Phương pháp cơ bản của điều khiển PLC để giải quyết nhiễu tín hiệu tại chỗ trong môi trường công nghiệp

1. Tổng quan

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc ứng dụng PLC trong điều khiển công nghiệp ngày càng phổ biến. Độ tin cậy của hệ thống điều khiển PLC ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn sản xuất và vận hành kinh tế của các doanh nghiệp công nghiệp, và khả năng chống nhiễu của hệ thống là chìa khóa cho sự vận hành tin cậy của toàn bộ hệ thống. Các loại PLC được sử dụng trong hệ thống tự động hóa chủ yếu được lắp đặt trong phòng điều khiển, thiết bị sản xuất tại chỗ và các thiết bị động cơ khác nhau. Chúng chủ yếu được đặt trong môi trường điện từ khắc nghiệt do các mạch điện và thiết bị mạnh tạo thành. Để nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển PLC, các nhà thiết kế chỉ có thể đảm bảo hiệu quả hoạt động tin cậy của hệ thống bằng cách hiểu trước các loại nhiễu khác nhau.

2. Các nguồn nhiễu điện từ và sự can thiệp của chúng vào hệ thống

Nhiễu ảnh hưởng đến hệ thống điều khiển PLC cũng tương tự như nhiễu ảnh hưởng đến thiết bị điều khiển công nghiệp nói chung. Nhiễu chủ yếu xảy ra ở những vị trí có dòng điện hoặc điện áp thay đổi đột ngột. Đây là những khu vực mà điện tích di chuyển mạnh, và chúng là nguồn nhiễu, tức là nguồn nhiễu.

Các loại nhiễu thường được phân loại theo nguyên nhân gây nhiễu, dạng nhiễu nhiễu và đặc tính dạng sóng của nhiễu. Trong đó: Theo nguyên nhân gây nhiễu khác nhau, nhiễu được chia thành nhiễu phóng điện, nhiễu rời rạc, v.v.; Theo dạng nhiễu âm thanh khác nhau, nhiễu được chia thành nhiễu chế độ chung và nhiễu chế độ vi sai, đây là phương pháp phân loại thường được sử dụng. Nhiễu chế độ chung là hiệu điện thế giữa tín hiệu và đất, chủ yếu được hình thành bởi kết nối nối tiếp lưới, hiệu điện thế đất và điện áp chế độ chung do bức xạ điện từ không gian gây ra trên đường tín hiệu. Điện áp chế độ chung đôi khi lớn, đặc biệt trong trường hợp phòng cung cấp điện có hiệu suất cách ly kém, điện áp chế độ chung của tín hiệu đầu ra máy phát thường cao, và một số thậm chí có thể đạt tới trên 130V. Điện áp chế độ chung có thể được chuyển đổi thành điện áp chế độ chung thông qua mạch không đối xứng, ảnh hưởng trực tiếp đến tín hiệu được đo và điều khiển, gây hư hỏng linh kiện. Nhiễu chế độ chung này có thể là DC hoặc AC. Nhiễu chế độ chung là điện áp nhiễu giữa các mức tín hiệu, chủ yếu được hình thành do sự kết hợp cảm ứng của trường điện từ không gian giữa các tín hiệu và điện áp hình thành do sự chuyển đổi nhiễu chế độ chung trong mạch không cân bằng. Loại nhiễu này chồng chéo trực tiếp lên tín hiệu và ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phép đo và điều khiển.

3. Những nguồn chính gây nhiễu điện từ trong hệ thống điều khiển PLC là gì?

Sự can thiệp bức xạ từ không gian

Các trường điện từ của bức xạ không gian chủ yếu bắt nguồn từ mạng lưới điện, các quá trình nhất thời của thiết bị điện, sét, phát thanh, truyền hình, radar, thiết bị gia nhiệt cảm ứng tần số cao, v.v. Chúng thường được gọi là nhiễu bức xạ. Sự phân bố của nhiễu như vậy cực kỳ phức tạp. Nếu một hệ thống PLC được đặt trong trường tần số đã chỉ định, nó sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiễu bức xạ. Tác động chủ yếu xảy ra thông qua hai con đường: một là bức xạ trực tiếp đến các thành phần bên trong của PLC, được tạo ra bởi cảm ứng mạch và gây nhiễu; hai là bức xạ đến mạng lưới truyền thông bên trong PLC, được đưa vào bởi cảm ứng của các đường truyền thông và sự phóng điện của bộ triệt áp cao. Độ lớn của nhiễu bức xạ liên quan đến các trường điện từ do thiết bị tại chỗ tạo ra, đặc biệt là tần số. Bảo vệ thường đạt được bằng cách đặt cáp được che chắn, che chắn cục bộ PLC và các phần tử phóng điện cao áp.

2) Sự can thiệp từ các dây dẫn bên ngoài của hệ thống

Nhiễu này chủ yếu được đưa vào thông qua nguồn điện và đường dây tín hiệu, thường được gọi là nhiễu dẫn. Loại nhiễu này cực kỳ nghiêm trọng tại các khu công nghiệp ở nước ta.

3) Nhiễu từ nguồn điện

Thực tế đã chứng minh rằng có nhiều trường hợp lỗi trong hệ thống điều khiển là do nhiễu từ nguồn điện. Điều này đã được phát hiện trong quá trình gỡ lỗi kỹ thuật. Chỉ sau khi thay thế nguồn điện PLC bằng nguồn có hiệu suất cách ly tốt hơn, vấn đề mới có thể được giải quyết.

Nguồn điện thông thường của hệ thống PLC đều được cung cấp bởi lưới điện. Do phạm vi phủ sóng rộng của lưới điện, nó sẽ bị ảnh hưởng bởi tất cả các loại nhiễu điện từ không gian và điện áp và mạch cảm ứng trên đường dây, đặc biệt là những thay đổi trong chính lưới điện, dòng điện đột biến do thao tác đóng cắt, sóng hài sinh ra khi khởi động và dừng thiết bị công suất lớn, thiết bị chuyển đổi AC-DC và các tác động tức thời của ngắn mạch lưới điện, v.v., tất cả đều được truyền qua đường dây lưới điện đến phía nguồn điện của PLC. Bộ nguồn PLC thường sử dụng bộ nguồn cách ly, nhưng do các yếu tố về cấu trúc và quy trình sản xuất, hiệu suất cách ly của chúng không lý tưởng. Trên thực tế, do sự tồn tại của các thông số phân tán, đặc biệt là tụ điện phân tán, nên việc cách ly tuyệt đối là không thể.

4) Nhiễu xuất hiện khi hệ thống nối đất bị rối loạn

Các đường truyền tín hiệu khác nhau được kết nối với hệ thống điều khiển PLC, ngoài việc truyền tín hiệu hợp lệ, sẽ luôn bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài. Hơn nữa, chúng có thể ngăn chặn sự phát xạ nhiễu từ thiết bị ra bên ngoài. Tuy nhiên, việc nối đất không đúng cách thay vào đó sẽ đưa vào các tín hiệu nhiễu nghiêm trọng, khiến hệ thống điều khiển PLC không hoạt động bình thường. Hệ thống nối đất của hệ thống điều khiển PLC bao gồm nối đất hệ thống, nối đất màn chắn, nối đất AC và nối đất bảo vệ, v.v. Sự nhầm lẫn của hệ thống nối đất chủ yếu sẽ gây ra sự phân bố không đều của từng điểm nối đất và có sự chênh lệch điện thế giữa các điểm nối đất khác nhau, dẫn đến dòng điện vòng đất và ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hệ thống. Ví dụ, lớp chắn cáp phải được nối đất tại một điểm. Nếu cả hai đầu của lớp chắn cáp đều được nối đất, sẽ có chênh lệch điện thế và dòng điện sẽ chạy qua chênh lệch điện thế. Khi xảy ra trạng thái bất thường hoặc sét đánh, dòng điện nối đất sẽ còn lớn hơn nữa.

Hơn nữa, lớp che chắn, dây nối đất và đất có thể tạo thành một mạch kín. Dưới tác động của từ trường biến thiên, sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng trong lớp che chắn. Thông qua sự ghép nối giữa lớp che chắn và dây lõi, các mạch tín hiệu nhiễu sẽ được hình thành. Nếu việc xử lý nối đất của hệ thống không đồng đều và không nhất quán với các phương pháp nối đất khác, dòng điện tuần hoàn nối đất được tạo ra có thể có sự phân bố điện thế không đều trên dây nối đất, điều này sẽ ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các mạch logic và mạch tương tự trong PLC. Điện áp nhiễu của hoạt động logic của PLC tương đối thấp. Sự phân bố nhiễu điện thế nối đất logic có thể ảnh hưởng đến hoạt động logic và lưu trữ dữ liệu của PLC, gây ra nhầm lẫn dữ liệu, chương trình chạy trốn hoặc sự cố hệ thống. Sự phân bố điện thế nối đất tương tự sẽ dẫn đến giảm độ chính xác của phép đo và làm méo tiếng nghiêm trọng cũng như hoạt động sai trong phép đo và điều khiển tín hiệu.

5) Sự can thiệp do việc đưa đường dây cấp điện vào

Các đường truyền tín hiệu khác nhau được kết nối với hệ thống điều khiển PLC, ngoài việc truyền tín hiệu hợp lệ, sẽ luôn có tín hiệu nhiễu bên ngoài xâm nhập. Sự nhiễu này chủ yếu xảy ra theo hai cách: Thứ nhất, thông qua nguồn điện của bộ chuyển đổi hoặc thiết bị đo tín hiệu dùng chung, nó được đưa vào lưới điện thông qua kết nối nối tiếp. Điều này thường bị bỏ qua; thứ hai, đó là nhiễu gây ra bởi bức xạ điện từ không gian trên các đường tín hiệu, tức là nhiễu cảm ứng bên ngoài trên các đường tín hiệu. Điều này rất nghiêm trọng. Nhiễu do tín hiệu gây ra có thể gây ra hoạt động tín hiệu bất thường và làm giảm đáng kể độ chính xác của phép đo. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó thậm chí có thể gây hư hỏng cho các thành phần. Đối với các hệ thống có hiệu suất cách ly kém, nó cũng sẽ dẫn đến nhiễu lẫn nhau giữa các tín hiệu, khiến bus hệ thống nối đất chung trở về, dẫn đến thay đổi dữ liệu logic, trục trặc và sự cố hệ thống. Thiệt hại cho các mô-đun do nhiễu đưa tín hiệu vào trong các hệ thống điều khiển PLC là khá nghiêm trọng và các tình huống gây ra lỗi hệ thống do điều này cũng rất nhiều.

6) Sự can thiệp từ bên trong PLC

Nó chủ yếu được tạo ra bởi bức xạ điện từ tương hỗ giữa các thành phần và mạch điện bên trong hệ thống, chẳng hạn như bức xạ tương hỗ giữa các mạch logic và ảnh hưởng của nó lên mạch analog, ảnh hưởng tương hỗ giữa đất analog và đất logic, và việc sử dụng linh kiện không đồng bộ. Điều này thuộc về nội dung thiết kế tương thích điện từ của hệ thống bên trong nhà máy sản xuất PLC. Nó khá phức tạp và là một bộ phận ứng dụng, không thể thay đổi. Do đó, không cần phải xem xét quá nhiều. Tuy nhiên, nên chọn một hệ thống có nhiều kinh nghiệm ứng dụng hơn hoặc đã được thử nghiệm.

4. Khi hệ thống bị nhiễu loạn thường gặp các hiện tượng nhiễu chính sau:

Khi hệ thống đưa ra hướng dẫn, động cơ quay không đều.

2) Khi tín hiệu bằng 0, bảng hiển thị kỹ thuật số sẽ hiển thị những biến động thất thường về giá trị.

3) Khi cảm biến hoạt động, giá trị tín hiệu do PLC thu thập không khớp với giá trị tham số thực tế tương ứng. Hơn nữa, giá trị lỗi là ngẫu nhiên và không đều.

4) Hệ thống không hoạt động bình thường khi chia sẻ chung nguồn điện với hệ thống servo AC.

5. Làm thế nào chúng ta có thể giải quyết vấn đề nhiễu trong hệ thống PLC tốt hơn và đơn giản hơn?

Trong điều kiện lý tưởng, nên chọn thiết bị có hiệu suất cách ly tốt hơn, sử dụng nguồn điện, dây nguồn và dây tín hiệu chất lượng cao để đấu nối, đồng thời đảm bảo tiếp địa nguồn điện hợp lý. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi sự hợp tác của nhiều nhà sản xuất thiết bị khác nhau, điều này rất khó thực hiện và chi phí cao.

2) Sử dụng bộ cách ly tín hiệu analog, một thiết bị gọi là bộ chuyển đổi tín hiệu được tạo ra, thuộc nhóm xử lý tín hiệu và chủ yếu dùng để chống nhiễu. Chính vì khả năng chống nhiễu đặc biệt mạnh mẽ, bộ cách ly tín hiệu này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động hóa. Đặc biệt đối với các khu công nghiệp phức tạp, nơi các chương trình điều khiển ngày càng phức tạp theo thời gian, bộ cách ly tín hiệu cung cấp khả năng cách ly ba đầu cuối cho nhiều tín hiệu analog khác nhau cho đầu vào, đầu ra và nguồn điện. Đây thực sự là một trong những biện pháp hiệu quả để chống nhiễu trong các hệ thống điều khiển tự động hóa hiện nay.

6. Tại sao bộ cách ly tín hiệu là giải pháp được ưu tiên để loại bỏ nhiễu trong hệ thống PLC?

Nó đơn giản và tiện lợi khi sử dụng, đáng tin cậy, tiết kiệm chi phí và có khả năng xử lý đồng thời nhiều loại nhiễu.

2) Nó có thể giảm đáng kể khối lượng công việc của các nhà thiết kế và người gỡ lỗi hệ thống. Ngay cả đối với các hệ thống phức tạp, chúng sẽ trở nên rất ổn định và đáng tin cậy khi được xử lý bởi các nhà thiết kế thông thường.

Nguyên lý hoạt động của bộ cách ly tín hiệu là gì?

Đầu tiên, tín hiệu nhận được từ PLC được điều chế và biến đổi thông qua các thiết bị bán dẫn, sau đó được cách ly và biến đổi bởi các thiết bị cảm biến quang hoặc cảm biến từ, và sau đó được giải điều chế để khôi phục lại tín hiệu gốc hoặc tín hiệu khác trước khi cách ly. Đồng thời, nguồn điện cung cấp cho các tín hiệu đã cách ly cũng được cách ly và xử lý. Đảm bảo tín hiệu, nguồn điện và đất sau khi biến đổi hoàn toàn độc lập.

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều thương hiệu máy cách ly, giá cả cũng rất khác nhau. Vậy làm thế nào để lựa chọn?

Bộ cách ly nằm giữa hai kênh hệ thống. Do đó, khi lựa chọn bộ cách ly, trước tiên cần xác định chức năng đầu vào và đầu ra. Đồng thời, chế độ đầu vào và đầu ra của bộ cách ly (loại điện áp, loại dòng điện, loại nguồn cấp vòng, v.v.) cần được điều chỉnh cho phù hợp với chế độ giao diện của kênh đầu vào và kênh cuối. Bên cạnh đó, có nhiều thông số quan trọng như độ chính xác, mức tiêu thụ điện năng, độ nhiễu, cường độ cách điện và giao tiếp bus liên quan đến hiệu suất sản phẩm. Ví dụ, độ nhiễu liên quan đến độ chính xác, và năng lượng tiêu thụ điện năng liên quan đến độ tin cậy. Những yếu tố này đòi hỏi người dùng phải lựa chọn cẩn thận. Tóm lại, việc sử dụng thử nghiệm, độ tin cậy và hiệu suất chi phí sản phẩm là những nguyên tắc chính khi lựa chọn bộ cách ly.

Nguyên lý hoạt động: Đầu tiên, linh kiện bán dẫn được điều chế và biến đổi. Sau đó, thông qua cảm biến quang hoặc cảm biến từ, quá trình chuyển đổi cách ly được thực hiện. Tiếp theo, quá trình giải điều chế được thực hiện để khôi phục tín hiệu ban đầu trước khi cách ly. Đồng thời, nguồn điện của tín hiệu bị cô lập được cách ly để xử lý, đảm bảo nguồn điện của tín hiệu được biến đổi được cách ly. Đảm bảo nguồn điện, tín hiệu và đất của tín hiệu được biến đổi hoàn toàn độc lập.

Một: Bảo vệ vòng điều khiển của các đơn vị cấp dưới.

2. Làm giảm ảnh hưởng của tiếng ồn môi trường đến mạch thử nghiệm.

III: Triển khai bảo vệ đáng tin cậy cho hệ thống tiếp địa công cộng, biến tần, van điện từ, đầu vào/đầu ra PLC/DCS và giao diện truyền thông.

Cấu trúc ray dẫn hướng tiêu chuẩn, dễ lắp đặt, có thể cách ly hiệu quả các điện thế giữa đầu vào, đầu ra, van điện từ và đất, đồng thời có thể khắc phục nhiễu xung tần số cao và thấp khác nhau của mức độ tiếng ồn của bộ biến tần.

Có những loại bộ cách ly tín hiệu chính nào?

Bộ cách ly

Trong sản xuất công nghiệp, để nâng cao khả năng chịu tải của các thiết bị, đảm bảo các thiết bị được kết nối với cùng một tín hiệu không gây nhiễu lẫn nhau và cải thiện hiệu suất lắp đặt điện, cần phải thu thập, khuếch đại, xử lý và thực hiện xử lý chống nhiễu đối với các tín hiệu đầu vào như điện áp, dòng điện hoặc tần số, điện trở, v.v., sau đó đưa ra các tín hiệu dòng điện và điện áp cách ly để các thiết bị thứ cấp và PLC/DCS sử dụng an toàn.

2) Bảng phân phối

Trong các khu công nghiệp, chế độ truyền dẫn hai dây thường được áp dụng. Nó không chỉ cung cấp nguồn điện 24V cho các thiết bị chính như máy phát, mà còn thu thập, khuếch đại, xử lý và lọc tín hiệu dòng điện đầu vào, sau đó xuất tín hiệu dòng điện và điện áp riêng biệt cho các thiết bị phụ hoặc các thiết bị khác sử dụng.

3) Rào chắn an toàn

Một số khu công nghiệp đặc biệt không chỉ yêu cầu truyền tải hai dây mà còn cần cung cấp chức năng phân phối điện và cách ly tín hiệu. Đồng thời, chúng cần có khả năng chống cháy nổ, chống tia lửa điện trong điều kiện an toàn, ngăn chặn đáng tin cậy nguồn điện, ngăn ngừa đánh lửa giữa nguồn điện, tín hiệu và đất, hạn chế dòng điện và điện áp cho các mạch tín hiệu và mạch điện bị hạn chế kép, và hạn chế năng lượng đi vào khu vực nguy hiểm trong phạm vi hạn ngạch an toàn.

Khi lắp đặt và bảo trì bộ cách ly tín hiệu cần lưu ý những vấn đề gì?

Do sự khác biệt giữa các nhà sản xuất, quy trình sản xuất và định nghĩa về dây dẫn của bộ cách ly không hoàn toàn giống nhau. Tuy nhiên, các tình huống ứng dụng về cơ bản là giống nhau, do đó các yêu cầu bảo vệ và bảo trì cho các sản phẩm cũng về cơ bản giống nhau.

Trước khi sử dụng, vui lòng đọc kỹ hướng dẫn.

Khi được sử dụng làm bộ cách ly tín hiệu, đầu vào phải được kết nối nối tiếp với mạch vòng và đầu ra phải được kết nối với mạch lấy mẫu.

3. Khi sử dụng để phân phối điện cách ly, các đầu vào phải được kết nối với mạch nguồn và các đầu ra phải được kết nối với máy phát.

4. Nếu thiết bị không hoạt động bình thường, trước tiên hãy kiểm tra xem hệ thống dây điện đã đúng chưa. Ngoài ra, hãy chú ý xem nguồn điện có sẵn và cực tính đã đúng chưa.

Tại sao đôi khi tín hiệu hiện tượng mà PLC nhận được có sai số lớn và độ ổn định kém?

Có nhiều lý do cho loại hình tưởng tượng này. Hiệu điện thế giữa các điểm tham chiếu khác nhau của tín hiệu thiết bị là một yếu tố quan trọng. Do sự chênh lệch này, dòng điện nhiễu được tạo ra giữa các tín hiệu thiết bị, dẫn đến sai số PLC lớn và độ ổn định kém. Do đó, tốt nhất là tín hiệu của các thiết bị và thiết bị khác nhau nên có một điểm tham chiếu chung. Bộ cách ly cách ly hoàn toàn đầu vào/đầu ra và tạo thành một điểm tham chiếu chung với bo mạch giao diện analog trên PLC, giải quyết vấn đề chống nhiễu lý tưởng.

Đã cách ly kênh 4-20mA, nhưng không còn chỗ trống trong tủ để lắp nguồn. Chúng ta phải làm sao?

Có sẵn bộ cách ly tín hiệu thụ động, có thể cách ly tín hiệu 4-20mA mà không cần nguồn điện bên ngoài. PH1033 là một sản phẩm như vậy.

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều thương hiệu máy cách ly, giá cả cũng rất khác nhau. Vậy làm thế nào để lựa chọn?

Bộ cách ly nằm giữa hai kênh hệ thống. Do đó, khi lựa chọn bộ cách ly, trước tiên cần xác định chức năng đầu vào và đầu ra. Đồng thời, chế độ đầu vào và đầu ra của bộ cách ly phải phù hợp với chế độ giao diện của kênh front-end và back-end. Bên cạnh đó, có nhiều thông số quan trọng liên quan đến hiệu suất sản phẩm như độ chính xác, mức tiêu thụ điện năng, độ nhiễu, cường độ cách điện và chức năng giao tiếp bus. Ví dụ, độ nhiễu liên quan đến độ chính xác, và mức tiêu thụ điện năng liên quan đến độ tin cậy. Những yếu tố này đòi hỏi người dùng phải lựa chọn cẩn thận. Tóm lại, khả năng ứng dụng, độ tin cậy và hiệu suất chi phí sản phẩm là những nguyên tắc chính khi lựa chọn bộ cách ly.

Tín hiệu từ bộ truyền áp suất hai dây hiện trường mà DCS nhận được không ổn định. Làm thế nào để giải quyết vấn đề này?

Máy phát hai dây thường được sử dụng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. Tương tự như các thiết bị công nghiệp khác, máy phát hai dây cũng có vấn đề về khả năng chống nhiễu và dễ bị nhiễu. Tùy thuộc vào chế độ giao diện của bo mạch analog DCS, nên lựa chọn các loại biến áp cách ly khác nhau với các chức năng khác nhau. Về nguyên tắc, máy phát hai dây không chỉ có thể cung cấp nguồn cách ly cho máy phát để đảm bảo mỗi máy phát có nguồn điện độc lập mà còn có thể cách ly và truyền tín hiệu của máy phát đến DCS.

Giao diện của bo mạch mô phỏng PLC sử dụng phương pháp cấp nguồn vòng hai dây và yêu cầu cách ly tín hiệu. Làm thế nào để lựa chọn sản phẩm?

Phương pháp cấp nguồn vòng hai dây là giao diện phổ biến cho các bo mạch analog. Các sản phẩm tương thích với giao diện này được gọi là các sản phẩm dòng cách ly vòng hai dây. Các thiết bị cách ly bên trong các bộ phát cách ly này đều sử dụng phương pháp biến áp. Một mặt, chúng truyền tín hiệu; mặt khác, chúng cũng truyền năng lượng điện từ đầu nguồn đến phần đầu vào, cho phép các mạch khác nhau trong phần đầu vào hoạt động bình thường. Ví dụ, các sản phẩm như ph2217 và các thiết bị giao diện khác.

Có bao nhiêu loại cầu dao điện hai dây thường được sử dụng?

Có hai dòng sản phẩm dành cho các bộ truyền tín hiệu cách ly hai dây thông dụng. Điểm chung của hai dòng sản phẩm này là cả hai đều có thể cung cấp nguồn điện cách ly độc lập cho các bộ truyền tín hiệu hai dây thông qua nguồn điện bên ngoài sau khi cách ly: việc phân phối nguồn điện cho các bộ truyền tín hiệu phụ thuộc vào lượng tín hiệu analog PLC/DCS được cấu hình tại chỗ.

Ứng dụng của rào chắn an toàn

Rào cản an toàn ban đầu là một thiết bị phụ trợ của cụm thiết bị kết hợp điện. Chức năng chính của nó là đóng vai trò như một thiết bị cách ly cho hệ thống chống cháy nổ. Rào cản an toàn cách ly các tín hiệu khỏi vùng nguy hiểm, biến đổi chúng và đưa các tín hiệu dòng điện cách ly đến vùng an toàn. Nó được ứng dụng trong hệ thống chống cháy nổ an toàn nội tại, trong đó năng lượng truyền đến mạch trường được giới hạn bởi các mạch giới hạn dòng điện và giới hạn điện áp, do đó ngăn chặn năng lượng nguy hiểm từ các mạch không an toàn nội tại xâm nhập vào mạch an toàn nội tại. Rào cản an toàn được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa như DCS/PLC/PCS trong các ngành công nghiệp như hóa dầu.

Các rào cản an toàn thông thường được phân loại theo hình dạng cấu trúc thành loại zener và loại cách ly.

Ứng dụng của rào chắn an toàn Zener Diode:

Trong mạch, cầu chì nhanh, điện trở giới hạn dòng điện hoặc điốt giới hạn điện áp được sử dụng để giới hạn năng lượng điện đầu vào, do đó đảm bảo năng lượng đầu ra đến khu vực nguy hiểm nằm trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên, do những sai sót cố hữu trong nguyên lý, độ tin cậy khi ứng dụng đã bị ảnh hưởng và phạm vi ứng dụng bị hạn chế. Nguyên nhân như sau:

Vị trí lắp đặt phải có hệ thống tiếp địa rất đáng tin cậy. Điện trở tiếp địa của rào chắn an toàn Zener phải nhỏ hơn 1 ohm; nếu không, nó sẽ mất chức năng bảo vệ an toàn. Rõ ràng, yêu cầu này cực kỳ nghiêm ngặt và khó đảm bảo trong các ứng dụng kỹ thuật.

2. Thiết bị đo lường tại hiện trường trong khu vực nguy hiểm phải là loại cách ly. Nếu không, khi đầu nối đất của rào chắn an toàn Zener được nối đất, tín hiệu sẽ không thể truyền chính xác. Hơn nữa, do tín hiệu được nối đất, khả năng chống nhiễu của tín hiệu sẽ bị giảm trực tiếp, ảnh hưởng đến tính ổn định của hệ thống.

3. Rào chắn an toàn Zener có tác động đáng kể đến nguồn điện và cũng dễ bị hư hỏng do sự biến động của nguồn điện.

Ứng dụng của rào chắn an toàn cách ly:

Sử dụng cấu trúc mạch cách ly điện giữa đầu vào, đầu ra và nguồn điện với nhau, đồng thời đáp ứng yêu cầu loại chống cháy nổ để hạn chế năng lượng.

Bằng cách áp dụng phương pháp cách ly ba bên, hệ thống không cần đường dây nối đất, mang lại sự tiện lợi lớn cho việc thiết kế và thi công tại chỗ.

2. Đối với các thiết bị tại chỗ ở khu vực nguy hiểm, không cần thiết phải áp dụng các thiết bị cách ly.

3. Các đường tín hiệu không cần phải nối đất chung, giúp tăng cường đáng kể tính ổn định và khả năng chống nhiễu của tín hiệu mạch phát hiện và điều khiển, từ đó nâng cao độ tin cậy của toàn bộ hệ thống.

4. Rào cản an toàn cách ly có khả năng xử lý tín hiệu đầu vào mạnh hơn và có thể tiếp nhận và xử lý các tín hiệu như cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở và tần số, đây là điều mà rào cản an toàn diode Zener không thể đạt được.

5. Rào chắn an toàn cách ly có thể xuất ra hai tín hiệu cách ly lẫn nhau, có thể được cung cấp cho hai thiết bị sử dụng cùng một nguồn tín hiệu. Điều này đảm bảo tín hiệu của hai thiết bị không bị nhiễu lẫn nhau và đồng thời nâng cao hiệu suất cách điện an toàn giữa các thiết bị được kết nối.

Do đó, sau khi so sánh đặc tính và hiệu suất của rào chắn an toàn loại Zener và loại cách ly, có thể thấy rào chắn an toàn loại cách ly có ưu điểm nổi bật hơn và được sử dụng rộng rãi hơn. Tại các công trình kỹ thuật có yêu cầu cao hơn, rào chắn an toàn loại cách ly gần như luôn được sử dụng làm thiết bị chống cháy nổ an toàn nội tại chính, và chúng đã dần thay thế rào chắn an toàn loại Zener.