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開關(guān)量信號(hào)隔離器在水泥廠的應(yīng)用 安科瑞 許敏

 更新時(shí)間:2024-01-02 點(diǎn)擊量:287

摘要:在水泥廠生產(chǎn)過程中,需要皮帶與提升機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸物料,回轉(zhuǎn)下料器進(jìn)行投放物料。其中涉及大量電動(dòng)機(jī)相關(guān)的機(jī)械運(yùn)動(dòng),對(duì)這些機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題避免造成事故。針對(duì)機(jī)械位置檢測(cè),通常使用接近開關(guān)完成。接近開關(guān)輸出的信號(hào)是濕接點(diǎn)信號(hào),并且具有一定的開關(guān)頻率。通常情況下接近開關(guān)直接連接控制器,但是在諸如水泥廠、鋼鐵廠、化工廠之類的工業(yè)場(chǎng)景,設(shè)備較多造成電磁環(huán)境復(fù)雜,信號(hào)容易受到干擾影響監(jiān)測(cè)質(zhì)量。在接近開關(guān)與控制器之間加裝信號(hào)隔離器,可以有效過濾大多數(shù)干擾信號(hào),保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞:信號(hào)隔離器;接近開關(guān);電動(dòng)機(jī);信號(hào)干擾


0:概述

接近開關(guān)分為電容式接近開關(guān)與電感式接近開關(guān)。其中電感式接近開關(guān)的主要工作原理是內(nèi)部產(chǎn)生高頻變磁場(chǎng),磁場(chǎng)經(jīng)由感應(yīng)面釋放。當(dāng)金屬物體接近感應(yīng)面時(shí),會(huì)產(chǎn)生漩渦電流,檢測(cè)到該信號(hào),接近開關(guān)會(huì)把它轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號(hào)輸出??刂破骺梢酝ㄟ^接近開關(guān)輸出的周期性開關(guān)信號(hào),換算出對(duì)應(yīng)物體的速度。根據(jù)上述功能與應(yīng)用,水泥廠在生產(chǎn)工藝中,將接近開關(guān)安裝在皮帶與提升機(jī)尾輪中監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)的速度,避免出現(xiàn)打滑的情況。將接近開關(guān)安裝回轉(zhuǎn)下料器中,檢測(cè)速度可以避免其機(jī)械結(jié)構(gòu)卡死導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒毀情況,由此可見速度監(jiān)測(cè)在這些場(chǎng)景中有較為重要的作用。在許多工業(yè)場(chǎng)景中,例如:水泥廠、鋼鐵廠、化工廠等等?,F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜,干擾源眾多,影響信號(hào)傳輸質(zhì)量,甚至造成相關(guān)設(shè)備損壞。使用信號(hào)隔離器可以有效避免上述風(fēng)險(xiǎn),保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。



1:NAMUR型接近開關(guān) 

NAMUR型接近開關(guān)是一種常見的無源兩線制傳感器,需要外部給其提供8V DC的電壓才能正常工作,回路電流≤1.2mA認(rèn)為開關(guān)斷開,電流≥2.1mA則認(rèn)為開關(guān)閉合。因?yàn)镹AMUR型接近開關(guān)的特性,不方便將其直接接入控制器中,需要在其與控制器之間安裝信號(hào)隔離器,信號(hào)隔離器可以將NAMUR信號(hào)轉(zhuǎn)換成繼電器或者晶體管信號(hào)給控制器,完成信號(hào)連接。NAMUR型接近開關(guān)的至大開關(guān)頻率通常可達(dá)到2000Hz,可以在某些場(chǎng)景中進(jìn)行速度監(jiān)測(cè)。機(jī)械式繼電器的開關(guān)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到上述需求并滿足相關(guān)應(yīng)用,所以需要選擇晶體管輸出的信號(hào)隔離器,晶體管的開關(guān)頻率可以滿足相應(yīng)的需求。

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接近開關(guān)測(cè)量轉(zhuǎn)速示意圖

在轉(zhuǎn)輪上設(shè)置一個(gè)金屬物體,可以被NAMUR型接近開關(guān)感應(yīng)到。接近開關(guān)完成一個(gè)開關(guān)周期,等于轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)過一個(gè)周期,通過這個(gè)周期就可以計(jì)算出轉(zhuǎn)輪的速度。轉(zhuǎn)輪的速度越快,接近開關(guān)的開關(guān)頻率越高,也就需要匹配其頻率的信號(hào)隔離器。頻率高的信號(hào)受到干擾,不能簡單在端口增加濾波電路,因?yàn)闉V波電路可能會(huì)將正常的開關(guān)頻率信號(hào)當(dāng)作干擾信號(hào)過濾掉。如何保證上述信號(hào)可以準(zhǔn)確傳輸,是一個(gè)重要的關(guān)注點(diǎn)。


2:常用解決方法

電磁干擾信號(hào)通過傳感器的外接信號(hào)線耦合到正常信號(hào)上,導(dǎo)致后端控制器接收到異常信號(hào),造成控制器采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,甚至有損壞設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。在傳感器與控制器之間安裝信號(hào)隔離器,可以有效解決上述問題。           

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信號(hào)隔離器接入圖

開關(guān)量輸入信號(hào)隔離器通過光耦隔離的方式將傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過隔離傳輸?shù)娇刂破?。傳感器與控制器之間形成電氣隔離,分別形成兩個(gè)獨(dú)立回路。若出現(xiàn)異常危險(xiǎn)大能量信號(hào),不能直接通過線纜到達(dá)控制器,保護(hù)控制器免受危險(xiǎn)信號(hào)的影響。同時(shí)切斷了接地環(huán)路,避免接地環(huán)路拾取環(huán)境中各種干擾信號(hào),影響信號(hào)的傳輸質(zhì)量。


3:BM100開關(guān)量輸入信號(hào)隔離器

3.1概述

BM100開關(guān)量輸入信號(hào)晶體管輸出信號(hào)隔離器。接收干接點(diǎn)或NAMUR型接近開關(guān)信號(hào),接收信號(hào)頻率≤5KHz,可以接收高頻信號(hào)。輸出晶體管(濕接點(diǎn)信號(hào))。晶體管外接電阻性負(fù)載,驅(qū)動(dòng)電流至大40mA,不建議用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備供電。產(chǎn)品頂部有撥碼開關(guān),可以根據(jù)需求令輸入與輸出同向邏輯或者是反向邏輯。同時(shí)具有故障檢測(cè)功能,檢測(cè)輸入的回路是否存在短路或斷路的情況。(NAMUR型接近開關(guān)信號(hào)可以直接使用,干接點(diǎn)信號(hào)需要在輸入端外接電阻實(shí)現(xiàn))

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BM100開關(guān)量輸入晶體管輸出信號(hào)隔離器接線圖

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BM100系列開關(guān)量輸入信號(hào)隔離器外觀圖

3.2技術(shù)參數(shù)

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4:結(jié)束語

開關(guān)量輸入晶體管輸出信號(hào)隔離器,通常使用在對(duì)開關(guān)頻率要求高,負(fù)載要求低的場(chǎng)景。其可以有效過濾大多數(shù)干擾信號(hào),并保護(hù)相關(guān)設(shè)備不受危險(xiǎn)大能量信號(hào)的損害。輸入支持干接點(diǎn)或NAMUR型接近開關(guān)信號(hào),頂部有撥碼開關(guān)支持手動(dòng)調(diào)整輸入與輸出同向或反向以及輸入端電路是否進(jìn)行短路或斷路檢測(cè)??蛻艨梢愿鶕?jù)自身實(shí)際使用情況,進(jìn)行選型與配置,保護(hù)相關(guān)系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行。



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