本文摘自：2005 年第 06 期《中国仪器仪表》 2003 年第 02 期《自动化博览》

一、隔离抗扰的二个原则和电磁兼容 EMC

       与 DCS、PLC 控制系统联接的各种工业现场信号都有各自的电位参考点，这些参考点之间的电位差是干扰起因。消除这个干扰，要满足两个原则。第一： 外部设备信号与中央处理系统 ( 例如 PLC、DCS) 之间要电气隔离。 第二： 外部信号 ( 对系统的接口而言，无论是接收来的信号还是向外发出的信号 ) 之 间要相互电气隔离。系统安装遵循了这两个原则，就能完全克服参考点电位差引入的干扰。

       按 EMC 标准：在电磁干扰环境中能正常工作，无性能降低或故障，保证 精确度、稳定性等参数变化在规定范围内。同时隔离端子作为电磁骚扰源而产生的电磁强度也要控制在规定范围内，减弱它对环境的电磁污染。国际电工委 员会 (IEC) 发布了关于工业环境中的抗扰度试验、工业环境中的发射标准作为 电磁兼容通用标准。我国也发布了与它等同的文件；欧盟也有同样标准，规范 进入欧盟市场的产品。

       形成电磁干扰后果必须具备 3个基本要素，即电磁骚扰源、耦合通道、敏感设备。EMC设计的任务就是减弱骚扰源能量、切断耦合通道、提高设备对电磁干扰的抵抗能力。图 2给出两种隔离端子在射频调幅电磁场试验中的输出信号，存在缺陷产品的输出出现了高达 300mV 变化。

二、应用选择

1. 依据接口选择产品

       工业过程控制中最常见的信号是 4～20mA、0～10V，压力、温度、流量等物理量要转换成 4～20mA、0～10V 信号送计算机处理。将这些物理量 转换为 4～20mA、0～10V 信号的设备称为变送器。图 3 为隔离温度变送器 应用连线图。图中 Pt100 是以电阻变化体现温度变化的温度传感器，所以连接 线的引线电阻会引入误差。WS9050、WS2050 这类变送器具有长线补偿功能， 可消除引线电阻的误差并有线性化功能，确保转换精确度。这种二种连接符合 上述抗扰的两个原则。

       机柜中的隔离端子可以为现场二线制变送器配送电源。图 4 是针对不同接 口的两种产品连线图。使用哪一种要根据 PLC 接口情况决定。 对于发送设备为四线（三线）制变送器输出 4～20mA，接收端 4～20mA 的接口为二线回路供电方式 ( 图 5 中 24V 电源和 RL 方式 )，要采用具有二线回路供电接口隔离端子。它也可以处理输入的 0～10V，0～5A AC 电压电流信号。

       对于输入和输出都是 4～20mA 电流信号推荐一种不用加电源的隔离器 。如图 6。它的最大特点是无需外接电源，接线简捷、功耗低， 多路连接符合上述抗扰两个原则。图 7 是 它在输出为 20mA 条件下，输出负载和输入端电压关系曲线。 VIN 表示输入端电压、RL表示输出负载电阻、VO 表示输出负载电阻上的电压。

       图 8 给出两种无源隔离器输出负载对线性度曲线，其中实线描绘的性能较 好，输出负载电阻RL 从 0 ～500Ω 变化，线性度都在 0.2% 以内。

2. 主要参数选取

       选择隔离端子确定适应前后端接口外，尚有精确度、功耗、噪音、绝缘强度、 总线通信功能等许多参数需要使用者慎选 精确度是重要参数，与它相关联的参数很多。时间漂移和温度漂移 2 个 参数表明了精确度的稳定程度，要求这二个参数值越小越好。另一个对精确度 产生影响的参数是噪音。隔离端子一般采用 DC/DC 产生隔离电源给产品内部 电路供电；另以 CPU 为核心的隔离端子也存在脉冲信号，频率多在 20kHz～500kHz 范围。它的边缘陡峭、谐波丰富，对信号的污染很难消除。如果噪音 幅度高，数据采集器收集到信号的误差就大。要求噪音的峰值和能量越小越好。 功耗是指隔离端子工作时消耗的电能，它和产品的内部热量温度有关。图 9 中 D 曲线表明当产品本身消耗功率较大、处于紧密排列、环境温度较高时， 产品内部温度就高。长时间的高温环境将使产品内部集成电路参数蜕变、电阻 阻值变化、电容漏电增大等，导致产品性能下降、可靠性降低、甚至失效。

       隔离端子要降低产品功耗，降低产品温升是产品小型化的前提，这也是提 高产品可靠性的措施之一。当然，降低产品功耗不能以牺牲其他指标为代价。

       隔离端子采用导轨安装，连接采用端子接线，适用安装在机柜中，它的接线拆换方便。