向信号干扰说"不"

作者:Peter Stövesand, Jen 文章来源:德国Bad Pyrmont市Phoenix Contact公司 德国Blomberg市Phoenix Contact公司 发布时间:2010-12-01


Phoenix Contact公司利用Mini-Analog系列的Linetrab和Surgetrab产品为所有模拟信号处理领域中的用户提供了成套的、节约使用空间的和具有系统编程控制能力的模拟信号处理系统

在传输模拟信号时,通常都要在最紧凑的空间内使用大量的电缆,构成信号输送的通道,防雷击保护和过电压保护以及隔离放大器保障了这些模拟信号的安全性和可靠性。

在工业自动化领域中,模拟信号的传输几乎是生产过程中不可缺少的组成部分。经常出现的电磁干扰和电位差,使得一些模拟式的标准信号,例如电流、0~10V的电压信号等都很容易受到影响,甚至损毁所使用的电气元器件,从而可以影响流程生产过程的正常进行。为了避免这种不利情况,可以使用模拟信号隔离放大器,根据使用情况对模拟信号进行电气隔离、放大、过滤和转换。Phoenix Contact公司的Mini-Analog系列隔离放大器就是针对这种应用而研发生产的。

另外,过电压也能产生类似雷击的作用,对电气设备的工作性能和功能产生不利影响,这类影响因素是一种短时间内快速的脉冲变化——即所谓的“瞬时”电压高峰值,可在几微秒之内达到若干千伏。电气元器件相对于接地的绝缘强度一般为1.5kV,与接地之间的抗压强度只有几百伏,或者更低,这样,就有可能造成终端设备的损坏,例如隔离放大器和控制系统的损坏。过电压保护设备能够把这种瞬时峰值电压限制在系统元器件所能接受的水平上,专门为隔离放大器研发的Mini-Analogi系列过电压保护装置的型号为Linetrab。

Linetrab和Mini-Analog的优点是:结构非常紧凑。与市场中常见的12.5~22.5mm的元器件宽度相比较,这种窄型保护装置的宽度减小了6.2mm,节约了50%~70%的空间,其较低的102mm的高度尺寸也减少了安装深度的要求。该系列的保护装置可以安装在120系列的电气柜中,因此在分散式配置的系统中也可以使用。

这种结构紧凑的元器件可以快速、无误地在难以接近的接线点完成布线连接。通过简单和防错接的系统,能够在机床设备的维护保养、设备性能扩展和新建时减少电气安装时间,从而明显减少电气安装成本。利用Mini-Analog相同耦合器可以把8个信号转换器和8个Linetrab隔离放大器直接与SPS可编程序控制器连接起来,建立相互通信和联系。这样,在仪器设备的前端面只需两个插接接口即可,一个是16针的电缆,另一个是与控制系统连接的电缆。用户只需对布线、隔离放大器、过电压保护器和控制系统的端子接线检验其是否正确就可以了,这样,节省的安装时间大约在80%左右。

隔离放大器的功能

Mini-Analog整套模拟信号处理的程序具有电气隔离、信号转换、信号放大、信号过滤的功能,此外,Mini-Analog的功率消耗还很小,只有400mW。Mini-Analog具有利用DIP开关进行简单配置的性能,以及利用螺钉和弹簧卡进行导线连接的能力。另外,Mini-Analog还获得了大量的使用许可和认证,有着用于标准固定卡槽的模块化供电桥接系统。

在工作元器件出现故障时,例如从传感器到控制系统的某一环节出现问题时,信号链立即中断。这样,就能够形成一个有效的过电压保护系统,保护了设备现场使用的检测元器件和电气柜中的隔离放大器以及后续电路中的电气元件。

通过把产品性能控制在最低程度这一措施,Linetrab系列的瞬时过电压保护装置的尺寸规格也减小到了最低程度。一个标准的安装卡槽模块可以安装4个信号线,6.2mm等级的产品接线能力达到了新的水平,其内部设置的一个触点保障了终端设备接线端子与安装卡槽之间的抗电流冲击的能力,这样,在装配时就已经做到了保护电路与局部电位补偿器的连接。通过安装卡槽—总线系统的连接,6线温度传感器能够得到跨传感器型号的各信号线之间横向电压的冲击保护。基于Atex易燃易爆安全防护技术规范的要求,Linetrab系列产品中的自保电路中同样也有过电压限制保护,使其可以在Ex-Zone 0级的危险场合中使用。

传感器端部的保护

Linie Surgetrab系列的产品是专门针对传感器头部的过电压保护而研发设计的,其安全保护等级为IP 67。这种产品可以直接、快速地与电缆连接,安装到受保护的检测元器件上,而且保障了受保护的传感器头部与过电压保护装置之间的间距尽可能小。有了这一传感器端部保护产品,就可以省略传统的、费用高昂的过电压保护壳的安装使用。

电缆、导线布线时连接模块中的快速屏蔽连接端子提供了电缆、导线快速、简单的连接方式,其屏蔽既可以通过直接接地来实现,也可以通过产品中集成的GDT气体放电管间接地进行接地保护。不同的连接螺纹使得Surgetrab能够与大量的传感器配套使用。在具有易燃易爆危险的工况中,还有特殊的防爆安全解决方案,达到了Ex i和Ex d级的防爆保护。

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