横河AAI543-H53输出模块AAI543-H53

四、系统设备隔离：
DCS系统中，在物理部件连接时，隔离是很重要的问题。
人机界面和集散系统网络接口相连时要加隔离器。把网络接口出来的串行信号用电缆先把信号送到电/光转换器，这时，电信号已成为光信号，然后再经过光/电转换器把光信号转换成电信号，然后用电缆连接到操作站的主机上。如果网络接口和操作站主机距离很近，不加隔离也是可以的。如果两个设备有一段距离，需加光电转换器，转换器之间有一小段光缆。见图11-12。
 
图11-12 操作站(远程操作站)和DCS网络接口远距离连接时加光电隔离

加隔离是为了避免由于地线之间的电压差而引发故障的问题。因为两个设备有不同的接地点。两个接地点之间会产生几十伏甚至几百伏的电压差。由于很高的电压差的存在，很容易损坏部件。除了上面介绍的需要隔离的地方以外，某一些装置的输出信号要送到集散系统，作为集散系统的输入信号，如荧光分析仪器、秤量仪器等的输出信号应该先把信号送到隔离器，然后送到集散系统的模拟输入的端子板。模拟输出端子板和其它设备之间连接时，也要注意隔离。如集散系统的模拟输出送到变频调速器的输入，假如不注意隔离，电机的转速很不正常。曾发生电机飞转的情况，又如控制回路的阀位反馈信号需送DCS操作站的CRT来显示，在送到集散系统以前，也要考虑隔离的问题AAI543-H53。
由于采用隔离措施，会增加系统的投资，所以要选择必须隔离的地方要隔离。不需要隔离的地方就不要隔离。目前的集散系统已经有加隔离的模拟输入卡和模拟输出卡。但这种卡比不隔离的卡在价格上高很多。是否加隔离需要慎重考虑，除了系统自身安全、稳定外，更关键的是工艺装置需要的安全要求AAI543-H53。

隔离器的设计原理也不只是变压器式的或光电转换器式的。还有电容飞渡等，变压器隔离见图11-13。
 
图11-13  隔离变压器

只要信号在两种介质中传输就能破坏形成地环回路。目前我国的模拟量的隔离多数采用变压器隔离。把电信号转变成磁信号，然后再转成电信号。变压器的原边和付边不是通过电联系的。而是通过磁场联系起来的。变压器原边和付边的地线是独立的，没有电的联系。变压器式的隔离又分无源和有源的两种。无源的隔离器不需要电源，凭信号电流推动整个线路。该种线路比较简单。精度能达到0.5%。有源的隔离器要加电源，但是零点漂移又非常严重。精度能提高一些，但不明显，线路要复杂得多，精度达到0.1%左右。再提高困难也不少。无论是有源的，还是无源的，最要注意的是变压器的原边和副边的绝缘电压应能达到2000伏以上。为了达到这个目的，变压器的铁芯子是不能采用矽钢片的。而是要选用铁淦氧的磁环或用珀膜合金的。两者体积相差比较大。目前两者都在使用。电容飞渡式的隔离也在使用，这种隔离是把电信号转换成电容的变化，再把电容的变化转变成电信号。电容飞渡式的隔离在数量上要用的少一些。一般隔离器的输出是标准信号4-20毫安电流，另外还要考虑它的负载电阻，通常电阻是250欧姆AAI543-H53。
开关量的隔离采用光电隔离，通常在集散系统中的开关量的输入卡中已经作好用光敏二极管作的光电隔离，如图11-14。
 
图11-14光电耦合隔离器

这种隔离办法只能用于开关量。
五、电气干扰和隔离

在安装传感器如安装变送器的地方、安装执行器如安装阀门的地方称为现场，由于现场有许多电器设备，所以有电气干扰。有时称为云雾状的区域。在石油化工、化工行业在空气中有可燃、易爆的气体，容易发生爆炸。也就是说，是危险区域。依据生产区域安全防爆级别。对于安全防爆级别要求高的区域，在设计采用DCS系统时，首要考虑的问题的是隔离AAI543-H53。
DCS系统设计隔离的办法是加本质安全栅。隔离器和本质安全栅在原理上有些类似，但也有区别。本质安全的意思是由于电源电压是24伏的安全电压，所以即使发生短路的情况下，由于电流很小，不至于发生火花。对于安全防爆级别要求低的区域，空气中没有可燃和易爆气体，设计时一般不必加本质安全栅，一些特殊通道加隔离器就可以了。
六、结束语：
   在DCS系统现场维护中，干扰和影响系统安全运行的情况还有很多，如:DCS控制器和I/O卡的干净也是十分重要的。灰尘多了，存在产生静电放电、电火花击毁电子元件的危险性。通常解决和处理的方法，采用电子除尘、空气吹扫都是较好的。
对于本文所述DCS系统抗干扰与处理的方法也不一定尽然，但若可以给大家带来一些启迪，便是目的所在。