生產過程監(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

　　根據國際電工委員會(IEC)定義，電磁兼容(EMC)是電子設備的一種功能。電子設備在電磁環(huán)境中能完成其功能，而不產生不能容忍的干擾。

　　按EMC標準，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)定性等參數變化在規(guī)定范圍內。同時隔離端子作為電磁騷擾源而產生的電磁強度也要控制在規(guī)定范圍內，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)射標準作為電磁兼容通用標準。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也有同樣標準，規(guī)范進入歐盟市場的產品。這些文件也是隔離端子應該達到的標準。

　　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、敏感設備。EMC設計的任務就是減弱騷擾源能量、切斷耦合通道、提高設備對電磁干擾的抵抗能力。隔離端子的EMC也要從設計做起。由于它屬于處理信號的儀表，功率小，對外發(fā)射能量也低。在設計上只要稍加注意減弱產品對環(huán)境的電磁污染，"工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射標準"要求比較容易達到。它的設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 應用選擇

　　1. 依據接口選擇產品

　　工業(yè)過程控制中最常見的信號是4～20mA、0～10V，壓力、溫度、流量等物理量要轉換成4～20mA、0～10V信號送計算機處理。將這些物理量轉換為4～20mA、0～10V信號的設備稱為變送器。圖3為隔離溫度變送器應用連線圖。圖中Pt100是以電阻變化體現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。當多個Pt100經由多路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場變送器配送電源。圖4給出了針對不同接口的兩種產品連線圖。使用哪一種要根據PLC接口情況決定。

　　現場調試也會出現儀表和PLC接口不匹配，發(fā)送設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場的4～20mA接收并隔離，在隔離端子內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。

　　2. 主要參數選取

　　選擇隔離端子除了要確定功能、注意適應前后端接口外，尚有精確度、功耗、噪音、絕緣強度、總線通信功能等許多參數需要使用者慎選

　　精確度是非常重要的參數。與它有關系的參數很多。時間漂移和溫度漂移2個參數表明了

精確度的穩(wěn)定程度，要求這2個參數值越小越好。

　　另一個對精確度產生影響的參數是噪音。由于隔離端子一般采用DC/DC產生隔離電源給產品內部電路供電，而輸入信號也要先被調制成脈沖再經過隔離帶(光耦或變壓器)然后解調到輸出。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，數據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，它和產品的內部熱量溫度有關。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，內部溫度和環(huán)境溫度(產品說明書上稱為：工作溫度)的關系曲線。

　　圖9中D曲線表明當產品本身消耗功率較大、處于緊密排列、環(huán)境溫度較高時，產品內部溫度就高。長時間的高溫環(huán)境將使產品內部集成電路參數蛻變、電阻阻值變化、電容漏電增大等，導致產品性能下降、可靠性降低、甚至失效。

　　隔離端子設計日趨小型化，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，必須降低產品工作電流，降低產品內部溫度，這是提高產品可靠性的措施之一。

　　隔離端子采用導軌安裝，連接采用端子接線，適用安裝在機柜中，它的接線拆換方便。