首先,要理解它的優(yōu)勢(shì),核心在于理解“無源"是什么意思。
無源信號(hào)隔離器(也稱為“自供電信號(hào)隔離器"或“回路供電隔離器")是一種不需要外部輔助電源(如24VDC) 的隔離器。它直接從輸入信號(hào)(通常是4-20mA電流信號(hào))中獲取設(shè)備正常工作所需的能量。
這與有源信號(hào)隔離器(需要外部供電)形成鮮明對(duì)比。
基于這個(gè)“自供電"的核心特點(diǎn),無源信號(hào)隔離器衍生出了以下幾大顯著優(yōu)勢(shì):
這是其最核心的優(yōu)勢(shì)。
本質(zhì)安全:由于它本身不產(chǎn)生額外的能量,只是“借用"信號(hào)回路中的能量,因此在易燃易爆的危險(xiǎn)場(chǎng)所(如石油、化工、天然氣行業(yè))使用時(shí),不會(huì)成為額外的點(diǎn)火源,安全性高。
無發(fā)熱問題:沒有外部電源,器件本身功耗極低,幾乎不發(fā)熱,大大延長(zhǎng)了設(shè)備壽命,避免了因高溫引起的潛在故障。
省去電源線:安裝時(shí)無需再為每一臺(tái)隔離器單獨(dú)鋪設(shè)電源線和配置電源插座。這大大簡(jiǎn)化了控制柜內(nèi)的布線,節(jié)省了線材、端子、空開、電源模塊的成本以及安裝工時(shí)。
節(jié)省空間:在密集的DIN導(dǎo)軌安裝中,省去了為隔離器供電的電源模塊所占用的寶貴空間。
即插即用:在改造或升級(jí)舊系統(tǒng)時(shí),無需考慮為新的隔離器尋找供電點(diǎn),可以直接串聯(lián)在原有的4-20mA信號(hào)回路中,替換故障的隔離器或增加隔離功能,極其方便。
故障診斷簡(jiǎn)單:如果系統(tǒng)出現(xiàn)信號(hào)問題,排查流程更簡(jiǎn)單。因?yàn)樯倭艘粋€(gè)電源故障點(diǎn),可以快速將問題鎖定在傳感器、PLC/DCS卡件或線路本身。
和無源隔離器一樣,它的核心功能是隔離。
解決地環(huán)路干擾:通過光電或磁電隔離技術(shù),切斷信號(hào)源和接收設(shè)備之間的電氣連接,消除由于地電位不同而產(chǎn)生的“地環(huán)路電流",從而解決由此導(dǎo)致的信號(hào)測(cè)量不準(zhǔn)、跳動(dòng)或設(shè)備損壞問題。
保護(hù)設(shè)備:可以抑制來自現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)力線、電機(jī)啟動(dòng)等產(chǎn)生的高頻干擾、浪涌和脈沖,保護(hù)后端昂貴的控制系統(tǒng)(如PLC、DCS)的I/O卡件不被損壞。
許多無源信號(hào)隔離器還具備信號(hào)分配功能。它可以“一分二",將一路輸入信號(hào)隔離后轉(zhuǎn)換成兩路獨(dú)立的輸出信號(hào),分別送給兩個(gè)不同的接收設(shè)備(例如,一路去DCS顯示控制,另一路去PLC或記錄儀),而彼此之間互不影響。
無源信號(hào)隔離器特別適用于以下情況:
危險(xiǎn)防爆區(qū)域(必須使用)。
現(xiàn)場(chǎng)儀表或信號(hào)源無法提供配電(二線制傳感器場(chǎng)景)。
舊系統(tǒng)改造,新增隔離功能但無法增加電源。
對(duì)安裝空間和布線成本有嚴(yán)格限制的項(xiàng)目。
需要高可靠性、低維護(hù)量的場(chǎng)合。
當(dāng)然,它也有其適用邊界,并非萬能:
依賴信號(hào)強(qiáng)度:它的工作能量取自輸入信號(hào)。如果輸入信號(hào)非常微弱(例如低于3.5mA),可能無法驅(qū)動(dòng)隔離器正常工作。
有微小壓降:為了給自己“充電",它會(huì)在信號(hào)回路中產(chǎn)生一個(gè)微小的電壓降(通常在2-3V左右)。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),需要確保整個(gè)回路的供電電壓(通常為24VDC)在克服了傳感器、隔離器、線纜電阻等所有負(fù)載的壓降后,仍能驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到20mA。在長(zhǎng)距離傳輸或負(fù)載較多時(shí),需要仔細(xì)校驗(yàn)。
總而言之,無源信號(hào)隔離器以其穩(wěn)定的安全性、可靠性、簡(jiǎn)便性和經(jīng)濟(jì)性,在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域,尤其是過程控制中扮演著重要的角色,是解決信號(hào)干擾和提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的優(yōu)雅而高效的解決方案。