗工頻電磁干擾的能力大大降低，其測量精度和抗干擾的能力也將受到影響。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)

  2.3應(yīng)用實(shí)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，實(shí)現(xiàn)了水處理控制、監(jiān)測系統(tǒng)的相對獨(dú)立。該方式隔離強(qiáng)度高、負(fù)載能力強(qiáng)、安裝接線簡單、運(yùn)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(jì)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.