信号隔离器在自来水厂投药间应用

摘要：在自来水的加工过程中，过滤和消毒是其中重要的环节之一。在这个环节中投药间发挥重要的作用，在此通过加入矾和氯对自来水水源进行处理，直接影响供应自来水的浑浊度，PH值等一系列指标，影响自来水的质量和成本。因此，投药工艺是自来水厂的关键工艺之一，需要相关的设备保证该工艺正常进行，信号隔离器就是其中之一，用于保证信号传输过程中稳定不失真。

关键词：信号隔离器；自来水；投药；信号干扰

0：概述

自来水厂设计投药车间自动控制系统时，需要考虑两套系统，分别是投矾和投氯系统。投矾系统主要是将矾剂投入矾池配比成矾液，再与源水在混合槽充分混合，然后在折板反应池中充分反应凝聚成较大的颗粒，最后进行沉淀过滤。该套系统主要依靠游动电流检测仪(检测液体混凝值)和流量计输出4~20mA电流信号给PLC进行投矾控制。投氯系统分为前加氯和后加氯，均是通过加氯机在水中加入氯。前加氯主要是消除水中苔藓之类的浮游藻类，氧化部分有机物，降低亚硝酸盐的生成。后加氯主要是消灭水中的细菌、病毒和其它有害微生物，同时保证出厂水有一定的余氯量，抑制水中残存的细菌繁殖，防止管道被污染。该套系统依靠余氯分析仪(检测水中的氯含量)和流量计输出4~20mA电流信号给PLC进行投氯控制。通过上述信息，可以了解到4~20mA 电流信号在控制系统中起到举足轻重的作用，如何保证该信号可以不受干扰，准确的从传感器传递到PLC是我们接下来讨论的关键。

1：信号传输常见问题 

工业变送器输出信号通常采用的信号有电流信号和电压信号，其中选择电流信号(4~20mA)较多。相较于电压信号，电流信号有长距离传输，抗干扰能力强等优点。

虽然电流信号(4~20mA)有上述优点，但是在许多使用场景中，如果直接将信号线从变送器接入PLC等设备，可以观察到信号异常跳动，无法准确采集到信号。产生该现象的主要因素是接地环路干扰，因为工控现场变送器到控制室通常有较远的距离(数十米以上)，变送器和PLC基本都有接地线的需求，两个接地点通过大地与信号连接线形成一个庞大的接地环路。

                                      接地环路干扰图

接地环路可以近似等效于一个大环路天线，从环境中拾取噪声信号干扰正常信号。工业现场环境通常比较复杂，容易产生多种噪声信号。通过接地环路不仅仅会造成信号不稳定甚至失真，严重会引发控制系统异常，造成不可逆转的损坏。

2：常用解决方法

要解决上述的接地环路干扰，直接的方法就是切断接地环路。那么如何切断接地环路？在变送器和控制器之间不直接使用导线相连，而是通过信号隔离器进行连接，因为信号隔离器具有电气隔离的作用，有效地阻断了接地环路形成。

                                     信号隔离器接入图

信号隔离器通过电磁或者光耦隔离将信号从输入端耦合到输出端，正常通讯信号可以无障碍地从输入端传输到输出端。电磁隔离和光耦隔离有效地阻断了变送器到控制器的电气连接，直接切断了接地环路，有效地避免了接地环路干扰。所以信号隔离器在工业自动化控制领域发挥着重要的作用，保证相关监测和控制系统可以正常平稳地运行。

3：BM100信号隔离器

3.1概述

BM100系列信号隔离器在工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一信号的仪表之间互不干扰，提高电气安全性能。BM100信号隔离器输入支持三种输入模式，兼容传感器的三种接线方式，将输入信号进行隔离输出，安全的输送给二次仪表或PLC/DCS使用。

BM100信号隔离器接线图

BM100系列信号隔离器外观图

3.2技术参数

4：结束语

信号隔离器具有信号中继，信号匹配，信号隔离，信号滤波等特点。在工业控制中，基本存在以下几种情况：1.信号传输距离长、2.传感器，执行器与PLC等设备信号接口不匹配、3.工业现场环境复杂，设备繁多，干扰信号容易耦合到正常通讯信号，造成信号失真，严重甚至损坏设备造成事故。使用信号隔离器可以有效解决上述问题，保障自动化控制系统安全平稳地运行。

参考文献

[1]企业微电网设计与应用手册.2020.6.

[2]汪晓.自来水厂投药间自动控制系统设计.电工技术,2005(10):71-72.