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隔離與非隔離問題系列

這里的隔離是指模擬量模塊的基準電位點MANA 與地（也是PLC的數(shù)據(jù)地）隔離。隔離模塊MANA 與地M可以不連接，以MANA 作為測量端的參考電位；非隔離模塊MANA 與地M必須連接， 這樣地M 變?yōu)镸ANA作為測量端的參考電位。隔離模塊的好處就是可以避免共模干擾。如何知道模塊是否是隔離模塊，例如SM331模塊，可以從模板規(guī)范中查到。S7-300中只有一款SM334（SM355除外）模塊是非隔離的，此外CPU31XC集成的模擬量也是非隔離的，共同特點就是模塊的輸出和輸入公用M端。

同樣傳感器也有隔離與非隔離的問題。通常非隔離的傳感器電源的負端與信號的負端公用一個端子，例如傳感器有三個端子 L， M 和S+，通過L， M端子向傳感器供電，S+，M為信號的輸出，公用M端。判斷傳感器是否隔離好還是參考手冊。隔離傳感器信號負端與地M可以不連接，以信號負端作為信號源端的參考電位。非隔離傳感器信號負端必須在源端（設備端）接地，以源端的地作為信號的參考電位。

采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網引入的干擾

在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有*重要的地位。電網干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU 電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現(xiàn)在，對于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾力差，經電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。

此外，為了保證電網饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

②電纜選擇的敖設

為了減少動力電纜輻射電磁干擾，不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敖設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠行敖設，以減少電磁干擾。

③硬件濾波及軟件抗干擾結合措施

由于電磁干擾的復雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設計和組態(tài)時，還應在軟件方面進行抗干擾處理，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態(tài)零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉，設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。

信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩*間加裝濾波器可減少差模干擾。對干較低信噪比的模擬量信號，常因現(xiàn)場瞬時干擾而產生較大波動，若僅用瞬時采樣植進行控制計算會產生較大誤差，為此可采用數(shù)字濾波方法。

現(xiàn)場模擬量信號經A／D轉換后變成離散的數(shù)字信號，然后將形成的數(shù)據(jù)按時間序列存入PLC內存。再利用數(shù)字濾波程序對其進行處理，濾去噪聲部分獲得單純信號，可對輸入信號用m次采樣值的平均值來代替當前值，但并不是通常的每采樣m次求一次平均值，而是每采樣一次就與近的m－l次歷史采樣值相加，此方法反應速度快，具有很好的實時性，輸入信號經過處理后用干信號顯示或回路調節(jié)，有效地抑制了噪聲干擾。

由干工業(yè)環(huán)境惡劣，干擾信號較多， I／ O信號傳送距離較長，常常會使傳送的信號有誤。為提高系統(tǒng)運行的可靠性，使PLC在信號出錯倩況下能及時發(fā)現(xiàn)錯誤，并能排除錯誤的影響繼續(xù)工作，在程序編制中可采用軟件容錯技術。

運行

按鈕頭在供貨范圍之內。從四個方向操縱時，它可按 4 × 90° 進行調節(jié)。這些開關也可從上面接近。

具有特殊按鈕盒的 3SE2243 和 3SE2257 開關的按鈕頭頭部不能更換。這些開關可從兩側和上面接觸到。

按鈕頭不在安全開關的供貨范圍內，必須從不同產品中單獨訂購以滿足應用要求。請參見“附件"。

按鈕頭經過編碼?？梢院唵蔚赜檬只蜉o助設備來分斷。

半徑按鈕頭

帶半徑按鈕頭的安全開關尤其適用于可旋轉的保護裝置。通過可移動的執(zhí)行鍵可接近很小的半徑。避免了因接近不**而造成的開關和按鈕頭損壞。

鎖定裝置

一個用于安裝多 8 個掛鎖的鋼鎖插件可用于提供更高的安全性。請參見“附件

因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源

模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便

。
近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。一般都可直接

裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
變換器DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車

的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器

可節(jié)約電能(20~30)%。

直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。通信電源的二次電源

DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。
隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,當前已有一

些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。UPS不間斷電源(UPS)是計

算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。
交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為

了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現(xiàn)。現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率

M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。
微處理器軟硬件技術的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。目前在線式UPS的上海騰樺電氣設

備有限公司容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經有0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產品。
變頻器電源變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果

。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成

的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現(xiàn)

無級調速。
上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司將交流變頻調速技術應用于空調器中。

至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內于90年代初期開始研究變頻空

調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發(fā)生產熱點。
預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能

組件,是空調變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。焊機電源模塊高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機

電源,代表了當今焊機電源的發(fā)展方向。
由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-

AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高

頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性

問題成為關鍵的問題,也是用戶關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數(shù)、多信息

的提取與分析,達到預知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(tǒng)做出調整和處理,解決了當前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調節(jié)范圍5~300A,重量29kg。直流電源模

塊大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設備。

 西門子6ES7212-1BE40-0XB0

（3）Buck－Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。（4）

Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。
當今軟開關技術使得DC/DC發(fā)生了質的飛躍，美國VICOR公司設計制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器，其上海騰樺電氣設

備有限公司輸出功率有300W、600W、800W等，相應的功率密度為(6.2、10、17)W/cm3，效率為（80～90）%。
日本TDK-Lambda公司上海騰樺電氣設備有限公司推出的一種采用軟開關技術的高頻開關電源模塊RM系列，其開關頻率為

（200～300)kHz，功率密度已達到27W/cm3，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二極管），使整個電路效率提高到90%。
還有Sepic、Zeta電路。上述為非隔離型DC-DC變換器電路，隔離型DC-DC變換器有正激電路、反激電路、半橋電路、全橋

電路、推挽電路。變換編輯AC/DC變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負載的稱為“整流

"，功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變"。

AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，因必須經整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是*的，同時因遇

到安全標準（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、、FCC、CSA），交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元

件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內。
開關電源的選用開關電源在輸入抗干擾性能上，由于其自身電路結構的特點（多級串聯(lián)），一般的輸入干擾如浪涌電壓

很難通過，在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術指標上與線性電源相比具有較大的優(yōu)勢，其輸出電壓穩(wěn)定度可達(0.5～1）%。
開關電源模塊作為一種電力電子集成器件，在選用中應注意以下幾點：電流選擇編輯因開關電源工作效率高，一般可達

到80%以上，故在其輸出電流的選擇上，應準確測量或計算用電設備的上海騰樺電氣設備有限公司吸收電流，以使被選用的開

關電源具有高的性能價格比，通常輸出計算公式為：Is=KIf式中：Is—開關電源的額定輸出電流；If—用電。
AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為，單相、三相、多相。按電路工作象限又

可分為一象限、二象限、三象限、四象限。幾大指標編輯功率P=UI,是輸出電壓和輸出電流的乘積。
輸入電壓分交流輸入和直流輸入2種。輸出電壓一般是直流輸出，但也有交流輸出的。工作溫度隔離電壓：隔離就是將輸

出與輸入進行電路上的分離。有以下幾個作用：一，電流變換；二，為了防止輸入輸出相互干擾；三，輸入輸出電路的信號

特性相差太大，比如用弱信號控制強電的設備封裝尺寸有插針，貼片的，和螺旋。
輸出有單路輸出，雙路輸出及多路輸出。電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應器，其特點是可為集

成電路（ASIC）、數(shù)字信號處理器(DSP)、微處理器、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)及其他數(shù)字或模擬負載提供供電。
一般來說，這類模塊稱為負載點(POL)電源供應系統(tǒng)或使用點電源供應系統(tǒng)(PUPS)。由于模塊式結構的優(yōu)點甚多，因此模

塊電源廣泛用于交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域和汽車電子、航空等。
分類編輯按現(xiàn)代電力電子的應用領域，我們把電源模塊劃分如下：綠色電源模塊高速發(fā)展的計算機技術帶領人類進入了

信息社會,同時也促進了電源模塊技術的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,*完成計算機電源換代。
綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護署

l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要

求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。
接著開關電源技術相繼進入了電子、電器設備領域。計算機技術的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源模塊。就目前效率為

75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。開關電源模塊通信業(yè)的迅速發(fā)展*的推動了通信電源的發(fā)展。
高頻小型化的開關電源及其技術已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-

直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。
當前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器

SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現(xiàn)高效率和小型化