安(ān)科瑞 劉邁

　　摘(zhāi)要：在(zài)水(shuǐ)泥(ní)廠(chǎng)生產過(guò)程(chéng)中，需要(yào)皮帶與(yǔ)提升機(jī)進行(háng)運輸物料(liào)，回(huí)轉(zhuǎn)下料器(qì)進(jìn)行(háng)投(tóu)放物料(liào)。其(qí)中(zhōng)涉及(jí)大量(liáng)電動機相關的(dí)機械運動，對(duì)這些機(jī)械運(yùn)動狀(zhuàng)態(tài)進行檢測(cè)，可以及時發現(xiàn)問(wèn)題避免造(zào)成(chéng)事(shì)故。針對(duì)機械位(wèi)置檢(jiǎn)測(cè)，通常使用接(jiē)近開(kāi)關(guān)完(wán)成。接(jiē)近開關輸出(chū)的(dí)信號是濕接點信號(hào)，並(bìng)且具有(yǒu)一定的開(kāi)關頻率。通常(cháng)情況(kuàng)下(xià)接(jiē)近開(kāi)關直接連(lián)接控製器(qì)，但是(shì)在(zài)諸如(rú)水(shuǐ)泥廠，鋼鐵(tiě)廠，化工廠(chǎng)之(zhī)類的(dí)工(gōng)業(yè)場景(jǐng)，設備(bèi)較多(duō)造成電磁環境復雜，信(xìn)號(hào)容(róng)易(yì)受到幹(gān)擾影響(xiǎng)監測質量。在(zài)接近(jìn)開關與(yǔ)控製器之間(jiān)加(jiā)裝信(xìn)號隔(gé)離(lí)器，可(kě)以(yǐ)有效(xiào)過濾大多(duō)數幹(gān)擾信號(hào)，保證(zhèng)整個係(xì)統的穩定(dìng)性(xìng)。

　　關鍵詞(cí)：信號(hào)隔(gé)離器；接近(jìn)開(kāi)關(guān)；電動(dòng)機(jī)；信(xìn)號幹(gān)擾

　　0：概述

　　接近開關(guān)分(fēn)為(wéi)電容(róng)式(shì)接(jiē)近開關與電感式接近(jìn)開(kāi)關(guān)。其中電感式接近開關的(dí)主(zhǔ)要工(gōng)作原理是(shì)內部產生高(gāo)頻(pín)變磁場，磁場經由感應(yīng)麵(miàn)釋(shì)放。當(dāng)金(jīn)屬物體接(jiē)近感應麵時，會產生漩(xuán)渦(wō)電流，檢(jiǎn)測(cè)到(dào)該(gāi)信號(hào)，接(jiē)近(jìn)開關(guān)會(huì)把(bǎ)它轉(zhuǎn)換成(chéng)開(kāi)關量信號輸出(chū)。控(kòng)製器可(kě)以通(tōng)過(guò)接近開(kāi)關(guān)輸(shū)出的(dí)周期性開關信號，換(huàn)算(suàn)出(chū)對(duì)應物體的(dí)速度(dù)。根(gēn)據(jù)上(shàng)述(shù)功(gōng)能與(yǔ)應(yīng)用(yòng)，水泥廠(chǎng)在(zài)生產工藝中，將(jiāng)接近(jìn)開(kāi)關安(ān)裝(zhuāng)在皮帶(dài)與(yǔ)提(tí)升機(jī)尾輪中(zhōng)監(jiān)測(cè)對應(yīng)的速度，避(bì)免(miǎn)出現(xiàn)打滑的情況。將(jiāng)接近(jìn)開(kāi)關安(ān)裝回轉下料器(qì)中，檢測速(sù)度可以避(bì)免其機(jī)械結構卡(qiǎ)死導(dǎo)致電動機燒毀(huǐ)情況(kuàng)，由此可(kě)見速(sù)度監(jiān)測在這些場景(jǐng)中有(yǒu)較為重(zhòng)要的作(zuò)用。在許多(duō)工業場景(jǐng)中，例(lì)如：水(shuǐ)泥廠，鋼鐵(tiě)廠，化工(gōng)廠等等(děng)。現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，幹(gān)擾源眾多，影響(xiǎng)信(xìn)號傳輸質量，甚至造成(chéng)相關(guān)設備(bèi)損壞(huài)。使用(yòng)信號(hào)隔(gé)離器可(kě)以(yǐ)有效避免(miǎn)上述(shù)風(fēng)險(xiǎn)，保障係(xì)統穩(wěn)定(dìng)運(yùn)行(háng)。

　　1：NAMUR型(xíng)接近開(kāi)關(guān)

　　NAMUR型(xíng)接近開(kāi)關(guān)是一種(zhǒng)常見的無(wú)源兩(liǎng)綫(xiàn)製(zhì)傳感(gǎn)器，需(xū)要外部(bù)給其提供8V DC的(dí)電壓(yā)才能正常(cháng)工(gōng)作(zuò)，回(huí)路(lù)電流≤1.2mA認(rèn)為開關斷(duàn)開，電(diàn)流≥2.1mA則認(rèn)為開(kāi)關(guān)閉(bì)合。因為(wéi)NAMUR型(xíng)接近開關(guān)的(dí)特(tè)性，不方便將其直(zhí)接接(jiē)入控製器(qì)中(zhōng)，需(xū)要(yào)在其(qí)與控(kòng)製(zhì)器(qì)之(zhī)間安(ān)裝信號(hào)隔(gé)離器，信號隔(gé)離器可以(yǐ)將NAMUR信號(hào)轉換成(chéng)繼(jì)電(diàn)器或(huò)者(zhě)晶(jīng)體(tǐ)管(guǎn)信號給控(kòng)製器(qì)，完(wán)成信(xìn)號連(lián)接。NAMUR型接(jiē)近開關的(dí)最大開關(guān)頻率通(tōng)常可(kě)達(dá)到(dào)2000Hz，可(kě)以在(zài)某(mǒu)些場景中進行速(sù)度(dù)監測(cè)。機(jī)械式繼電(diàn)器的開關頻率遠(yuǎn)遠達(dá)不到上述(shù)需(xū)求並滿足(zú)相(xiāng)關(guān)應用(yòng)，所以需(xū)要選擇晶體管(guǎn)輸出的信(xìn)號隔離器(qì)，晶(jīng)體管(guǎn)的開(kāi)關頻率可以(yǐ)滿(mǎn)足相應(yīng)的需求。

接(jiē)近(jìn)開關(guān)測(cè)量(liáng)轉速示意(yì)圖

　　在(zài)轉輪(lún)上設置一個金(jīn)屬(shǔ)物(wù)體(tǐ)，可以(yǐ)被(bèi)NAMUR型(xíng)接近開關感應到(dào)。接近開關完成一個開(kāi)關(guān)周期，等(děng)於(yú)轉輪轉(zhuǎn)過一(yī)個周(zhōu)期(qī)，通過這個周(zhōu)期(qī)就可以(yǐ)計(jì)算出轉輪的速(sù)度。轉(zhuǎn)輪的速度(dù)越快，接(jiē)近開(kāi)關的開關頻率(shuài)越高，也(yě)就需要(yào)匹配(pèi)其頻(pín)率的信(xìn)號隔(gé)離器(qì)。頻率(shuài)高(gāo)的(dí)信號受到(dào)幹擾，不能(néng)簡單在端口增加(jiā)濾波電路(lù)，因(yīn)為(wéi)濾波(bō)電(diàn)路可(kě)能(néng)會(huì)將正常(cháng)的開(kāi)關(guān)頻率信號當(dāng)作幹(gān)擾(rǎo)信(xìn)號(hào)過濾掉。如何保(bǎo)證上(shàng)述信號可(kě)以準確傳輸，是一個重要的(dí)關注(zhù)點。

　　2：常用(yòng)解決(jué)方法

　　電磁幹擾信(xìn)號通過(guò)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的外(wài)接信號(hào)綫耦合(hé)到(dào)正(zhèng)常信(xìn)號(hào)上，導致後(hòu)端(duān)控(kòng)製(zhì)器(qì)接(jiē)收到異(yì)常信號，造成(chéng)控製器采集數(shù)據錯(cuò)誤，甚至有(yǒu)損壞(huài)設(shè)備(bèi)的風(fēng)險(xiǎn)。 在傳(chuán)感器與(yǔ)控製(zhì)器之間安裝信(xìn)號(hào)隔離(lí)器，可(kě)以有(yǒu)效(xiào)解決上述問題(tí)。

信號隔離(lí)器(qì)接入(rù)圖

　　開關量輸入信(xìn)號隔(gé)離(lí)器(qì)通過光(guāng)耦(ǒu)隔(gé)離的方式將(jiāng)傳感(gǎn)器的輸(shū)出信(xìn)號經過隔離傳(chuán)輸到控製器(qì)。傳感器(qì)與控(kòng)製(zhì)器之間形成電(diàn)氣(qì)隔離(lí)，分別(bié)形(xíng)成(chéng)兩(liǎng)個獨立回路。若出(chū)現(xiàn)異(yì)常危險大能(néng)量(liáng)信號，不(bù)能直(zhí)接通(tōng)過綫纜(lǎn)到達(dá)控(kòng)製器(qì)，保護控(kòng)製器(qì)免受危險信號(hào)的影響(xiǎng)。同時切斷(duàn)了接地(dì)環路(lù)，避(bì)免(miǎn)接地環路(lù)拾取(qǔ)環(huán)境(jìng)中(zhōng)各(gè)種幹(gān)擾信(xìn)號，影響信(xìn)號(hào)的傳輸質量。

　　3：BM100開(kāi)關(guān)量輸入(rù)信號(hào)隔離器

　　3.1概述(shù)

　　BM100開(kāi)關量輸(shū)入(rù)信號(hào)晶體管輸出(chū)信號隔(gé)離器。接收幹(gān)接點或NAMUR型(xíng)接(jiē)近開(kāi)關信號，接(jiē)收(shōu)信(xìn)號(hào)頻率(shuài)≤5KHz，可(kě)以(yǐ)接收(shōu)高(gāo)頻(pín)信號。輸(shū)出晶體管(濕(shī)接點(diǎn)信(xìn)號)。晶體(tǐ)管外(wài)接電阻性(xìng)負(fù)載，驅動電(diàn)流最大40mA，不建(jiàn)議用於驅(qū)動設備供(gōng)電。產品(pǐn)頂部有撥(bō)碼開關，可以(yǐ)根(gēn)據需求(qiú)令(líng)輸(shū)入(rù)與輸(shū)出(chū)同向(xiàng)邏輯或者是(shì)反(fǎn)向邏(luó)輯。同時具(jù)有故障檢測功能，檢(jiǎn)測輸(shū)入的回(huí)路是(shì)否存在短(duǎn)路(lù)或斷(duàn)路的情(qíng)況。(NAMUR型(xíng)接近開關信號(hào)可以(yǐ)直(zhí)接(jiē)使(shǐ)用(yòng)，幹(gān)接點(diǎn)信號(hào)需要(yào)在輸入端(duān)外(wài)接電(diàn)阻實(shí)現(xiàn))

BM100開關量(liáng)輸入(rù)晶體管(guǎn)輸(shū)出(chū)信(xìn)號(hào)隔(gé)離(lí)器(qì)接(jiē)綫(xiàn)圖(tú)

BM100係列(liè)開(kāi)關量(liáng)輸(shū)入信號隔離器外(wài)觀(guān)圖

　　3.2技(jì)術(shù)參(cān)數

　　4：結束語(yǔ)

　　開關量輸入晶體管(guǎn)輸出信號隔離器，通常(cháng)使用(yòng)在對開(kāi)關(guān)頻率要求高(gāo)，負(fù)載要求低的場景(jǐng)。其可以有效(xiào)過濾(lǜ)大多數幹擾(rǎo)信號(hào)，並(bìng)保護(hù)相關(guān)設備不受(shòu)危險大(dà)能量信號(hào)的損害。輸(shū)入(rù)支持幹接點或NAMUR型接近(jìn)開關信號，頂部(bù)有撥碼(mǎ)開關支(zhī)持手動調整(zhěng)輸入(rù)與輸出同向或反向以(yǐ)及(jí)輸入(rù)端電(diàn)路是(shì)否進行短(duǎn)路(lù)或(huò)斷路檢(jiǎn)測。客(kè)戶可以(yǐ)根(gēn)據(jù)自身(shēn)實際使用情況，進(jìn)行選(xuǎn)型與(yǔ)配置，保護相關係(xì)統(tǒng)正常穩定的(dí)運(yùn)行。

　　參(cān)考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)

　　[1]企業(yè)微(wēi)電網(wǎng)設計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.6.

　　[2]韓喜俊(jùn).兩(liǎng)綫製接近開關(guān)的(dí)使(shǐ)用(yòng)問(wèn)題及(jí)解決措施.水泥,2018.No1:71-72.