应用信号调节器以满足现代、复杂、工艺应用的要求

作者Jeffrey Kilburn，罗克韦尔自动化Logic Components全球产品营销经理，密尔沃基，威斯康星州

应以通过最小化地环电流和共模噪声来保留小信号的方式选择和安装信号调节模块。

与高性能发动机中的燃料喷射器一样，信号调节器执行至关重要的，但经常被识别的功能。信号调节器隔离，发送和将各种处理信号转换为与接收设备兼容的格式，例如可编程逻辑控制器。随着互联的传感器和控制装置的数量和各种持续增长，植物地板工程师面临着增加对可能发生的许多电连接问题的需求。信号调节器可以帮助解决这些问题。

在测量和控制温度，压力，流量，速度或其他工艺值的任何地方，信号调节器有助于保护这些测量值损坏，因为它们从传感器收集到工厂控制室的现场的测量数据。信号调节技术的最新进展包括更坚固，鲁棒设备。这些护发函数在较小的包装中提供更多功能，使用户提供更大的设计和集成灵活性，并有助于降低电缆和维护成本。

模拟信号调节器
模拟信号调节器转换，隔离和放大信号。它们可以将电压信号转换为标准的4到20 mA信号并使用现有的I / O.此外，它们可以在公共电源上隔离多个现场测量装置，以帮助防止由于地面环或共模噪声而发生的干扰。

实际应用

信号调节器的主要功能是隔离测量和控制信号。这种隔离可防止由于地面环或共模噪声而发生的干扰。当对单个控制信号进行多于一个接地连接时，发生接地循环。在这种情况下，每个位置处的地球地面的电位差异可以在循环中产生另外的和不可预测的电流量，其扭曲测量。信号调节器破坏接地环电流路径并保持测量的完整性。

通常，来自传感器和换能器的信号是小的电压。因此，它们易受电动机，可变速度驱动器，焊接设备和植物电气系统携带的一般切换钉的噪声拾取器。如果输入和输出之间没有隔离，则该常用模式噪声将产生输出电流或电压的不可接受的变化。施加信号隔离将有助于防止噪声传递到输出，即使它的幅度相对较高。

许多工业应用，例如石油和天然气或化学生产，通常需要流程测量信号，以便在长距离内精确传播。而不是将昂贵的和噪声敏感的热电偶或RTD电缆运行到控制系统，信号调节器可以隔离并转换为可通过标准铜导线传输的高级4-20mA电流信号，这较便宜，更令人噪音宽容。

信号调节器还允许在具有有限模拟I/O扩展能力的既定过程中低成本地添加模拟信号。工厂管理人员不需要再购买另一张I/O卡，而是可以使用外部信号调理模块将模拟信号转换成一种格式，这种格式可以在他们控制系统中现有I/O模块的开放通道上使用。此外，通过坚持一种多通道输入卡类型，用户可能能够扩展其遗留控制系统的性能，并降低每种模块类型的备件库存成本。此外，许多小型plc仅在基单元上提供0-10Vdc模拟输入。信号调节器可用于将更常见的4-20mA模拟信号转换为0-10Vdc信号，允许低成本地扩展使用小型可编程控制器的系统。

信号调理器的另一个核心功能是信号分裂，即调理器接收一个信号输入，并提供两个相同的输出。所有的输入、输出和电源都是相互隔离的。分配器方法允许管理人员断开任何一个控制系统进行维护，而不影响信号到另一个系统。信号分裂是一种常见的策略，在应用中，用户需要监测来自两个位置的现场发射机的输入。在这里，双输出信号调节器从一个发射机接收输入，并将两个相同的隔离输出发送到两个接收设备，以进行监控、记录和控制。在生物制药市场，用户也使用这种技术来分离验证系统和未验证系统。

隔离信号调节器
隔离信号调节器对于模拟电流循环：输入环路供电。

表示需要信号调节的典型症状包括：

•发射器或其他一些设备在测试台上完全良好工作，但何时不起作用
安装在工厂。
•当另一个看似不相关的设备连接到系统上时，现场的发射机接收到的读数会发生显著变化。
•两台设备接地要求不同，不能直接互连。
•当附近电气设备运行时，将测量变为意外地变化。

隔离信号调节器对于模拟电流循环：辅助电源。

选择标准

即使在当今现代过程控制系统中提供的各种模拟I / O可用，信号调节器也继续提供有价值的解决问题。模块可用于大多数类型的模拟信号，但首先必须首先考虑超出信号类型的选择标准。用户必须小心将响应时间与应用程序匹配，并确保信号调节器可以处理传感器负载（阻抗）。

具有双向隔离的信号调节器电动将输入和输出信号彼此电动分离并耦合测量电路。这消除了由长线长度和共同参考点引起的潜在差异。电气分离还可以防止由过电压引起的无法弥补的损坏。

具有三通隔离的信号调节器还将电源电压与输入和输出电路分开，使模拟电路能够以一个工作电压运行。具有被动隔离的信号调节器，例如输入环路供电或输出回路供电设备提供了额外的优势：它们不需要额外的电源。输入或输出电路可以向信号调节器提供电源。

转换信号调节器
转换信号调节器可配置模拟输入和输出：辅助电源。

用于不同传感器应用的库存I / O卡可能是昂贵的。幸运的是，通用信号调节器可在一个可配置模块中提供，可以从任何热电偶，RTD或电位计以及一系列毫伏，电阻，频率，电流和电压处理输入。这些帮助用户在用作PLC的I / O接口的主要功能元素时最小化其电子库存。