安科瑞虞佳豪

人類進入二十一世紀，信息化的大潮撲面而來，滌蕩著世界的每一個角落。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)層出不窮，從根本上改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。污水處理行業(yè)與新時代的相遇，使“智慧水務(wù)”應(yīng)運而生。這一發(fā)展趨勢指向了污水處理廠未來自動化的最高境界--無人值守污水處理廠。

污水處理廠未來自動化的需求，無人值守污水廠是未來的趨勢。
自動化控制技術(shù)誕生于上世紀四五十年代，七十年代歐美建立了大量的的污水廠，發(fā)展出模型，八九十年代計算機的誕生，給予了自動化更多的發(fā)展機會。

實現(xiàn)無人值守或者少人值守需要有以上這些條件。從污水處理行業(yè)整體角度來看，自動控制還處于初級階段，單純從技術(shù)上和財力上來說，一個小規(guī)?；蛑幸?guī)模的污水處理廠都可以做到幾乎無人值守，但是在建成投產(chǎn)使用之后，人員技術(shù)水平如果達不到，污水處理廠也是很難做到完全真正的無人值守。無人值守的污水處理廠的實現(xiàn)還有很長的路要走，衡量其必要性和使用范圍是十分重要的。隨著科學技術(shù)的深入推進與不斷提高，自動化監(jiān)測技術(shù)的逐漸完善是污水處理廠未來發(fā)展的一種必然趨勢，充分了解污水處理廠的自動化需求、各個處理單元的監(jiān)測以及污水處理廠自動化監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀，對于我國污水處理未來自動化的發(fā)展具有重要意義。

在水處理監(jiān)控自動化系統(tǒng)中，需要監(jiān)測一些模擬信號，包括電量模擬信號(如電流、電壓、功率等)和非電量模擬信號(如壓力、水位、流量等)。電量模擬信號由變送器提供，一般可以輸出隔離的4～20mA信號，不需要外加信號隔離器。非電量模擬信號傳感器工作電源一般取自自動化系統(tǒng)設(shè)備提供DC24V電源模塊，且多數(shù)不隔離。為實現(xiàn)各控制、監(jiān)測模塊相關(guān)模擬量傳感器供電電源安全、穩(wěn)定和相對獨立，降低因某個模擬量傳感器工作電源回路外部短路，造成電源模板擊穿或燒毀的概率，危及相關(guān)設(shè)備自動化系統(tǒng)運行安全，特別是對于那些用于過程控制中需實施越限報警、動作停機和重要設(shè)備退出運行操作的模擬量傳感器使用信號隔離器是有益的選擇，否則有引起誤動作的可能，不利于整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，甚至造成不必要損失。

模擬量傳感器接線方式類型

在水處理自動化控制系統(tǒng)中，一般需要現(xiàn)場的壓力、水位、流量等非電量信號進行測量監(jiān)測，常常用到壓力傳感器、水位傳感器、流量傳感器等，這些非電量傳感器分為2線制、3線制、4線制，均需外部提供工作電源，為保證電源的安全性一般采用DC24V，常用的方式是采用由相關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)備提供的DC24V電源。整個水處理自動化控制系統(tǒng)中需監(jiān)測的傳感器數(shù)量多，關(guān)注其重要性以及確?，F(xiàn)場控制單元運行安全，一般提供獨立的DC24V電源模塊。信號隔離器作為傳感器和PLC連接的橋梁，不僅提高了模擬信號測量精度、抗電磁干擾能力、電氣隔離安全性能，而且能夠合理解決傳感器供電電源安全和相對獨立的問題。

傳感器的接線方式類型

二線制是兩根導線供電的同時傳輸DC4-20mA標準信號；三線制就是電源正端用一根線，信號輸出正端用一根線，電源負端和信號負端共用一根線，用于電壓參考點和電流回路，其供電大多為DC24V，輸出信號有DC4-20mA標準信號；四線制就是供電回路和信號回路各自獨立，采用隔離電路分開，兩根線負責電源的供應(yīng)，另外兩根線負責輸出信號(如電壓、電流等)。

2.1 信號隔離器在模擬量傳感器接線的應(yīng)用

傳感器工作電源和模擬量信號輸入未采用合理的隔離措施，可能造成的危害：電纜或傳感器現(xiàn)場接頭發(fā)生短路故障時，或戶外安裝的傳感器受到雷擊過電壓時，將危及控制、監(jiān)測系統(tǒng)屏上電源模塊和模擬量采集模塊的運行安全，可能會造成模板擊穿或燒毀，嚴重的會影響到控制、監(jiān)測系統(tǒng)運行。同時，對于2線制、3線制和4線制傳感器，電源和信號無合理隔離，其測量精度和抗工頻電磁干擾能力大大降低，其測量精度和抗干擾能力也將受到影響。近幾年，國內(nèi)多個大中型水處理系統(tǒng)已在非電量模擬量傳感器電源和信號回路中，采用信號隔離器的接線方式解決和避免出現(xiàn)上述問題。

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BM100信號隔離器

3.1 概述

BM100系列信號隔離器在工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負載能力并保證連接同一信號的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。BM100信號隔離器輸入支持三種輸入模式，兼容傳感器的三種接線方式，將輸入信號進行隔離輸出，安全的輸送給二次儀表或PLC/DCS使用。

BM100信號隔離器接線圖

BM100系列信號隔離器外觀圖

3.2 技術(shù)參數(shù)

3.3應(yīng)用實例

信號隔離器在水處理控制系統(tǒng)的應(yīng)用

由于某集團水處理現(xiàn)場非電量傳感器安裝條件的限制，其模擬量輸出信號需擴展才能解決1路4～2OmA模擬量信號同時傳輸給2套不同控制和監(jiān)測系統(tǒng)的問題，現(xiàn)場的互感器接線方式屬于二線制，需要給現(xiàn)場的傳感器提供一路隔離的電源。單路DC4～20mA模擬量擴展出雙路DC4～20mA的輸出信號，實現(xiàn)了水處理控制、監(jiān)測系統(tǒng)的相對獨立。該方式隔離強度高、負載能力強、安裝接線簡單、運行穩(wěn)定、安全可靠，同時解決了水處理現(xiàn)場傳感器安裝帶來的問題。

信號隔離器應(yīng)用示意圖

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結(jié)束語

以上非電量模擬量傳器采用信號隔離器的接線方式，在水處理自動化系統(tǒng)中應(yīng)用，有良好的效果，目前已在某集團水處理應(yīng)用，對提高水處理自動化控制和監(jiān)測水平起到了良好的作用。

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