生產(chǎn)過程監(jiān)視和控制中要用到多種自動化儀表,、面對越來越惡劣的環(huán)境，為解決干擾,，儀表接入的隔離端子必須達到兩個基本要求：第一是解決各種設(shè)備,、儀表"地"之間的差，即信號參考點的電位差,；第二是電磁兼容,。
一 電氣隔離和電磁兼容--隔離端子抗干擾的基本要求
1. 電氣隔離的兩個原則
不同設(shè)備儀表的、帶有不同共模的信號輸入到DCS,、PLC等控制系統(tǒng),，如果不加處理而直接聯(lián)入，可能出現(xiàn)因信號具有"共模不同"的干擾,。所謂"共模不同"主要指信號間的參考點電位差,。隔離端子的輸入/輸出電氣隔離特性使它抑制共模信號的能力很強，它可將帶有共模的信號經(jīng)過隔離輸出成為不含共模的信號,。所以只要在每路外部信號和控制系統(tǒng)的采集板之間插入隔離端子就能解決這個問題,。
還有一種情況，要求一個信號既能向顯示儀表輸送信號,，又能傳送給變頻器之類的設(shè)備,。這時除了輸入和輸出隔離之外，要求2個輸出之間相互隔離以消除設(shè)備互擾,。此時可使用隔離式信號分配器,，如圖1的WS15242。
綜上所述,，解決參考點電位差類型的干擾要遵循兩個原則。第一：外部設(shè)備信號與中央處理系統(tǒng)(例如PLC,、DCS)之間要進行電氣隔離,。
第二：外部信號(對系統(tǒng)的接口而言，無論是接收來的信號還是向外發(fā)出的信號)之間要相互電氣隔離,。系統(tǒng)安裝遵循了這兩個原則,，就能完全克服由于參考點電位差引入的干擾。
大多數(shù)隔離端子都要外加工作電源,，一般為DC 24V或AC 220V,。這個電源在為輸入、輸出部分供電時必須確保在電氣上與輸入/輸出兩個部分隔離,。這種輸入/輸出/外加工作電源之間相互隔離的產(chǎn)品稱為全隔離端子,。從理論上講,，這種供電方式不管隔離端子數(shù)量多少，均可用一臺電源供電,。這樣的連接符合上述兩個原則,。
2. 電磁兼容
根據(jù)國際電工委員會(IEC)定義，電磁兼容(EMC)是電子設(shè)備的一種功能,。電子設(shè)備在電磁環(huán)境中能完成其功能,，而不產(chǎn)生不能容忍的干擾。
按EMC標(biāo)準(zhǔn),，要求隔離端子達到：在電磁干擾環(huán)境中能正常工作,，無性能降低或故障，保證精確度,、穩(wěn)定性等參數(shù)變化在規(guī)定范圍內(nèi),。同時隔離端子作為電磁騷擾源而產(chǎn)生的電磁強度也要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，減弱它對環(huán)境的電磁污染,。
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國際電工委員會(IEC)在1997年和1999年發(fā)布了關(guān)于工業(yè)環(huán)境中的抗擾度試驗,、工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)作為電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)。我國也發(fā)布了與它等同的文件：GB/T17799.2-2003和GB17799.4-2001,。歐盟CE也有同樣標(biāo)準(zhǔn),，規(guī)范進入歐盟市場的產(chǎn)品。這些文件也是隔離端子應(yīng)該達到的標(biāo)準(zhǔn),。
形成電磁干擾后果必須具備3個基本要素,，即電磁騷擾源、耦合通道,、敏感設(shè)備,。EMC設(shè)計的任務(wù)就是減弱騷擾源能量、切斷耦合通道,、提高設(shè)備對電磁干擾的抵抗能力,。隔離端子的EMC也要從設(shè)計做起。由于它屬于處理信號的儀表,，功率小,，對外發(fā)射能量也低。在設(shè)計上只要稍加注意減弱產(chǎn)品對環(huán)境的電磁污染,，"工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)"要求比較容易達到,。它的設(shè)計重點在提高對電磁騷擾的抵抗能力。圖2給出兩種隔離端子在射頻調(diào)幅電磁場試驗中輸出信號的變化情況,，用以說明電磁兼容的重要性,。
二 應(yīng)用選擇
1. 依據(jù)接口選擇產(chǎn)品
工業(yè)過程控制中最常見的信號是4～20mA、0～10V,，壓力,、溫度,、流量等物理量要轉(zhuǎn)換成4～20mA、0～10V信號送計算機處理,。將這些物理量轉(zhuǎn)換為4～20mA,、0～10V信號的設(shè)備稱為變送器。圖3為隔離溫度變送器應(yīng)用連線圖,。圖中Pt100是以電阻變化體現(xiàn)溫度變化的溫度傳感器,，所以連接線的引線電阻會引入誤差。WS9050,、WS2050這類變送器具有長線補償功能,，可消除引線電阻的誤差并有線性化功能，確保轉(zhuǎn)換精確度,。
WS2050這類二線制變送器,，它的電源與輸出共"地"，沒有隔離,。當(dāng)多個Pt100經(jīng)由多路WS2050輸送到PLC時,，雖然輸出共用一個24V電源，只要輸出接到有共同參考點的模擬量輸入板,，這種連接就符合本文上述指出的兩個原則,。需要注意的是：多路WS2050接到不同的PLC就要使用各自的24V電源。
針對變送器的隔離還有另一種方式,，傳感器和變送器為一體而又必須放置在現(xiàn)場指定地點,。此時一般把隔離端子安置在中央控制室機柜中，由機柜中的隔離端子為現(xiàn)場變送器配送電源,。圖4給出了針對不同接口的兩種產(chǎn)品連線圖,。使用哪一種要根據(jù)PLC接口情況決定。
現(xiàn)場調(diào)試也會出現(xiàn)儀表和PLC接口不匹配,，發(fā)送設(shè)備為四線制變送器輸出4～20mA,，而接收端4～20mA的接口為二線回路供電方式(圖5中24V電源和RL方式)，若直接連接將造成電源沖突,。解決方法是采用隔離端子將現(xiàn)場的4～20mA接收并隔離,，在隔離端子內(nèi)部輸出部分安裝一個專用電路用以匹配和PLC的二線回路供電接口方式。見圖5,。這種隔離端子也可以處理0～10V，0～5A AC等輸入電壓電流信號,。
圖3至圖5表明選擇隔離端子首先依據(jù)輸入端口是接傳感器還是電壓電流信號,、或者是接二線制變送器，其次輸出是電壓還是電流,，如果輸出是4～20mA電流還要確定是圖4的PLC兩種接收方式的哪一種,。
一般4～20mA電流信號隔離器需要外接工作電源,。這里推薦一種不用另外再加電源的隔離器WS1562。如圖6,。WS1562的最大特點是無需外接電源,，接線簡捷、功耗低,、可靠性能高,，多路連接符合上述兩個原則。
圖7是WS1562在輸出為20mA條件下,，輸出負載和輸入端電壓關(guān)系曲線,。VIN表示輸入端電壓、RL表示輸出負載電阻,、VO表示輸出負載電阻上的電壓,。
圖8給出兩種無源隔離器輸出負載對線性度曲線，其中實線描繪的性能較好,，輸出負載電阻RL從0～500Ω變化,，線性度都在0.2%以內(nèi)。
2. 主要參數(shù)選取
選擇隔離端子除了要確定功能,、注意適應(yīng)前后端接口外,，尚有精確度、功耗,、噪音,、絕緣強度、總線通信功能等許多參數(shù)需要使用者慎選
精確度是非常重要的參數(shù),。與它有關(guān)系的參數(shù)很多,。時間漂移和溫度漂移2個參數(shù)表明了
精確度的穩(wěn)定程度，要求這2個參數(shù)值越小越好,。
另一個對精確度產(chǎn)生影響的參數(shù)是噪音,。由于隔離端子一般采用DC/DC產(chǎn)生隔離電源給產(chǎn)品內(nèi)部電路供電，而輸入信號也要先被調(diào)制成脈沖再經(jīng)過隔離帶(光耦或變壓器)然后解調(diào)到輸出,。以CPU為核心的隔離端子也存在脈沖信號,。這些工作脈沖的頻率多在20kHz～500kHz范圍，它的邊緣陡峭,、諧波豐富,，對信號的污染很難消除。如果噪音幅度高,，數(shù)據(jù)采集器收集到信號的誤差就大,，所以噪音的峰值和能量越小越好。
功耗是指隔離端子工作時消耗的電能，它和產(chǎn)品的內(nèi)部熱量溫度有關(guān),。圖9給出兩種具有不同功耗的隔離端子按2種排列方式：獨立放置,、10只一排緊密排列條件下，內(nèi)部溫度和環(huán)境溫度(產(chǎn)品說明書上稱為：工作溫度)的關(guān)系曲線,。
圖9中D曲線表明當(dāng)產(chǎn)品本身消耗功率較大,、處于緊密排列、環(huán)境溫度較高時,，產(chǎn)品內(nèi)部溫度就高,。長時間的高溫環(huán)境將使產(chǎn)品內(nèi)部集成電路參數(shù)蛻變、電阻阻值變化,、電容漏電增大等,，導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降、可靠性降低,、甚至失效,。
隔離端子設(shè)計日趨小型化，其目的就是少占空間,，允許密集安裝,。密集安裝就存在散熱問題，進一步講,，必須降低產(chǎn)品工作電流,，降低產(chǎn)品內(nèi)部溫度，這是提高產(chǎn)品可靠性的措施之一,。
隔離端子采用導(dǎo)軌安裝,，連接采用端子接線，適用安裝在機柜中,，它的接線拆換方便,。