安科瑞 王晶淼/劉芳

摘要：在自來水的加工過程中，過濾和消毒是其中重要的環節之一。在這個環節中投藥間發揮重要的作用，在此通過加入礬和氯對自來水水源進行處理，直接影響供應自來水的渾濁度，PH值等一系列指標，影響自來水的質量和成本。因此，投藥工藝是自來水廠的關鍵工藝之一，需要相關的設備保證該工藝正常進行，信號隔離器就是其中之一，用于保證信號傳輸過程中穩定不失真。

關鍵詞：信號隔離器；自來水；投藥；信號干擾

01概述

自來水廠設計投藥車間自動控制系統時，需要考慮兩套系統，分別是投礬和投氯系統。投礬系統主要是將礬劑投入礬池配比成礬液，再與源水在混合槽充分混合，然后在折板反應池中充分反應凝聚成較大的顆粒，然后進行沉淀過濾。該套系統主要依靠游動電流檢測儀(檢測液體混凝值)和流量計輸出4~20mA電流信號給PLC進行投礬控制。投氯系統分為前加氯和后加氯，均是通過加氯機在水中加入氯。前加氯主要是消除水中苔蘚之類的浮游藻類，氧化部分有機物，降低亞硝酸鹽的生成。后加氯主要是消滅水中的細菌、病毒和其它有害微生物，同時保證出廠水有一定的余氯量，防止水中殘存的細菌繁殖，防止管道被污染。該套系統依靠余氯分析儀(檢測水中的氯含量)和流量計輸出4~20mA電流信號給PLC進行投氯控制。通過上述信息，可以了解到4~20mA 電流信號在控制系統中起到舉足輕重的作用，如何保證該信號可以不受干擾，準確的從傳感器傳遞到PLC是我們接下來討論的關鍵。

02信號傳輸常見問題

工業變送器輸出信號通常采用的信號有電流信號和電壓信號，其中選擇電流信號(4~20mA)較多。相較于電壓信號，電流信號有長距離傳輸，抗干擾能力強等優點。

雖然電流信號(4~20mA)有上述優點，但是在許多使用場景中，如果直接將信號線從變送器接入PLC等設備，可以觀察到信號異常跳動，無法準確采集到信號。產生該現象的主要因素是接地環路干擾，因為工控現場變送器到控制室通常有較遠的距離(數十米以上)，變送器和PLC基本都有接地線的需求，兩個接地點通過大地與信號連接線形成一個龐大的接地環路。

接地環路干擾圖

接地環路可以近似等效于一個大環路天線，從環境中拾取噪聲信號干擾正常信號。工業現場環境通常比較復雜，容易產生多種噪聲信號。通過接地環路不僅僅會造成信號不穩定甚至失真，嚴重會引發控制系統異常，造成不可逆轉的損壞。

03常用解決方法

要解決上述的接地環路干擾，直接的方法就是切斷接地環路。那么如何切斷接地環路？在變送器和控制器之間不直接使用導線相連，而是通過信號隔離器進行連接，因為信號隔離器具有電氣隔離的作用，有效地阻斷了接地環路形成。

信號隔離器接入圖

信號隔離器通過電磁或者光耦隔離將信號從輸入端耦合到輸出端，正常通訊信號可以無障礙地從輸入端傳輸到輸出端。電磁隔離和光耦隔離有效地阻斷了變送器到控制器的電氣連接，直接切斷了接地環路，有效地避免了接地環路干擾。所以信號隔離器在工業自動化控制領域發揮著重要的作用，保證相關監測和控制系統可以正常平穩地運行。

04BM100信號隔離器

概述

BM100系列信號隔離器在工業生產中為增加儀表負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

技術參數

05結束語

信號隔離器具有信號中繼，信號匹配，信號隔離，信號濾波等特點。在工業控制中，基本存在以下幾種情況：1.信號傳輸距離長、2.傳感器，執行器與PLC等設備信號接口不匹配、3.工業現場環境復雜，設備繁多，干擾信號容易耦合到正常通訊信號，造成信號失真，嚴重甚至損壞設備造成事故。使用信號隔離器可以有效解決上述問題，保障自動化控制系統安全平穩地運行。

審核編輯 黃昊宇