安科(kē)瑞 鮑靜君(jūn) 劉(liú)邁

　　摘(zhāi)要：在水(shuǐ)泥廠生產過程中(zhōng)
，需要(yào)皮帶與提(tí)升(shēng)機進(jìn)行運輸物料
，回(huí)轉(zhuǎn)下(xià)料(liào)器(qì)進行投放物料
。其(qí)中(zhōng)涉(shè)及(jí)大量電動機(jī)相(xiāng)關(guān)的機械(xiè)運(yùn)動(dòng)
，對(duì)這些機械(xiè)運(yùn)動(dòng)狀(zhuàng)態進行(háng)檢(jiǎn)測(cè)
，可以(yǐ)及時(shí)發現問(wèn)題避免造成事故
。針(zhēn)對機械位置檢測
，通常(cháng)使(shǐ)用(yòng)接近開關(guān)完(wán)成(chéng)
。接近開關(guān)輸(shū)出的信號是濕(shī)接(jiē)點(diǎn)信(xìn)號(hào)
，並(bìng)且具(jù)有(yǒu)一定(dìng)的開關頻率(shuài)
。通常(cháng)情況下(xià)接近開關(guān)直接連接(jiē)控(kòng)製器(qì)
，但是在(zài)諸如(rú)水(shuǐ)泥廠，鋼(gāng)鐵(tiě)廠，化工廠(chǎng)之類的(dí)工業場(cháng)景(jǐng)
，設備(bèi)較多造(zào)成電磁(cí)環境復雜
，信號容易受(shòu)到幹擾(rǎo)影(yǐng)響(xiǎng)監(jiān)測質(zhì)量
。在接近開關(guān)與控製器之(zhī)間加裝信號隔(gé)離器
，可以(yǐ)有(yǒu)效(xiào)過濾(lǜ)大多數幹(gān)擾信(xìn)號
，保證整(zhěng)個係(xì)統的穩定性
。

　　關鍵(jiàn)詞：信號隔(gé)離(lí)器(qì)；接(jiē)近開關；電(diàn)動(dòng)機；信(xìn)號幹(gān)擾(rǎo)

　　0：概述

　　接近開關(guān)分(fēn)為電(diàn)容式接近開(kāi)關與電(diàn)感(gǎn)式接近(jìn)開(kāi)關
。其中電感式接(jiē)近開(kāi)關(guān)的主要(yào)工(gōng)作原理(lǐ)是(shì)內部產(chǎn)生高頻變磁場(cháng)
，磁場(cháng)經由感應麵釋放
。當金(jīn)屬(shǔ)物體(tǐ)接(jiē)近感(gǎn)應麵(miàn)時
，會產(chǎn)生(shēng)漩(xuán)渦(wō)電(diàn)流(liú)
，檢(jiǎn)測到(dào)該信號(hào)
，接(jiē)近(jìn)開關會把(bǎ)它轉換成開關量(liáng)信號輸(shū)出(chū)
。控製(zhì)器(qì)可(kě)以通過(guò)接近開關輸出的(dí)周(zhōu)期性(xìng)開關信號
，換(huàn)算(suàn)出對應物體(tǐ)的速度
。根據(jù)上述功能(néng)與應用
，水(shuǐ)泥(ní)廠在生產(chǎn)工藝中
，將接(jiē)近(jìn)開(kāi)關(guān)安裝在(zài)皮帶(dài)與(yǔ)提(tí)升機(jī)尾(wěi)輪中(zhōng)監測(cè)對應的速度
，避(bì)免(miǎn)出現(xiàn)打滑的情況
。將(jiāng)接(jiē)近(jìn)開(kāi)關安裝回(huí)轉下料器(qì)中(zhōng)
，檢(jiǎn)測(cè)速度可(kě)以(yǐ)避免(miǎn)其(qí)機械結構(gòu)卡(qiǎ)死導致電動(dòng)機(jī)燒毀情(qíng)況(kuàng)
，由(yóu)此(cǐ)可見速度(dù)監(jiān)測(cè)在這些場景中有(yǒu)較(jiào)為重(zhòng)要的作(zuò)用
。在許(xǔ)多工(gōng)業(yè)場景中(zhōng)
，例如：水(shuǐ)泥(ní)廠，鋼鐵廠，化工(gōng)廠等等(děng)
。現(xiàn)場環境(jìng)復雜
，幹擾源眾多
，影(yǐng)響信號傳輸質量
，甚至造成(chéng)相(xiāng)關設(shè)備(bèi)損壞(huài)
。使用(yòng)信號隔離(lí)器(qì)可以(yǐ)有(yǒu)效(xiào)避免上述風險
，保(bǎo)障係統穩定運(yùn)行(háng)
。

　　1：NAMUR型(xíng)接(jiē)近開關

　　NAMUR型(xíng)接(jiē)近(jìn)開關(guān)是一種(zhǒng)常見(jiàn)的(dí)無源(yuán)兩(liǎng)綫(xiàn)製傳(chuán)感器
，需要外(wài)部給(gěi)其提(tí)供8V DC的電壓才能正常工作
，回(huí)路電(diàn)流≤1.2mA認(rèn)為開(kāi)關斷開
，電(diàn)流≥2.1mA則(zé)認為(wéi)開關閉(bì)合
。因為(wéi)NAMUR型接近開(kāi)關的(dí)特性
，不方便(biàn)將其直接(jiē)接入控(kòng)製器(qì)中
，需(xū)要在(zài)其與控(kòng)製器(qì)之(zhī)間安裝信號隔(gé)離(lí)器
，信號隔離(lí)器(qì)可以將(jiāng)NAMUR信(xìn)號轉換(huàn)成繼(jì)電器或者(zhě)晶體管(guǎn)信(xìn)號(hào)給控製器
，完成(chéng)信號連接(jiē)
。NAMUR型接近(jìn)開(kāi)關的最大(dà)開關(guān)頻率(shuài)通(tōng)常可(kě)達到2000Hz
，可以(yǐ)在某(mǒu)些場景中進(jìn)行速(sù)度監(jiān)測
。機(jī)械式繼電器(qì)的開關(guān)頻率遠(yuǎn)遠達不(bù)到上述(shù)需(xū)求並滿足相關應(yīng)用
，所(suǒ)以(yǐ)需(xū)要選擇晶體(tǐ)管(guǎn)輸(shū)出(chū)的(dí)信號(hào)隔離器
，晶體管(guǎn)的(dí)開(kāi)關頻率可以滿(mǎn)足相應(yīng)的(dí)需(xū)求
。

接近開關測量(liáng)轉(zhuǎn)速(sù)示意(yì)圖

　　在(zài)轉輪上(shàng)設置(zhì)一(yī)個(gè)金(jīn)屬(shǔ)物體(tǐ)
，可以被NAMUR型接近(jìn)開關(guān)感應到
。接近開關(guān)完(wán)成一(yī)個開(kāi)關(guān)周(zhōu)期
，等(děng)於(yú)轉(zhuǎn)輪轉過一個(gè)周期(qī)
，通過這個(gè)周(zhōu)期就(jiù)可以計(jì)算(suàn)出(chū)轉輪(lún)的(dí)速度
。轉輪(lún)的速度越快
，接近開關(guān)的(dí)開(kāi)關頻率越高
，也就(jiù)需(xū)要匹(pǐ)配(pèi)其頻率的(dí)信號(hào)隔(gé)離(lí)器
。頻(pín)率高的信號受到幹擾
，不(bù)能簡單在(zài)端口(kǒu)增(zēng)加濾波(bō)電路(lù)
，因為濾波(bō)電路(lù)可能(néng)會將(jiāng)正(zhèng)常的(dí)開關(guān)頻(pín)率信號當(dāng)作幹擾信(xìn)號過(guò)濾掉
。如何(hé)保證上述信號可以準(zhǔn)確傳輸
，是(shì)一個(gè)重要(yào)的(dí)關注(zhù)點
。

　　2：常用解決(jué)方(fāng)法(fǎ)

　　電磁幹擾(rǎo)信號(hào)通過(guò)傳感器的外接(jiē)信(xìn)號綫耦合到正常信(xìn)號上(shàng)
，導(dǎo)致後(hòu)端控(kòng)製器(qì)接收到異(yì)常(cháng)信(xìn)號
，造成控製器采集(jí)數(shù)據錯誤
，甚(shèn)至有損壞設(shè)備的風(fēng)險
。 在傳感器(qì)與控製器之間(jiān)安裝信號(hào)隔離器(qì)
，可(kě)以(yǐ)有效解(jiě)決上(shàng)述(shù)問題(tí)
。

信號隔(gé)離(lí)器接入(rù)圖

　　開關量輸入信號隔(gé)離器通過(guò)光(guāng)耦(ǒu)隔離(lí)的方式(shì)將傳感器的(dí)輸(shū)出信(xìn)號經(jīng)過(guò)隔(gé)離傳(chuán)輸到(dào)控(kòng)製(zhì)器
。傳(chuán)感(gǎn)器與控(kòng)製(zhì)器之間(jiān)形成電氣(qì)隔離
，分(fēn)別形成兩(liǎng)個獨(dú)立(lì)回(huí)路
。若出現(xiàn)異常危(wēi)險大能(néng)量(liáng)信號
，不(bù)能直(zhí)接(jiē)通(tōng)過(guò)綫(xiàn)纜到(dào)達控(kòng)製(zhì)器(qì)
，保(bǎo)護控製(zhì)器(qì)免受危(wēi)險(xiǎn)信(xìn)號的影響(xiǎng)
。同時(shí)切(qiē)斷了接地(dì)環(huán)路(lù)
，避免接地(dì)環路拾(shí)取環境(jìng)中各(gè)種幹擾(rǎo)信(xìn)號(hào)
，影(yǐng)響信(xìn)號(hào)的(dí)傳輸(shū)質(zhì)量(liáng)
。

　　3：BM100開(kāi)關量輸入(rù)信(xìn)號(hào)隔(gé)離器(qì)

　　3.1概述

　　BM100開關量輸入信號晶(jīng)體(tǐ)管輸出信(xìn)號隔(gé)離(lí)器(qì)
。接收幹(gān)接點或(huò)NAMUR型接近開關信號(hào)
，接(jiē)收信號(hào)頻率≤5KHz
，可以(yǐ)接(jiē)收高(gāo)頻(pín)信號
。輸出(chū)晶(jīng)體管(guǎn)(濕接(jiē)點(diǎn)信(xìn)號)
。晶(jīng)體(tǐ)管外(wài)接電(diàn)阻性負載
，驅動(dòng)電(diàn)流(liú)最(zuì)大40mA
，不建議用(yòng)於驅動設備供電
。產品頂部有(yǒu)撥(bō)碼開關
，可(kě)以根(gēn)據需求(qiú)令輸入(rù)與輸(shū)出(chū)同向邏(luó)輯(jí)或者是反向邏(luó)輯
。同時具(jù)有(yǒu)故障檢(jiǎn)測(cè)功(gōng)能
，檢測(cè)輸入(rù)的回路(lù)是否存(cún)在短路或(huò)斷(duàn)路(lù)的情況
。(NAMUR型接近開關(guān)信(xìn)號可以(yǐ)直接(jiē)使用
，幹(gān)接(jiē)點信號(hào)需要在輸入端外(wài)接電(diàn)阻實(shí)現)

BM100開(kāi)關量(liáng)輸(shū)入晶(jīng)體管輸(shū)出信(xìn)號隔(gé)離器(qì)接(jiē)綫圖(tú)

BM100係列(liè)開關量輸入(rù)信(xìn)號隔離器外觀圖(tú)

　　3.2技術(shù)參(cān)數(shù)

　　4：結(jié)束(shù)語(yǔ)

　　開(kāi)關量輸(shū)入(rù)晶(jīng)體管輸(shū)出(chū)信(xìn)號(hào)隔離(lí)器(qì)
，通常(cháng)使(shǐ)用在對(duì)開(kāi)關頻率要(yào)求高(gāo)
，負(fù)載要求(qiú)低的場(cháng)景
。其(qí)可(kě)以有(yǒu)效(xiào)過(guò)濾大多(duō)數(shù)幹擾信(xìn)號
，並保護(hù)相(xiāng)關(guān)設(shè)備(bèi)不(bù)受(shòu)危(wēi)險大(dà)能(néng)量信號(hào)的(dí)損(sǔn)害
。輸入支(zhī)持幹(gān)接(jiē)點(diǎn)或(huò)NAMUR型(xíng)接(jiē)近開關信(xìn)號(hào)
，頂(dǐng)部有撥(bō)碼開關支(zhī)持(chí)手動(dòng)調(tiáo)整輸入與輸(shū)出(chū)同向(xiàng)或(huò)反向以及(jí)輸入端電路(lù)是(shì)否(fǒu)進行(háng)短(duǎn)路(lù)或(huò)斷(duàn)路(lù)檢(jiǎn)測(cè)
。客戶可以根(gēn)據(jù)自(zì)身實際使用情(qíng)況
，進行選型與配(pèi)置(zhì)
，保(bǎo)護相關係統(tǒng)正(zhèng)常穩定的(dí)運(yùn)行
。

　　參考(kǎo)文(wén)獻

　　[1]企業微電(diàn)網(wǎng)設計與(yǔ)應用(yòng)手冊(cè).2020.6.

　　[2]韓(hán)喜俊(jùn).兩綫(xiàn)製(zhì)接近開關(guān)的使用(yòng)問(wèn)題(tí)及解(jiě)決措施.水泥,2018.No1:71-72.