信號隔離器在鍋爐控制系統中的應用

安科瑞 陳聰

摘要：鍋爐是工業中普遍的動力設備,其控制系統的可靠性直接影響了鍋爐的安全和經濟運行。在實際工作中，鍋爐的PLC控制系統有時會出現干擾問題，造成鍋爐無故熄火，顯示異常，數據波動。接入信號隔離器可以合理的降低外界干擾，提高系統的可靠性。

關鍵詞：信號隔離器；鍋爐PLC控制系統；抗干擾

0：概述

鍋爐是發電廠及其它工業企業中普遍的動力設備，它的功能是把燃料中的貯能，通過燃燒轉化成熱，以蒸汽或熱水的形式輸向各種設備。工業鍋爐系統復雜，為了達到理想的控制效果，鍋爐PLC控制系統逐漸應用廣泛。隨著科學技術飛速發展，鍋爐PLC控制系統的應用由開始的鍋爐數據監視逐漸發展到水位控制，壓力控制，燃燒控制以及流量計量等，其可靠性直接影響到鍋爐的安全和經濟運行。目前，鍋爐的控制系統大多處于強電電路和強電設備形成的惡劣電磁環境中，在兩個設備之間加裝信號隔離器是合理解決干擾的方法之一。

1：鍋爐PLC控制系統控制過程與原理

鍋爐PLC控制系統的總結構圖如圖1所示。系統采用PLC做控制器，熱電阻溫度傳感器，差壓傳感器采集數據信息，經過溫度變送、壓力變送器將信號轉化為標準信號后經過信號隔離器隔離轉換，再把隔離輸出信號傳送給PLC處理機，PLC給定輸出信號再通過信號隔離器傳送給執行器件，通過控制電磁閥的開度和電動機的轉速對整個燃燒過程進行控制。

圖1 鍋爐PLC控制系統

2：信號隔離器在鍋爐控制系統中的應用

2.1 鍋爐PLC控制系統中的干擾

鍋爐PLC控制系統主要干擾源有空間輻射干擾，接地干擾以及包括電源干擾和信號引線干擾在內的傳導干擾，其中傳導干擾在工業現場較常見也較嚴重。

空間輻射干擾主要是指電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電、高頻感應加熱設備等產生的干擾，示意圖如下。其分布復雜，若PLC系統在射頻場內就會收到干擾影響。

圖2 空間輻射干擾

接地干擾主要如圖3所示，是指不同接地點電位分布不均勻，不同接地點存在地電位差，引起地環路電流，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。

圖3 接地干擾

信號線引入的干擾如圖4所示，主要是變送器供電電源傳入的電網干擾以及信號線上的外部干擾。這是相對嚴重的問題，信號線引入的干擾會引起信號工作異常，降低測量精度，嚴重時引起元器件損傷。對于鍋爐PLC系統來說這些干擾會導致其輸送錯誤的命令，可能會引起水流量，溫度等參數異常，導致鍋爐故障停機，更甚者控制系統死機，降低工作效率的同時還會帶來安全問題。

圖4 信號線引入干擾

2.2 信號隔離器在鍋爐PLC系統中的作用

在實際工作中，為了提高其可靠性，在兩個設備信號連接之間加裝適當的信號隔離器，是合理的解決鍋爐PLC控制系統干擾的方法之一。

如下圖5所示，將閥門定位器中的反饋信號輸入給信號隔離器，再把隔離輸出信號輸送給DCS、PLC 控制室。該方式隔離強度高、負載能力強、安裝接線簡單、運行穩定、安全可靠，同時解決了電磁干擾及高頻信號滲入的問題。

圖5

如圖6所示，在過程環路中使用信號隔離器，能夠斷開過程環路中的直接電路但又不影響過程信號的正常傳輸，可以合理的解決接地干擾。在擁有高靈活度的同時還可解決信號轉換及信號分配等問題。

圖6 

信號線引入的干擾也可以通過加裝信號隔離器得到合理的處理。在鍋爐控制系統中傳感器數量較多，信號線引入的干擾嚴重時會造成相互干擾。信號隔離器可以做到電源、輸入、輸出兩兩相互隔離。在傳感器和PLC系統之間接入信號隔離器，如圖7所示，利用其特性能夠做到電源之間的相對獨立并且提高供電電源的安全性。

圖7

3：BM100信號隔離器

3.1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

3.2技術參數

4：結束語

在鍋爐PLC 控制系統中加裝信號隔離器，合理解決了控制系統中的干擾問題，對提高 PLC/DCS 控制系統測量信號的精度和系統的安全穩定、可靠運行提供了保障。無論從經濟還是實用性而言，信號隔離器都具有廣泛的推廣意義。

參考文獻

[1]企業微電網設計與應用手冊.2020.6.

[2]張騰.變頻器對PLC干擾常見故障的分析與處理[J].電子測試,2019(13):120-121.