德國KNICK隔離器

問題列表

1、軌道交通中的應(yīng)用 +

軌道交通發(fā)展的日益加快，帶來了設(shè)備良好的市場前景，作為重要軌道交通設(shè)備之一的發(fā)展也迎來了令人欣喜的局面。信號(hào)隔離器 (有名測量放大器)作為直流開關(guān)柜*的部件之一，對(duì)它的需求也與日俱增。

軌道交通使用呻直流電壓高達(dá)上千伏，這對(duì)二次儀表或其他檢測設(shè)各帶了危險(xiǎn)。Knick P40000系列高壓隔離器，工作電壓3600V，測試電壓l5000V，完夠勝任高壓直流開關(guān)柜中 的電氣隔離功能，完成對(duì)低壓設(shè)備的保護(hù)。

2、模擬信號(hào)I/O的電氣隔離。 +

原理

信號(hào)隔離器將變送器或儀表的信號(hào)通過電磁器件進(jìn)行隔離，保證信號(hào)、電源、地面之間的獨(dú)立。

具體功能

1、保護(hù)下級(jí)控制回路。
2、消除環(huán)境噪聲對(duì)測試電路的影響。
3、擬制公共接地、變頻器、電磁部件對(duì)PLC/DCS的不明脈沖干擾。

應(yīng)用行業(yè)

電力、冶金、化工、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)

其它型號(hào)

3、電氣隔離基本知識(shí) +

PLC系統(tǒng)外圍模似I/O的安全電器隔離。

雖然今天數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)無處不在，模似信號(hào)傳送仍然起著重要的作用，確切的說是傳送這些測量值到控制中心和進(jìn)一步處理測量信號(hào)用于測量任務(wù)、控制和信號(hào)工程。0（4）…20mA電流和0…10V的電壓信號(hào)被用作標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。系統(tǒng)的可靠性由無干擾、準(zhǔn)確傳送的信號(hào)決定。

電位干擾

在大致的工業(yè)環(huán)境中有很多不同種類的干擾沖突。
1、電容或電導(dǎo)耦合高頻虛假信號(hào)的電位源。
2、接地電位的不同導(dǎo)致寄生電壓和失真的測量值。
3、開關(guān)操作或電火花能快速產(chǎn)生瞬時(shí)電位傳到下游，影響甚至破壞測量設(shè)備。

可靠的解決方案

一個(gè)zui重要的要求就是在準(zhǔn)確測量數(shù)據(jù)，尤其是通過長距離獲得時(shí)的三端隔離，即輸入、輸出和電源供應(yīng)的電隔離。
這能阻止任何影響（包括供電系統(tǒng)），來保證系統(tǒng)的可靠性。Knick(可尼可) VariTrans®系列三端口隔離放大器的出現(xiàn)，能的解決控制器輸入的信號(hào)隔離。Knick消滅了錯(cuò)誤信號(hào)和系統(tǒng)故障的一個(gè)重要根據(jù)。在控制器輸入連接中實(shí)行根據(jù)EN 61140的安全隔離。
電導(dǎo)耦合的測量錯(cuò)誤
直接連接測量信號(hào)到PLC涉及到電導(dǎo)耦合。這里有兩種形式的電導(dǎo)耦合。兩個(gè)或更多主電路的電導(dǎo)耦合和主電路與接地電流電路的電導(dǎo)耦合。問題發(fā)生在傳感器參考接地和測量輸入?yún)⒖键c(diǎn)之間有個(gè)電壓（共模電壓）。產(chǎn)生的原因，如：
1. 地面和接地點(diǎn)標(biāo)高的差異
2. 地電位和接地端的電位差
3. 接地保護(hù)導(dǎo)線連接分的太遠(yuǎn)
共模電壓和共模干擾會(huì)發(fā)生在測量導(dǎo)線和接地參考點(diǎn)。


原因和影響

當(dāng)使用不對(duì)稱測量輸入時(shí)，共模干擾會(huì)導(dǎo)致測量錯(cuò)誤，測量電路電壓和共模電壓沒法區(qū)分。依靠對(duì)稱輸入（差分輸入）就能解決測量電路電壓和共模電壓原問題。如果通過合適的電路設(shè)計(jì)，干擾源通過共模調(diào)制，使輸出信號(hào)和放大的傳感器信號(hào)一致。
在高頻時(shí)，差分輸入的的共模截止降低，高的共模干擾影響傳感器信號(hào)。
在實(shí)踐還有更嚴(yán)重的問題，可允許的共模電壓通常被限制在很小的幾個(gè)電壓，超過允許電壓后就會(huì)導(dǎo)致更大的測量錯(cuò)誤。
電隔離中斷了普通的電路，因此共模電壓理論上變?yōu)闊o效了。隔離距離承擔(dān)著共模電壓（隔離電壓、工作電壓）。電隔離的安全性和效力與設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。


電隔離：安全性和標(biāo)準(zhǔn)

EN 61140
EN 61140描述電沖擊的測量保護(hù)和定義的電路合適電隔離的要求。隔離系統(tǒng)相關(guān)的安全電隔離表示為基本保護(hù)和附加保護(hù)或相當(dāng)?shù)慕^緣。
EN61010-1
特別高安全標(biāo)等級(jí)“安全電隔離”的執(zhí)行，必須以測量的專門設(shè)計(jì)及使用材料的絕緣性能保證。相關(guān)要求在 “測量、控制和實(shí)驗(yàn)室使用電設(shè)備的安全要求”規(guī)定。一個(gè)重要的參數(shù)就是隔離的可靠性（），它描述為工作電壓的規(guī)范。要保證安全電隔離大于這個(gè)電壓。必須指出的是工作電壓也決定于周圍的環(huán)境，尤其是污染等級(jí)（環(huán)境可能污染的描述）和過壓等級(jí)（層電壓脈沖）。層電壓脈沖（也叫電快速瞬變）經(jīng)常發(fā)生在開路和閉路系統(tǒng)的測量點(diǎn)。如：由轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的，通過交換（電流從一個(gè)半導(dǎo)體遷移到下一個(gè)）產(chǎn)生有規(guī)則的電壓高峰。另外開關(guān)操作、發(fā)動(dòng)機(jī)電路斷器的電火花能產(chǎn)生數(shù)千伏的瞬時(shí)電壓。
EN61010-1有著嚴(yán)格的測試程序，也考慮增加電快速瞬變和提高保護(hù)極限。總之安全電隔離必須陳述包括在污染等級(jí)和過壓等級(jí)下可靠工作。
EN 61131
可存儲(chǔ)可編程控制器的一個(gè)重要基本標(biāo)準(zhǔn)就是根據(jù)出版的EN 61131系列標(biāo)準(zhǔn)建立的。系統(tǒng)和外圍設(shè)備的相互兼容性是zui先考慮的。標(biāo)準(zhǔn)的第二部分描述可存儲(chǔ)可編程控制器工作運(yùn)行、貯存和運(yùn)輸條件的電、機(jī)械和功能要求。此外，用于其后測試兼容性的測試方法和程序也被定義。特別是電沖擊保護(hù)的機(jī)械要求也要被定義。如間隔和移動(dòng)距離。EN 61131-2的要求在電隔離中必須要考慮。
考慮電隔離符合標(biāo)準(zhǔn)因而是設(shè)計(jì)的決定性參數(shù)，也是系統(tǒng)安全和無干擾工作的前提。


PLC系統(tǒng)的內(nèi)部電隔離

一個(gè)PLC的輸入和輸出的電隔離不是相關(guān)電氣隔離要求的真正解決方法。使用電隔離模塊，測量電路和建筑地面之間沒有電氣邊接，而測量電路通常連接在相同的地線。測量電路之間的電氣隔離經(jīng)常會(huì)因?yàn)橘M(fèi)用和空間的原因而被免除。
然而，如果測量信號(hào)用十字連接用共同點(diǎn)直接連接到PLC，這能導(dǎo)致很難追蹤的測量錯(cuò)誤，這樣PLC的計(jì)算是建立在不正確過程數(shù)據(jù)上的。zui后很明顯的就是低成本的工作系統(tǒng)，不可避免的陷于化費(fèi)時(shí)間和金錢的尋找和修理故障中。
不可避免的是，在一個(gè)緊湊殼體中實(shí)現(xiàn)大量輸入和輸出的有效、高質(zhì)量隔離是一個(gè)幾乎不可能解決的設(shè)計(jì)任務(wù)。談到度量衡學(xué)特性和可靠性，制造商幾乎是不可能找到衷方法的。通常這些模塊沒有安全電氣隔離。也沒有關(guān)于額定電壓（工作電壓）、污染等級(jí)和過壓等級(jí)的信息。因此定性評(píng)估安全電隔離是不可能的。


前景

解決“電隔離”問題只有使用專門的隔離放大器才能保證。這些設(shè)備*特性就是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)符合公司經(jīng)過驗(yàn)證規(guī)范。這有助于防止測量錯(cuò)誤，大大提高開放和閉合回路控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。
為了增加適應(yīng)性，除了安全電隔離，隔離放大器也要采取信號(hào)匹配的任務(wù)。在控制器一使用簡單的模塊（沒有電隔離）也要被考慮。
為了上面提到原因，Knick開發(fā)出了用于PLC的隔離放大器。
新開發(fā)的PLC隔離放大器可靠隔離和輸送0(4) ... 20 mA 和 0 ... 10 V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并提供不需要調(diào)整的已校準(zhǔn)范圍選擇。 符合根據(jù)EN 61140和EN 61010-1的安全電隔離要求。安全電隔離的設(shè)計(jì)也考慮到了EN 61010-2的要求。設(shè)備裝備著變壓器，它有在輸入和輸出/電源供應(yīng)之間zui高300V AC/DC、過壓等級(jí)Ⅱ和污染等級(jí)2工作電壓的安全電隔離的隔離系統(tǒng)。測試電壓是2.5kV。很小的電容泄漏保證高的瞬時(shí)共模干擾能被可靠隔離和不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障。同時(shí)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換技術(shù)保證的傳送精度，此外還能達(dá)到零點(diǎn)穩(wěn)定、線性和穩(wěn)定性。


通用性

三端口隔離的通用性?？紤]允許的工作電壓，輸入和輸出電路能應(yīng)用在任何電位。VariTrans®沒有區(qū)別是輸入和輸出隔離放大器的要求主，因?yàn)槿齻€(gè)電路之間都是相互電氣隔離的。
緊湊的外殼和zui小的自身熱量
Knick隔離放大器的極低電源消耗和很低的自身熱量。使可靠性和使用壽命都得到很大的增長。同時(shí)電元件的使用壽命也增長，如VariTrans® PLC隔離放大器的平均故障間隔時(shí)間為440年。
緊湊的外殼能得到很好的使用，安裝不需要任何間隙。在標(biāo)準(zhǔn)軌道上每米zui多可安裝163個(gè)設(shè)備。補(bǔ)給電源的供應(yīng)可以使用方便的zui多連接41個(gè)的插入式梳形插件。


VariTrans® P 27000

靈活的特別的模塊盒來自Knick公司的VariTrans® P 27000隔離放大器可應(yīng)用在PLC領(lǐng)域中的所有特殊場合。
它能轉(zhuǎn)換所有輸入電壓和電流到能被PLC輸入模塊處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。無極性的測量信號(hào)（如0…200V）、同樣也可以是雙極性信號(hào)(-150…+150mV),都可以被轉(zhuǎn)換成用于PLC應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如4…20mA或+/-10V）。
隔離器中的萬用表
480種已校準(zhǔn)的可選擇范圍，因而不需要費(fèi)力的校準(zhǔn)。DIP轉(zhuǎn)換用于VariTrans® P 27000設(shè)定輸入和輸出范圍，零點(diǎn)補(bǔ)償，雙極性和無極性傳送及進(jìn)一步的性能。增益錯(cuò)誤僅為0.08%的測量值。
在特殊的場合，已校準(zhǔn)的操作也能失效，也能通過依靠微調(diào)電位差計(jì)來調(diào)整零點(diǎn)和增益。
寬范圍的電源供給，20…253V AC/DC
綜合的VariPower®三端口開關(guān)電源電源供給，有所有上使用電網(wǎng)的連續(xù)范圍的電壓，提供一個(gè)簡單可靠的工作系統(tǒng)。這種開關(guān)電源不僅能使用各種類型號(hào)的電壓，也能保證隔離放大器在不穩(wěn)定電網(wǎng)里的*功能。
緊湊性和可靠性
只有12.5mm寬的模塊盒使用插入螺紋接線端，能簡單和快速安裝和預(yù)先連接到開關(guān)柜。固定螺紋接線端的盒子能承受很高的機(jī)械負(fù)載。除了配置生產(chǎn)簡單輸入和輸出范圍，容易打開的盒子也能提供連接和誤調(diào)整的保護(hù)。
低的能耗和相關(guān)的zui小自身熱量能增加可靠性。
結(jié)果：五年的質(zhì)量保證期
 系統(tǒng)可靠性的Knick PLC隔離放大器。
Knick PLC隔離放大器保證標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和控制輸入的zui大的可靠性。在這樣一種設(shè)計(jì)下才能保證設(shè)備在有限制和過載情況下的可靠性能。
補(bǔ)償電流，共模干擾和危險(xiǎn)電壓被消滅了。系統(tǒng)更加可靠和更安全。

4、隔離放大器基本知識(shí) +

隔離放大器的功能原理
Knick系列隔離放大器都是采用電磁的方式對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行電氣隔離。交流電壓和交流電流更容易被傳送和電氣隔離。變送器是可靠的，容易生產(chǎn)，并且根據(jù)配置可以適合高的工作電壓（隔離高壓）。變送器不適合傳送直流信號(hào)。直流測量信號(hào)首先由一個(gè)電子交流發(fā)生器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?。交流電壓通過變送器傳送到第二個(gè)電路，并在此調(diào)整交流發(fā)生器的同步頻率（見圖）和進(jìn)行必要的傳送或放大。

Knick隔離器的隔離原理

可變脈寬調(diào)制PWM的應(yīng)用

PWM調(diào)制

另一個(gè)運(yùn)用是基于PWM的信號(hào)處理原理， Knick系列的隔離放大，輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換一個(gè)固定頻率的矩形信號(hào)。矩形信號(hào)的主要循環(huán)依靠輸入電壓（脈沖寬度調(diào)制）。脈沖寬度調(diào)制矩形信號(hào)通過傳送器（隔離的）被傳送到輸出端，通過濾器重新轉(zhuǎn)變成電壓或電流。

5、Knick隔離器的耐壓級(jí)別是多少。+

高壓系列如P41000、42000、43000系列zui高的測試電壓可達(dá)20000V直流，而常規(guī)的隔離器也可以有5000V到600V不等的耐壓級(jí)別

6、Knick轉(zhuǎn)換隔離器的精度是多少？+

zui高轉(zhuǎn)換精度可達(dá)0.08%。

7、為什么Knick的產(chǎn)品有很長的使用壽命。+

Knick公司技術(shù)的電路設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品使用zui少的元器件，減少了電子元器件的發(fā)熱量。同時(shí)高集成的電路使產(chǎn)品的故障率降到了zui低。經(jīng)過專門的測試，B10000的平均*時(shí)間（MTBF）為440年，WG25為300年。因此我們可以放心的提供五年的質(zhì)量保證期。

8、關(guān)于P27000H1-S001。+

P27000H1-S001是Knick公司用P 27000H1根據(jù)德國西門子客戶的特殊要求生產(chǎn)的有7種校準(zhǔn)測量范圍的隔離器。

9、P27000H1和P27000F1的區(qū)別。+

P27000H1和P27000F1的區(qū)別在與兩個(gè)產(chǎn)品的接線端，H1代表是插入式螺紋，F(xiàn)1代表固定的螺紋。