Tại sao hệ thống điều khiển cần có bộ cách ly tín hiệu?

Nguyên lý của bộ cách ly tín hiệu:

Nguyên lý hoạt động của bộ cách ly tín hiệu là điều chế và chuyển đổi tín hiệu từ máy phát hoặc thiết bị đo lường thông qua các linh kiện bán dẫn, sau đó thực hiện cách ly và chuyển đổi thông qua các linh kiện cảm biến quang hoặc cảm biến từ, rồi giải điều chế và chuyển đổi chúng trở lại tín hiệu ban đầu trước khi cách ly. Đồng thời, nguồn điện cung cấp cho các tín hiệu đã cách ly được cách ly và xử lý. Tín hiệu, nguồn điện và đất sau khi cách ly là độc lập. Đồng thời, các tín hiệu nhiễu chồng lên các giá trị đo được được lọc và các tín hiệu được khớp theo yêu cầu đầu vào và đầu ra của hệ thống điều khiển. Do đó, bộ cách ly tín hiệu có chức năng cách ly, khuếch đại, lọc và khớp.

Một số mô-đun DCS được trang bị chức năng cách ly quang điện, có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu vận hành bình thường của một số hệ thống. Tuy nhiên, hệ thống có thể không phải lúc nào cũng hoạt động bình thường. Khi xảy ra sự cố và gây hư hỏng cho các linh kiện, việc thay thế bộ cách ly sẽ tiết kiệm thời gian và chi phí hơn so với việc thay thế mô-đun DCS. Do đó, bộ phận đo lường và điều khiển khuyến nghị vẫn cần xác định xem có nên lắp đặt bộ cách ly hay không dựa trên tình hình thực tế.

Phân loại bộ cách ly tín hiệu:

Bộ cách ly tín hiệu được phân loại thành bộ cách ly tín hiệu chủ động và bộ cách ly tín hiệu thụ động.

1，Bộ cách ly tín hiệu chủ động

Bộ cách ly tín hiệu chủ động được cấp nguồn bởi nguồn điện độc lập để đảm bảo hiệu suất tuyệt vời. Mô-đun yêu cầu tín hiệu chủ động ở đầu vào, và cung cấp tín hiệu được lọc và khuếch đại ở đầu ra. Việc cách ly giữa đầu vào/đầu ra và nguồn điện được thực hiện theo yêu cầu ứng dụng. Bộ cách ly tín hiệu chủ động bao gồm cách ly ba đầu cuối, cách ly đầu vào-đầu ra và cách ly đầu ra-đầu ra.

Cách ly ba đầu cuối
Cách ly ba cực chỉ cần một nguồn điện, được cách ly khỏi mạch đo lường. Các mô-đun sử dụng công nghệ cách ly này có tất cả các thành phần được kết nối tại các đầu vào, đầu ra hoặc đầu ra nguồn điện mà không gây nhiễu lẫn nhau, và ba đầu cuối cũng được cách ly điện với nhau.

Cách ly đầu vào
Các mô-đun áp dụng công nghệ cách ly này sẽ bảo vệ các thiết bị điện tử được kết nối với đầu ra (chẳng hạn như card đầu vào của bộ điều khiển) khỏi các nhiễu tại chỗ khác nhau. Do đó, đầu vào, đầu ra đẳng thế và bộ phận nguồn điện đều được cách ly về mặt điện.

Cách ly đầu ra
Các mô-đun áp dụng công nghệ cách ly này sẽ bảo vệ các thiết bị điện tử được kết nối ở phía đầu vào (chẳng hạn như card đầu ra của bộ điều khiển) khỏi các nhiễu loạn khác nhau trong trường. Do đó, phía đầu ra, phía đầu vào đẳng thế và bộ phận nguồn điện đều được cách ly về mặt điện.

2，Bộ cách ly tín hiệu thụ động

Bộ cách ly tín hiệu thụ động mang lại sự tiện lợi bổ sung và thiết thực. Nó không yêu cầu nguồn điện bổ sung. Công suất hoạt động của mô-đun được cung cấp thông qua các mạch đầu vào hoặc đầu ra. Dòng điện tiêu thụ bởi các mạch bên trong cực kỳ nhỏ và không ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu chính xác. Theo chế độ cấp nguồn của bộ cách ly tín hiệu, nó có thể được phân loại thành nguồn điện đầu vào, nguồn điện đầu ra, nguồn cấp thụ động, v.v.

Nguồn điện đầu vào
Khi áp dụng công nghệ cách ly này, các mô-đun này sẽ lấy năng lượng cần thiết từ mạch đầu vào chủ động (chẳng hạn như lưu lượng kế điện từ hoặc card đầu ra hệ thống điều khiển) để truyền tín hiệu và cách ly điện. Đầu ra cung cấp tín hiệu dòng điện đã xử lý để điều khiển hoặc điều chỉnh.

Nguồn điện đầu ra
Khi áp dụng công nghệ cách ly này, các mô-đun này sẽ lấy năng lượng cần thiết từ mạch đầu ra chủ động (được cung cấp bởi nguồn điện phụ từ thẻ đầu vào hệ thống điều khiển) để truyền tín hiệu và cách ly điện.

Bộ cách ly thụ động
Khi áp dụng công nghệ cách ly này, các mô-đun này sẽ nhận được năng lượng cần thiết từ mạch đầu ra chủ động để truyền tín hiệu và cách ly điện. Bộ cách ly thụ động cung cấp năng lượng thu được từ mạch đầu ra này cho một đầu dò phát hiện thụ động khác (chẳng hạn như bộ truyền áp suất) được kết nối ở phía đầu vào. Đầu dò phát hiện phát ra tín hiệu chủ động bằng cách sử dụng năng lượng được cung cấp, được cách ly điện thông qua bộ cách ly thụ động và được xuất ra từ phía đầu ra.

Cách chọn bộ cách ly tín hiệu:

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 đảm bảo các chế độ đầu vào và đầu ra của bộ cách ly (loại điện áp, loại dòng điện, loại nguồn cấp vòng lặp, v.v.) phù hợp với chế độ 1:3 của kênh đầu vào và kênh cuối. Ngoài ra, còn có nhiều thông số quan trọng khác liên quan đến hiệu suất của sản phẩm như độ chính xác, mức tiêu thụ điện năng, độ ồn, cường độ cách điện và chức năng giao tiếp bus. Ví dụ, độ ồn liên quan đến độ chính xác, mức tiêu thụ điện năng và độ tỏa nhiệt liên quan đến độ tin cậy. Những yếu tố này cần được người dùng 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.