1、隔離輸入/輸出信號(hào)

主要的功能。信號(hào)隔離器一方面能解決接地環(huán)路和設(shè)備互聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的地線參考點(diǎn)不同的問題，另一方面能有效地去除線路在傳輸過程中可能受到的無限射頻和電磁干擾問題。

    在上圖中，兩臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（1#和2#儀表）向PLC/DCS傳送模擬信號(hào)，同時(shí)PLC/DCS向另外兩臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（3#和4#儀表）發(fā)出模擬信號(hào)進(jìn)行顯示和控制。在這套系統(tǒng)中，理想的狀態(tài)是：位于現(xiàn)場(chǎng)的1#、2#設(shè)備與位于主控室的PLC/DCS的參考“地”電位完全相等，而且傳輸過程中不存在任何干擾，這樣才能保證PLC/DCS接收正確。但現(xiàn)實(shí)情況是這種“理想狀態(tài)”很難實(shí)現(xiàn)。舉例來說，假設(shè)1#和2#設(shè)備輸入的信號(hào)為0-10V DC的模擬信號(hào)。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)烧叩男盘?hào)也完全正確。1#設(shè)備的“地”與PLC/DCS的“地”相等，而2#設(shè)備比它們的“地”電位高0.1V，這樣PLC/DCS接收到的1#設(shè)備的信號(hào)為0-10V，而接收到的2#設(shè)備的信號(hào)為0.1-10.1V，顯然誤差產(chǎn)生了。特別是在多級(jí)互連的串聯(lián)設(shè)備中，這種誤差會(huì)變得非常大！如果我們簡(jiǎn)單地把1#，2#設(shè)備的“地”線在PLC/DCS處匯合連接，那么這0.1V的電壓會(huì)施加在PLC/DCS的“地”線上，有可能損壞PLC/DCS的局部“的”線。同樣，在輸出端的3#，4#設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。由此引起的問題在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中屢見不鮮。

解決上述問題的最好辦法就是在輸入端和輸出端分別加上。從信號(hào)隔離器的原理圖可以看出，它信號(hào)隔離器具有使輸入/輸出信號(hào)在電氣上完全隔離的特點(diǎn)。換句話講，現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與主控接收設(shè)備間不存在共“地”，那么輸入信號(hào)不管是0-10V，或是帶有哪怕+10V干擾的10V-20V的信號(hào)，經(jīng)過隔離器后均變?yōu)?-10V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。例如某大型水泥廠新建窯爐的生產(chǎn)線調(diào)試中，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)爐溫信號(hào)接入國外某著名品牌DCS系統(tǒng)的8通道模擬量輸入卡鍵后，溫度數(shù)據(jù)亂跳，根本無法控制，但在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)試時(shí)又很穩(wěn)定也很準(zhǔn)確。又如某電廠化水處理工程中，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)各種不同類型的壓力變送器信號(hào)接入PLC后，數(shù)據(jù)跳動(dòng)厲害，而且誤差非常大，但同樣在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)試時(shí)很穩(wěn)定也很準(zhǔn)確，可是只要向PLC接入兩點(diǎn)以上的信號(hào)后，信號(hào)就發(fā)生跳變。這兩種情況在加了信號(hào)隔離器后，一切正常！      

2、信號(hào)隔離分配

  在實(shí)際應(yīng)用中，我們經(jīng)常遇到將一個(gè)變送器信號(hào)接入兩個(gè)或兩個(gè)以上接收裝置的情況，若采用串聯(lián)環(huán)路，則環(huán)路中任一處開路都會(huì)造成整個(gè)環(huán)路上的儀表無信號(hào)，同時(shí)負(fù)載電阻之和很容易超過變送器的負(fù)載能力，所以一般不采用這種方式。通常采用的方式是：在環(huán)路中串接一個(gè)電阻，再將負(fù)載并聯(lián)在電阻上以取得電壓信號(hào)，如串接一個(gè)250Ω電阻將4-20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成1-5V電壓信號(hào)。如下圖：

這種方式雖然能避開開路及負(fù)載能力等問題，但卻存在以下不足：

    ① 由于電阻本身難以達(dá)到高精度，加之存在接線端電阻以及電阻發(fā)熱引起阻抗升高等因素，所以電壓信號(hào)較難保證高精度；

    ② 通過串聯(lián)電阻取電壓信號(hào)方法是以假定接收設(shè)備的輸入阻抗無窮大為理想前提的，所以接收設(shè)備的輸入阻抗必然對(duì)信號(hào)的測(cè)量產(chǎn)生誤差，而且，并聯(lián)設(shè)備數(shù)目越多，誤差越大；

    ③ 導(dǎo)線越長，電阻的電壓降越大，對(duì)實(shí)際電壓信號(hào)的影響也越大，因此信號(hào)傳輸距離不能太長；

    ④ 由于RFI/EMI（無線射頻/電磁干擾）的信號(hào)容易與電壓信號(hào)疊加，所以該連接易受無限射頻/電磁干擾。

    解決以上問題的理想方案就是使用信號(hào)（隔離）分配器！它精度高、隔離能力強(qiáng)，可以解決以上各種問題，以下圖為例：

    上圖中，兩輸出信號(hào)既可相同也可互異，變送器、RCVR（接收設(shè)備）間完全隔離；任一接收設(shè)備出現(xiàn)故障，不會(huì)影響整個(gè)環(huán)路及另一套設(shè)備。

 3、避免電源沖突

有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)儀表在配套時(shí)，由于協(xié)調(diào)不利，產(chǎn)生了如下情況：接收設(shè)備（如某些DCS輸入卡鍵）的信號(hào)接入端帶有24V電源（即我們常說的兩線制接口），而現(xiàn)場(chǎng)為4線制變送器，輸出信號(hào)為有源信號(hào)，因此，來自于現(xiàn)場(chǎng)的4線制變送器輸出信號(hào)與來自于接收裝置的兩線制電源信號(hào)就會(huì)發(fā)生沖突。

解決的方法是：接入輸出環(huán)路供電型隔離器，它通過信號(hào)輸出線由接收設(shè)備供電，并將現(xiàn)場(chǎng)4線制變送器的有源信號(hào)經(jīng)隔離后輸出給接收設(shè)備，這樣不僅避免了電源沖突，而且還對(duì)信號(hào)實(shí)行了隔離。如圖：

4、提供電源并隔離

4線制外部供電型信號(hào)隔離器,又叫隔離配電器，具有向2線制變送器供電的功能，由此可以免去為變送器再配置電源的麻煩。并且也提供了信號(hào)隔離功能。如下圖：

5、信號(hào)轉(zhuǎn)換并隔離

 上述介紹都帶有信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，可接受如直流標(biāo)準(zhǔn)（或非標(biāo)準(zhǔn)）信號(hào)、熱電偶信號(hào)、熱電阻信號(hào)、電位計(jì)信號(hào)，甚至交流信號(hào)等，并可以輸出用戶需要的各種信號(hào)。