在水处理控制系统中正确运用信号隔离器

安科瑞 华楠

摘要：在水处理控制系统中，其控制和监控模块的非功率模拟传感器采用信号隔离器的接线方式，合理解决了相关模拟传感器供电的安全性和相对独立性问题，确保了监控模块的电源、模拟采集模块和输出模块的相对隔离，降低了模板烧坏的概率，提高了模拟信号测量精度和抗电磁干扰能力，解决了一些现场非功率安装条件的限制。

关键词：信号隔离器；水处理；模拟量传感器；

0：概述

在水处理监测自动化系统中，需要监测一些模拟信号，包括电源模拟信号（如电流、电压、功率等）和非电源模拟信号（如压力、水位、流量等）。变送器提供电模拟信号，一般可输出4~20ma信号，无需添加信号隔离器。自动化系统设备一般提供DC24V电源模块，大部分不隔离。为了实现各控制、监控模块相关模拟传感器电源安全、稳定、相对独立，减少模拟传感器工作电源电路外短路，电源模板破坏或烧毁概率，危及相关设备自动化系统运行安全，特别是对于过程控制需要实施越限报警、动作停机和重要设备退出模拟传感器是有益的选择，否则可能造成误操作，不利于整个系统安全稳定运行，甚至造成不必要的损失。

1：模拟量传感器接线方式类型

在水处理自动化控制系统中，一般需要现场的压力、水位、流量等非电量信号进行测量监测，常常用到压力传感器、水位传感器、流量传感器等，这些非电量传感器分为2线制、3线制、4线制，均需外部提供工作电源，为保证电源的安全性一般采用DC24V，常用的方式是采用由相关控制系统设备提供的DC24V电源。整个水处理自动化控制系统中需监测的传感器数量多，关注其重要性以及确保现场控制单元运行安全，一般提供独立的DC24V电源模块。信号隔离器作为传感器和PLC连接的桥梁，不仅提高了模拟信号测量精度、抗电磁干扰能力、电气隔离安全性能，而且能够合理解决传感器供电电源安全和相对独立的问题。

传感器的接线方式类型

二线制是两根导线供电的同时传输DC4-20mA标准信号；三线制就是电源正端用一根线，信号输出正端用一根线，电源负端和信号负端共用一根线，用于电压参考点和电流回路，其供电大多为DC24V，输出信号有DC4-20mA标准信号；四线制就是供电回路和信号回路各自独立，采用隔离电路分开，两根线负责电源的供应，另外两根线负责输出信号(如电压、电流等)。

1.1信号隔离器在模拟量传感器接线的应用

传感器工作电源和模拟量信号输入未采用合理的隔离措施，可能造成的危害：电缆或传感器现场接头发生短路故障时，或户外安装的传感器受到雷击过电压时，将危及控制、监测系统屏上电源模块和模拟量采集模块的运行安全，可能会造成模板击穿或烧毁，严重的会影响到控制、监测系统运行。同时，对于2线制、3线制和4线制传感器，电源和信号无合理隔离，其测量精度和抗工频电磁干扰能力大大降低，其测量精度和抗干扰能力也将受到影响。近几年，国内多个大中型水处理系统已在非电量模拟量传感器电源和信号回路中，采用信号隔离器的接线方式解决和避免出现上述问题。

2：BM100信号隔离器

2.1概述

BM100系列信号隔离器在工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一信号的仪表之间互不干扰，提高电气安全性能。BM100信号隔离器输入支持三种输入模式，兼容传感器的三种接线方式，将输入信号进行隔离输出，安全的输送给二次仪表或PLC/DCS使用。

 

BM100信号隔离器接线图

 

BM100系列信号隔离器外观图

2.2技术参数

技术参数	指标
输入信号	DC0/4～20mA
输出信号	DC0/4～20mA
工作电源	DC20V～35V；AC/DC85V～265V
精度等级	0.2%F.S.
温度漂移	≤50ppm/℃
响应时间	≤5ms
绝缘强度	输入与输出之间，AC2.5kV1min，漏电流不大于1mA
工作温度	-20℃～60℃
相对湿度	≤95%，不结露
安装方式	导轨式安装

2.3应用实例

由于某集团水处理现场非电量传感器安装条件的限制，其模拟量输出信号需扩展才能解决1路4～2OmA模拟量信号同时传输给2套不同控制和监测系统的问题，现场的互感器接线方式属于二线制，需要给现场的传感器提供一路隔离的电源。单路DC4～20mA模拟量扩展出双路DC4～20mA的输出信号，实现了水处理控制、监测系统的相对独立。该方式隔离强度高、负载能力强、安装接线简单、运行稳定、安全可靠，同时解决了水处理现场传感器安装带来的问题。

 

信号隔离器应用示意图

3：结束语

以上非电量模拟量传感器采用信号隔离器的接线方式，在水处理自动化系统中应用，取得了良好的效果，目前已在某集团水处理应用，对提高水处理自动化控制和监测水平起到了良好的示范作用。

参考文献

[1]企业微电网设计与应用手册.2020.6.

[2]刘书勤[1],党琦[2].水电站自动化系统中监控系统的应用[J].中国科技博览,2012(11):102-102.