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號隔離器又名隔離器、號轉(zhuǎn)換器、號調(diào)理器，是工業(yè)控制系統(tǒng)中重要組成部分， 號隔離器是一種采用光電隔離原理或者磁電隔離原理，將輸入號進行隔離和轉(zhuǎn)換后輸出的電子設(shè)備。號隔離器采用了先進的數(shù)字化技術(shù)，在對高、低頻干擾號的抑制方面均有著優(yōu)異表現(xiàn)，即使在大功率變頻控制系統(tǒng)中依然能夠可靠應用，內(nèi)部采用數(shù)字化調(diào)校、無零點及滿度電位器、自動動態(tài)校準零點、溫度漂移自動補償?shù)戎T多先進技術(shù)，這一系列技術(shù)的應用使產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性得到科學的保證。
什么是號隔離器
有源號隔離器
有源號隔離器是一種將（傳感器輸出）模擬電壓或電流號經(jīng)隔離轉(zhuǎn)換成精度、線性度相匹配的混合集成電路。產(chǎn)品主要用于工業(yè)控制系統(tǒng)中模擬號輸入輸出控制，系統(tǒng)內(nèi)部通過DSP、PLC的DA轉(zhuǎn)換輸出號來顯示和控制其它裝置的可調(diào)輸出，現(xiàn)場工作電壓、電流和各種運行參數(shù)的監(jiān)測及系統(tǒng)外部增加4-20毫安（0-20毫安）/0-5V標準號接口等。該IC為標準Sip12 Pin符合UL-94的阻燃封裝，占用PCB板面積少。裝入儀器內(nèi)部可以并聯(lián)安裝實現(xiàn)多路號的監(jiān)測、隔離和轉(zhuǎn)換。與光電隔離的產(chǎn)品相比具有更好的精度、線性度和溫漂特性，并可實現(xiàn)零點、增益、滿度免調(diào)節(jié)，方波用戶現(xiàn)場使用及增強可靠性和穩(wěn)定性。
無源號隔離器
無源號隔離器無需外供電源，從輸入號上獲取少許能量，實現(xiàn)號隔離。可以與各種工業(yè)傳感器、現(xiàn)場儀表配合，取回參數(shù)號，隔離變送傳輸，滿足用戶本地遠程數(shù)據(jù)的需求。
為了解決各種儀表設(shè)備之間因接地而引起的相互干擾，通常采用隔離器來解決。隔離器的作用就是使儀表設(shè)備之間的連接在電氣上完全隔離，換句話說，就是使輸入與輸出之間沒有共同的“地”，因此就不會影響號的正常傳輸。
國電中自新型號隔離器和柵簡介
作為工業(yè)現(xiàn)場與控制室儀表之間的號隔離變送器設(shè)備，號隔離器和柵一直發(fā)揮著重要的作用，是工業(yè)控制系統(tǒng)中重要的組成部分。隨著技術(shù)的進步，無論是現(xiàn)場的一次儀表，還是控制系統(tǒng)，都發(fā)生了變化，號隔離器和柵也需要進一步發(fā)展適應更高的要求。北京國電中自電氣有限公司總結(jié)多年來的實踐經(jīng)驗，對產(chǎn)品進行了改進，對隔離器和柵的性能進行了，以滿足市場的需求。新型的隔離器和柵在性能和技術(shù)指標上都較過去有了更大的進步。
一、模塊化的設(shè)計保證對市場的快速響應
隔離器和柵一般由輸入號處理單元、隔離單元、輸出號處理單元、電源等4部份構(gòu)成。根據(jù)號的流向在輸入或輸出單元增加本質(zhì)設(shè)計，從而構(gòu)成隔離器和柵。
雖然實際應用中的隔離器和柵基本上都是由上述四個單元構(gòu)成，但輸入、輸出的類型和數(shù)量的不同，組成了種類繁多的型號，為了滿足市場的需求，越來越多的型號使得企業(yè)的生產(chǎn)負擔加重，數(shù)量少品種多使得交貨周期越來越長，也使得調(diào)試檢驗的成本增加。這些情況已經(jīng)嚴重的阻礙了產(chǎn)品的市場推廣。針對這種情況，宇通公司通過仔細的分析，采用模塊化的設(shè)計方法，將隔離器和柵劃分為七種功能模塊，從而比較好的解決了上述問題。模塊化的設(shè)計方法極大的解決了產(chǎn)品加工、調(diào)試、老化、庫存的壓力，產(chǎn)品的一致性好，質(zhì)量得到提高。從根本上解決了品種多數(shù)量少給生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來的壓力，極大的縮短了交貨周期。
二、低功耗設(shè)計
低功耗是電子產(chǎn)品設(shè)計永無止境的追求，伴隨技術(shù)的發(fā)展，目前隔離器和柵的功耗與過去相比，已經(jīng)減小許多，性能和技術(shù)指標也得到提高。
產(chǎn)品的功耗是各個功能單元功耗的總和，只有降低各個功能單元的功耗才能使得總得功耗降低，增加產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和壽命。隔離器和柵由輸入、輸出、隔離、電源、等單元構(gòu)成，其中單元是無源的限壓限流網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)上進行低功耗改進的可能性非常小。主要在輸入、輸出、電源、隔離四個單元進行技術(shù)改進。
（1）地環(huán)流干擾
在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種 自動化 儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，他們之間的號傳輸既有弱到毫伏級、毫安級的小號；又有幾十伏，數(shù)千伏、數(shù)百安培的大號；既有低頻直流號，也有高頻脈沖號等等，構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作，出現(xiàn)這種情況除了每個儀器、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響，還有一個十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備根據(jù)要求和目的都需要接地,例如為了，機殼需要接大地；為了使電路正常工作，系統(tǒng)需要有公共參考點；為了抑制干擾加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地，但是由于儀表和設(shè)備之間的參考點之間存在電勢差（也就是各設(shè)備的共地點不同）因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)流”問題是在系統(tǒng)處理號過程中必須解決的問題。
（2）自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一串隨機脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪音是電離輻射產(chǎn)生的，在一天中不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會對通訊產(chǎn)生干擾，而雷電能量尖蜂脈沖可以對很多設(shè)備造成損壞，應該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
（3）人為干擾
電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化，即較大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點實現(xiàn)特定功能，例如，無限通、雷達或其他功能；另一方面，電子設(shè)備在工作時，由于導體中的dv/dt或di/dt會產(chǎn)生伴隨電磁輻射，無論主觀上出于什么目的，客觀上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過程中會經(jīng)常有一些大型的設(shè)備（電機、 變頻器 ）頻繁開關(guān)，他們也會造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場合，肯定會有電磁干擾存在。數(shù)字脈沖電路就是一種典型的干擾源，隨著電子技術(shù)的廣泛應用,電磁污染情況會越來越嚴重 首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑，這三要素缺少一個，電磁兼容問題都不會存在。因此要從這三要素入手。找出方便的解決辦法，一般干擾源和敏感源是沒辦法解決的，通常是從耦合路徑想辦法，也是常用的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環(huán)流為常見也為麻煩，下面以此為探討話題。
（1）種方法：所有現(xiàn)場設(shè)備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個接地點，不能形成回路，這種方法看似簡單。但實際應用中往往很難實現(xiàn)，因為某些設(shè)備要求必須接地才能保證測量精度或人身，某些設(shè)備可能因為長期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點。
（2）第二種方法：使兩接地點的電勢相同（如圖1所示，使V1=V2），但由于接地的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方法其實在實際中也無法完全能做到。
（3）第三種方法：在各個過程環(huán)節(jié)中使用號隔離器，斷開過程環(huán)路，同時 又不影 響過程號的正常傳輸，從而徹底解決地環(huán)路的問題 在各個過程環(huán)路中使用號隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現(xiàn)場帶隔離的變送器（部分設(shè)備可以做到），也可以用號隔離器來實現(xiàn)。比較起來，用號隔離器有以下優(yōu)點：
·絕大部分情況，采用號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
·號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優(yōu)越
·號隔離器應用靈活，而且它還有號轉(zhuǎn)換和號分配及接口轉(zhuǎn)換等功能，使用起來更加方便
·號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立，構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護更加方便 隔離器價格參差不齊，該怎么選擇呢？
隔離器位于二個系統(tǒng)通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出模式（電壓型、電流型、環(huán)路供電型等）適應前后端通道接口模式，此外尚有精度、功耗、噪音、絕緣強度、總線通訊等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能，例如：噪音與精度有關(guān)、功耗能量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選。總之，適用、可靠、產(chǎn)品性價比是選擇隔離器的主要原則。
標準系列導軌結(jié)構(gòu)，易于安裝，可有效的隔離；輸入、輸出和電磁閥及大地之間的電位，能克服變頻器噪聲級各種高低頻脈動干擾。
（1）地環(huán)流干擾
在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種 自動化 儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，他們之間的號傳輸既有弱到毫伏級、毫安級的小號；又有幾十伏，數(shù)千伏、數(shù)百安培的大號；既有低頻直流號，也有高頻脈沖號等等，構(gòu)成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設(shè)備之間傳輸相互干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作，出現(xiàn)這種情況除了每個儀器、設(shè)備本身的性能原因如抗電磁干擾影響，還有一個十分重要的原因就是各種儀器設(shè)備根據(jù)要求和目的都需要接地,例如為了，機殼需要接大地；為了使電路正常工作，系統(tǒng)需要有公共參考點；為了抑制干擾加屏蔽罩，屏蔽罩也需要接地，但是由于儀表和設(shè)備之間的參考點之間存在電勢差（也就是各設(shè)備的共地點不同）因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)流”問題是在系統(tǒng)處理號過程中必須解決的問題。
（2）自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一串隨機脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪音是電離輻射產(chǎn)生的，在一天中不斷變化。太陽噪音則隨著太陽活動情況的劇烈變化。自然界噪聲主要會對通訊產(chǎn)生干擾，而雷電能量尖蜂脈沖可以對很多設(shè)備造成損壞，應該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
（3）人為干擾
電磁干擾產(chǎn)生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化，即較大dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體產(chǎn)生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點實現(xiàn)特定功能，例如，無限通、雷達或其他功能，另一方面，電子設(shè)備在工作時，由于導體中的dv/dt或di/dt會產(chǎn)生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的，客觀上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產(chǎn)過程中會經(jīng)常有一些大型的設(shè)備（電機、 變頻器 ）頻繁開關(guān)，他們也會造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場合，肯定會有電磁干擾存在。數(shù)字脈沖電路就是一種典型的干擾源，隨著電子技術(shù)的廣泛應用,電磁污染情況會越來越嚴重.
優(yōu)越性
在各個過程環(huán)路中使用號隔離器辦法可以用DCS或 PLC 等隔離卡件或者現(xiàn)場帶的隔離的變送器（部分設(shè)備可以做到），也可以用號隔離器來實現(xiàn)。比較起來，用號隔離器有以下優(yōu)點：
·絕大部分情況，采用號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
·號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優(yōu)越
·號隔離器應用靈活，而且它還有號轉(zhuǎn)換和號分配及接口轉(zhuǎn)換等功能，使用起來更加方便
·號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立、構(gòu)成系統(tǒng)的配置、日常維護更加方便。
操作原則
經(jīng)典案例可以說明號隔離的重要性：某大型公司的生產(chǎn)線調(diào)試中。控制系統(tǒng)的號輸入板有八個通道，八個通道共用一個A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過變換后，由光電耦合元件實現(xiàn)與主機電路的隔離。但它的八個通道輸入之間并沒有隔離，八個通道輸入號每個單獨接入控制系統(tǒng)均正常，接入多于兩個外部號時，控制系統(tǒng)顯示數(shù)字亂跳，故障無法排除。
又如某鍋爐控制系統(tǒng)檢測鍋爐各點溫度，使用K分度熱電偶作為傳感器，同上述相似，僅檢測一點均正常，但是向控制系統(tǒng)接入兩點以上熱電偶時，控制系統(tǒng)顯示的溫度明顯錯誤。
原因如下：兩個現(xiàn)場儀表(A,B)向控制系統(tǒng)傳送號以及控制系統(tǒng)向兩臺現(xiàn)場儀表發(fā)出號。假定傳送的均為1～5VDC號。理想情況，控制系統(tǒng)及兩個現(xiàn)場儀表“地”電位完全相等，傳送過程中又沒有其他干擾，從控制系統(tǒng)輸入來看，接收的號正確。但實際上現(xiàn)場儀表不可能做到地電位完全相等，通常存在“地”電位差，若A儀表“地”與控制系統(tǒng)"地"同電位，B儀表比它們的“地”電位高0.1V，A儀表傳送給控制系統(tǒng)的號為1～5VDC，而B儀表傳送給控制系統(tǒng)的號則為1.1～5.1VDC，這樣控制系統(tǒng)的誤差就產(chǎn)生了。同時A、B儀表的“地”線在控制系統(tǒng)處匯合聯(lián)接。將0.1V電壓加在控制系統(tǒng)的地線上，有可能損壞控制系統(tǒng)的局部器件，同時在控制系統(tǒng)上顯示錯誤數(shù)據(jù)。由此引起了上述現(xiàn)場調(diào)試中出現(xiàn)的問題，這兩種情況在接入隔離器后均完全正常。
隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出/電源在電氣上完全隔離的功能，即在輸入/輸出/電源之間沒有公共的“地”。輸入號無論是否受到接“地”的干擾，經(jīng)隔離處理后的輸出號“地”與現(xiàn)場儀表“地”完全隔離沒關(guān)系。正是由于這個原因，實現(xiàn)了輸入到控制系統(tǒng)輸入板的多個現(xiàn)場儀表號之間隔離，了這些號之間“地”的聯(lián)系。
由于隔離器的工作電源是為隔離器的輸入、輸出兩部份同時供電，要保證隔離器輸入/輸出號隔離，也必須確保隔離器的工作電源在電氣上與這兩個部分完全隔離。這種輸入/輸出/電源之間相互隔離的隔離器常稱為三隔離或全隔離隔離器。 這種供電方式，在供電電源功率許可的情況下無論隔離器數(shù)量多少，均可使用一臺電源供電，不會產(chǎn)生相互干擾。若隔離器的工作電源沒有與隔離器的輸入/輸出部分隔離，嚴格地說隔離器的輸入/輸出號也沒有被隔離，因為隔離器的輸入/輸出號“地”可以通過工作電源連接到一起。
以上敘述了號輸入的隔離情況，同樣在控制系統(tǒng)向現(xiàn)場儀表傳輸號時也存在類似的問題。采用三隔離隔離器就可以解決這樣的問題。
隔離方式
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