1:系統(tǒng)產生干擾的原因
（1）地環(huán)流干擾
在工業(yè)生產過程中實現監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構,它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、毫安級的小信號;有有幾十伏,甚至數千伏、數百安培的大信號;既有低頻直流信號,也有高頻脈沖信號等等,構成系統(tǒng)后往往發(fā)現在儀表和設備之間傳輸相互干擾,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作.
出現這種情況除了每個儀表、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外,還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備根據要求和目的都需要接地,例如為了安全,機殼需要接大地;為了使電路正常工作,系統(tǒng)要有公共參考點;為了抑制干擾加屏蔽罩,屏蔽罩也需要接地.但是由于儀表和設備之間的參考點之間存在電勢差（也就是各設備的共地點不同）因而形成“地環(huán)流”、“接地環(huán)路”問題是在系統(tǒng)信號處理過程中必須要解決的問題.
如圖1所示,A為被測信號的接地點,B為測試系統(tǒng)的接地點.這樣就形成由A地經信號線到測試系統(tǒng),在通入B地,并由此地進入大地回到A點,就形成地環(huán)流.地環(huán)流地測試信號形成干擾,當環(huán)流很大時,至使A,B兩點出現很高的共摸噪聲電壓,并通過分布參數耦合到信號線,或直接連接到電平信號線上,將產生很大的串模干擾,甚至損壞接口電路及設備.因此,不可掉以輕心,必須嚴加防范!
�。�2）：自然干擾
雷電是一種主要的自然干擾源，雷電產生的干擾可以傳輸到數千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形是疊加在一竄隨機脈沖背景上的一個大尖峰脈沖。宇宙噪聲是電離輻射產生的，在一天中不斷變化。太陽噪聲則隨著太陽活動情況劇烈變化。自然界噪聲主要會對通信造成干擾而雷電能量尖峰脈沖可以對很多設備造成損壞，應該加以避免或降低損壞程度，減少損失。
（3）：人為干擾
電磁干擾產生的根本原因是導體中有電壓或電流的變化，即較大的dv/dt或di/dt.dv/dt或di/dt能夠使導體產生電磁波輻射。一方面，人們可以利用這一特點實現特定功能，例如，無線通信、雷達或其他功能，另一方面，電子設備在工作時，由于導體中的dv/dt或di/dt會產生伴隨電磁輻射。無論主觀上出于什么目的，客觀上對電磁環(huán)境造成了污染。還有工廠企業(yè)在生產過程中會經常有一些大型的設備（電機、變頻器等）頻繁開關，它們也會造成一些容性、感性的干擾，也將影響儀器儀表正常顯示或采集。凡是有電壓電流突變的場合，肯定會有電磁干擾存在。數字脈電路就是一種典型的干擾源。隨著電子技術的廣泛應用，電磁污染情況會越來越嚴重。
2：解決各種干擾的方法
首先干擾的三要素是干擾源、敏感源和耦合路徑，這三要素缺少一個，電磁兼容問題都不會存。因此要從這三要素入手。找出最方便的解決辦法，一般干擾源和敏感源是沒辦法解決的，通常是從耦合路徑想辦法，也是最常用的辦法。如加屏蔽、加濾波等手段。而處理地環(huán)流最為常見也最為麻煩，現在以此為探討話題。
�。�1）第一種方法：所有現場設備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個接地點，不能形成回路，這種方法看似簡單。但實際應用中往往很難實現，因為某些設備要求必須接地才能保證測量精度或人身安全，某些設備可能因為長期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點。
�。�2）第二種方法：使兩接地點的電勢相同（如圖1所示，使V1=V2），但由于接地的電阻受地質條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方法其實在實際中也無法完全能做到。
（3）第三種方法：在各個過程環(huán)節(jié)中使用信號隔離器，斷開過程環(huán)路，同時 又不影 響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決地環(huán)路的問題（如圖2所示）
3：采用信號隔離器的優(yōu)越性
在各個過程環(huán)路中使用信號隔離辦法可以用DCS或PLC等隔離卡件或者現場帶的隔離的變送器（分設備可以做到），也可以用信號隔離器來實現。比較起來，用信號隔離器有以下優(yōu)點：
·絕大部分情況，采用信號隔離器+非隔離卡件比采用隔離卡件便宜
·信號隔離器比隔離卡件在隔離能力、抗電磁干擾等方面性能更加優(yōu)越
·信號隔離器應用靈活，而且它還有信號轉換和信號分配及接口轉換等功能，使用起來更加方便
·信號隔離器通常有單通道、雙通道、通道間相互完全獨立，構成系統(tǒng)的配置、日常維護更加方便
生產過程監(jiān)視和控制中要用到多種自動化儀表、計算機及相應執(zhí)行機構,過程中的信號既有微弱到毫伏級的小信號,又有數十伏的大信號,而且還有高達數千伏、數百安培的信號要處理。從頻率上講，有直流低頻范圍的，也有高頻/脈沖尖峰。設備、儀表間互擾成為系統(tǒng)調試中必須要解決的問題。除了電磁屏蔽之外，解決各種設備、儀表的“地”，也即信號參考點的電位差，將成為重要課題。因為不同設備、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題。換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有設備、儀表中的信號有一個共同的參考點，也即共有一個“地”。進一步講，所有設備、儀表的信號的參考點之間電位為“零”。但是在實際環(huán)境中，這一點幾乎是不可及的，這里面除了各個設備、儀表“地”之間連線電阻產生的電壓降之外，尚有各種設備、儀表在不同環(huán)境受到干擾不同，以及導線接點經受風吹雨淋，導致接點質量下降等諸多因素。致使各個“地”之間有差別。
兩個現場設備儀表（1#,2#）向PLC傳送信號以及PLC向兩臺現場設備儀表發(fā)出信號。假定傳送的均為0-10VDC信號。理想情況，PLC及兩個現場設備“地”電位完全相等。傳送過程中又沒有干擾，這樣從PLC輸入來看，接收正確。但正如前所述，兩個現場設備通常有“地”電位差，舉例來講，1#設備“地”與PLC“地”同電位，2#設備比它們的“地”電位高0.1V，這樣1#設備給PLC的信號為0-10V，而2#設備給PLC的為0.1V-10.1V,誤差就產生了,同時1#,2#設備的“地”線在PLC匯合聯接。將0.1V電壓施加在PLC地線條上，有可能損壞PLC局部“地”線，同時在顯示錯誤數據，由此引起的問題在現場調試中屢有出現。例如某大型建材公司的生產線調試中，使用美國AB-PLC接國內某廠家手操器。AB-PLC的數據采集板有每八個通道，八個通道共用一個12位A/D，經過變換后，由12個光耦實現與主機隔離。它的八個通道輸入之間并沒有隔離，致使八個通道輸入信號每個單獨接入采集板均正常，接入兩個或多于兩個外部信號時，顯示數字亂跳，故障無法排除。又如航天某部門測試發(fā)動機各點溫度，使用K型偶作為傳感器，同上述相似，僅測試一點一切正常，但是向主機接入兩點或兩點以上溫度時，顯示的溫度明顯錯誤。這兩種情況在接入隔離器后，均正常。
隔離器之所以能起到這個作用，就是它具有使輸入/輸出在電氣上完全隔離的特點。換句話講，輸入/輸出之間沒有共同“地”，外來信號不管是0-10V，或帶著+10V干擾的10V-20V經隔離后均為0-10V，也即隔離后新建立的PLC“地”與外部設備、儀表“地”沒關系。正是由于這個原因，也實現輸入到PLC主機的多個外接設備儀表信號之間隔離，也即它們之間沒有“地”的關系。
上面談了輸入到PLC信號的隔離，同樣在PLC向外部信號設備傳出信號也有類似現象問題。顯然使用隔離器亦能達到解決問題的目的。
談到PLC向外部設備、儀表發(fā)送信號，有一種情況經常遇到：要求PLC的輸出即能給顯示儀表，又能傳送給變頻器一類的設備。欲徹底解決干擾問題，推薦使用隔離式信號分配器。這種隔離器即實現PLC輸出信號與外設隔離，同時實現外設之間隔離。 有時現場儀表在配套時，由于協調不利，產生了如下情況，接收信號設備（例如接收4-20mA）接口連接為兩線制方式，也即接收口為一個24V電源與一個250Ω相串聯.接口兩根線：一個為24V正極，一個為250Ω一端，適于連接現場兩線制變送器。假如現場設備為四線制變送器，輸出4-20mA。這樣進行直接連接將造成電源沖突。解決方法是采用隔離器將現場來的4-20mA接收并隔離，在隔離器的輸出部份接入一個標準的兩線制變送器，以應對接收設備的接口。
隔離器要保證輸入/輸出兩個部分隔離，外加工作電源24V在為輸入、輸出部份供電同時，必須確保在電氣上與兩個部分隔離。這種輸入/輸出/外加工作電源之間全部相互隔離的器件常稱為三隔離或全隔離器件. 從理論上講這種供電方式,不管隔離器數量多少，均可用一臺24V電源供電，不會產生干擾。
如果處理4-20mA到4-20mA電流信號的隔離，這里推薦一種不用另外再加電源的隔離器WS1562。顯然省去外接電源，使接線更簡捷，且功耗低、自身熱量低、可靠性高。WS1562的最大特點在于不需要外接電源,它帶來了簡捷可靠的優(yōu)點,但也帶來了使用上的局限性.WS1562對于4-20mA信號進行的隔離傳送,從另一個意義上講是功率傳送,內部的功率損耗必不可少.損耗表現在輸入端和輸出端電流/電壓乘積的差值上。以負載電阻RL=250Ω為例，當輸出為20mA時，輸出端250Ω上的電壓為5.0V,而輸入端的兩端間電壓測試為8.8V。簡單計算表明，內部損耗等于20mA×（8.8V-5.0V）=76（mW）,也即內部損耗為76毫瓦.從使用者角度來看，假若輸出端負載電阻RL等于250Ω，那么從輸入端看進去的等效電阻最大值為8.8V/20mA=440（Ω）。換言之，在這種情況下輸入的4-20mA電流源必須具有驅動440Ω負載的能力，才能使WS1562無源隔離器在輸出端負載電阻RL等于250Ω條件下正常工作。不過,從經驗來看大部分現場儀表能滿足這些條件.
從隔離角度看二線制變送器（含壓力、溫度、流量…），分為隔離式及非隔離式。采用隔離式二線制變送器的主要目的是提高抗干擾能力.
二線制變送器的隔離有兩種方式.一種方式傳感器和變送器一體而又必須放置在現場指定地點，對于這種情況一般把隔離器安置在中央控制室機柜中.對現場二線制變送器的電源配送有二種接口形式，要根據現場具體情況來定.
隔離器外型采用導軌安裝，接線采用接線式，這種方式亦稱隔離端子，適用安裝在機柜中。
在隔離端子電路前部安裝進口名牌IC（集成電路）公司的專用電路,實現溫度隔離變送,雖然比零件組裝式（諸如用廉價OPA）成本高，但在長期性能穩(wěn)定性、可靠性方面是零件組裝無法比擬的。引入優(yōu)質元器件是隔離端子穩(wěn)定可靠的基本保證，同時專用IC在功能上諸如長線補償、恒流驅動、線性化性能齊備。
隔離端子設計日趨小型化，那么小型化的目的就是少占空間。當然應該允許用戶密集安裝，密集安裝就存在散熱問題。換句話講，必須降低內部功耗。
現在市場出現了許多以CPU為核心的隔離端子，具有現場可編功能及通信功能，有很高的靈活性，對顧客來講可以減少庫存數量,降低資金積壓。以CPU為核心的隔離端子必定將成為這一領域主流.
