傳感器信號隔離轉(zhuǎn)換專用IC選型參考

SCADA系統(tǒng)概述

SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動系統(tǒng)。

SCADA系統(tǒng)是以計算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。

由于各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)CADA的要求不同，所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。

在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它作為能量管理系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益，減輕調(diào)度員的負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。

SCADA在鐵道電氣化遠(yuǎn)動系統(tǒng)上的應(yīng)用較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運(yùn)輸?shù)恼{(diào)度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化SCADA系統(tǒng)的發(fā)展過程中，隨著計算機(jī)的發(fā)展，不同時期有不同的產(chǎn)品，同時我國也從國外引進(jìn)了大量的SCADA產(chǎn)品與設(shè)備，這些都帶動了鐵道電氣化遠(yuǎn)動系統(tǒng)向更高的目標(biāo)發(fā)展。

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)中，各類型傳感器信號隔離、放大、轉(zhuǎn)換IC選型參考

SCADA系統(tǒng)要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能，就要把現(xiàn)場的壓力、溫度、濕度、流量、速度、液位、位移等傳感器感應(yīng)的信號進(jìn)行采集、隔離轉(zhuǎn)換處理。而不同的傳感器由于工作方式、配電、輸出信號類型等方面的差異，對隔離放大器產(chǎn)品的功能選擇和匹配上也不相同。

現(xiàn)場各種類型傳感器信號隔離放大、變換應(yīng)用舉例：

1、安全

為了確保人身和設(shè)備的安全，安裝、檢修、更換本系列產(chǎn)品時，請務(wù)必完全關(guān)閉設(shè)備運(yùn)行并切斷電源。以免因錯誤信號導(dǎo)致控制系統(tǒng)失控而造成事故，給人身和設(shè)備安全帶來危害。

2、SCADA系統(tǒng)在電力、軌道交通設(shè)備中內(nèi)置RS485通訊接口抗浪涌、防靜電、高隔離模塊電源選型

型號：WRF0505H-1W/2WVD050512H-2W

說明:VD/WRF系列模塊電源，是一款具有高電氣隔離和抗浪涌、防靜電特性，且輸出具有自恢復(fù)過載和短路保護(hù)的國家專利產(chǎn)品（國家專利號：ZL200420042857.1）。

近期該產(chǎn)品在電力負(fù)荷管理控制終端（用戶管理終端）儀表外接RS485/RS232接口安全高隔離（4500V）、抗靜電（外端子直接接觸：8000V）的相關(guān)技術(shù)送檢中，順利通過高隔離/抗浪涌/防靜電測試。目前已在電力儀器儀表制造行業(yè)廣泛使用。

VD/WRF系列的DC-DC隔離模塊電源，采用陶瓷基板、印刷電阻的可靠性工藝制作，能滿足工業(yè)級振動、潮濕、靜電干擾、寬溫度（-45—+85℃）及其它惡劣環(huán)境下的工作。產(chǎn)品有SIP單列和DIP雙列封裝方式。主要應(yīng)用領(lǐng)域：電氣設(shè)備地線干擾抑制，儀器儀表的外接（RS485/RS232/RS422/USB/IEEE1394等通訊接口）端口電源隔離及變換，儀表殼體接口端子外露金屬部位的安全高隔離/抗浪涌/防靜電隔離（國家安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)：8KV以上）。

3、傳感器兩線制4-20mA輸出信號的隔離和調(diào)理

3.1兩線制4-20mA電流環(huán)路隔離器

型號：ISO4-20mA

說明:ISO4-20mA電流環(huán)隔離器是單片兩線制隔離接口芯片，該IC內(nèi)部包含有電流信號調(diào)制解調(diào)電路、信號耦合隔離變換電路等。很小的輸入等效電阻，使該IC的輸入電壓達(dá)到超寬范圍（7.5—32V），以滿足用戶無需外接電源而實現(xiàn)信號遠(yuǎn)距離、無失真?zhèn)鬏數(shù)男枰?nèi)部的陶瓷基板、印刷電阻工藝及新技術(shù)隔離措施使器件能達(dá)到3KVAC絕緣電壓和工業(yè)級寬溫度、潮濕、震動的現(xiàn)場惡劣環(huán)境要求。ISO4-20mA系列產(chǎn)品使用非常方便無需外接任何元件即可實現(xiàn)4-20mA電流環(huán)隔離功能。

3.2兩線制4-20mA隔離配電器

型號：ISO4-20mA-F

說明:ISO4-20mA-F是一種兩線制4-20mA信號環(huán)路式隔離配電器，具有節(jié)能、安全防爆功能。該IC為兩線制傳感器配電16V~21.5V，方便了一些兩線制傳感器的信號測量、遠(yuǎn)傳、隔離等功能。該IC輸出是針對24VDC和取樣電阻（負(fù)載電阻）相串聯(lián)的二線制供電回路（現(xiàn)場防爆功能）來設(shè)計的，同當(dāng)前流行的模擬量輸入接口板（上位機(jī)）、PLC、DCS或其他儀表的模擬量輸入端口相匹配，ISO4-20mA-F產(chǎn)品在使用時，其輸入端外接傳感器上的電源和信號是由4-20mA配電器模塊從輸出端耦合過來的，這個電信號可以用PLC、DCS、工控機(jī)來控制，當(dāng)需要采集數(shù)據(jù)時就給傳感器加電，不需要時可以關(guān)斷電源和信號，從而實現(xiàn)節(jié)能、防爆的功能，同時可實現(xiàn)現(xiàn)場多點數(shù)據(jù)采集和控制，也可以延長傳感器的使用壽命。ISO4-20mA-F使用非常方便，無需外接任何器件，即可實現(xiàn)4-20mA信號的隔離、傳輸和變送功能。

3.3兩線制4-20mA隔離調(diào)理器

型號：ISO4-20mA-P

說明:ISO4-20mA-P是一種兩線制4-20mA信號隔離調(diào)理器，可以將傳感器的有源信號轉(zhuǎn)換成無源信號直接送到PLC、DCS上采集。該IC輸出是針對24VDC和取樣電阻（負(fù)載電阻）相串聯(lián)的二線制供電（現(xiàn)場防爆）回路來設(shè)計的，同當(dāng)前流行的模擬量輸入接口板（上位機(jī)）、PLC、DCS或其他儀表的模擬量輸入端口相匹配。ISO4-20mA-P產(chǎn)品使用非常方便，只需外接一個50KΩ的多圈電位器進(jìn)行ADJ校正，即可實現(xiàn)有源信號轉(zhuǎn)換成無源信號隔離、傳輸和變送功能或信號的一進(jìn)二出、二進(jìn)二出等變換功能。

3.4兩線制4-20mA隔離變送器

型號：ISO1003

說明:ISO1003是專為兩線制熱電阻傳感器設(shè)計的信號隔離變送器。該芯片內(nèi)部包含有一個電流信號調(diào)制電路，光電耦合隔離變換電路及解調(diào)電路。該芯片具有4-20mA的供電電壓范圍寬（16.5V-36V），輸入等效電阻小，線性度高等特點，可提供5V/3.5mA的隔離電壓輸出、2.5V基準(zhǔn)電源，輸入信號的電壓為0-0.8V，相對應(yīng)輸入側(cè)信號路中電流的變化。輸入及輸出側(cè)寬爬電距離及內(nèi)部特殊絕緣的隔離措施使該芯片可達(dá)到3000VDC絕緣電壓。

4、傳感器信號的高精度模擬量數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信及A/D轉(zhuǎn)換（4-20mA轉(zhuǎn)RS232/485）

型號：ISO4011

說明:ISO40xx系列產(chǎn)品實現(xiàn)傳感器和主機(jī)之間的信號采集，用以檢測模擬信號或控制遠(yuǎn)程設(shè)備（SCADA）。通過軟件的配置，可用于多種傳感器類型，包括模擬信號輸入/輸出和數(shù)字信號輸入/輸出（I/O）。ISO40xx系列產(chǎn)品可應(yīng)用在RS-232/485總線工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，溫度信號測量、監(jiān)視和控制，小信號的測量以及工業(yè)現(xiàn)場信號隔離及長線傳輸?shù)鹊取．a(chǎn)品包括電源隔離、信號隔離及線性化，A/D轉(zhuǎn)換和RS-485串行通信。

每個串口最多可接256只ISO40xx系列模塊，通訊方式采用ASCII碼、MODBUS通訊協(xié)議，其指令集兼容于ADAM模塊，波特率可由代碼設(shè)置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于計算機(jī)編程。

ISO40xx系列產(chǎn)品是基于單片機(jī)的智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)，所有的用戶設(shè)定的校準(zhǔn)值，報警上下限，地址，輸入范圍，波特率，數(shù)據(jù)格式，校驗和狀態(tài)等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM里。ISO40xx系列產(chǎn)品可以測量各種傳感器信號，包括熱電阻，熱電偶，應(yīng)變片等，具體選型請參看不同型號產(chǎn)品所支持的類型編碼。ISO40xx系列產(chǎn)品按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、制造，信號輸入/輸出/輔助電源之間3KV三隔離，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。工作溫度范圍-45℃～+85℃。

5、多路模擬信號采集隔離轉(zhuǎn)RS485/232輸出

型號：ISO4014

說明:ISO4014可實現(xiàn)四路模擬信號采集隔離轉(zhuǎn)RS485/232輸出，傳感器出來的0-5V/0-100mV等電壓信號或4-20mA/0-20mA電流信號輸入可以選擇使用，并且用戶可根據(jù)現(xiàn)場要求編程設(shè)置模塊地址、波特率等。其它功能與ISO4011產(chǎn)品相同。

6、ISOEM系列直流（電壓/電流）信號磁電隔離放大器

型號：ISOEM-A（U）-P-O

說明:ISOEM系列隔離放大器是一種磁電隔離的混合集成電路，該IC在同一芯片上集成了一個多隔離的DC/DC變換電源和一組磁電耦合的模擬信號隔離放大器，它采用磁電偶合的低成本方案，主要用于對EMC（電磁干擾）無特殊要求的場合。與光電隔離的產(chǎn)品相比，抗EMC（電磁干擾）能力較差，特殊使用場合應(yīng)注意增加電磁干擾抑制電路或采取屏蔽措施。輸入及輸出側(cè)寬爬電距離及內(nèi)部隔離措施使該芯片可達(dá)到5000VDC絕緣電壓。SunyuanISOEM系列產(chǎn)品使用非常方便，免零點和增益調(diào)節(jié)，無需外接調(diào)節(jié)電位器等任何元件，即可實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場信號的隔離轉(zhuǎn)換功能。產(chǎn)品有PCB板上焊接和標(biāo)準(zhǔn)DIN35導(dǎo)軌卡槽固定兩種安裝方式，導(dǎo)軌式安裝的可以實現(xiàn)模擬信號一進(jìn)二出、二進(jìn)二出的功能。0-5V/0-10V/0-75mV/0-2.5V/0-1mA/0-10mA/0-20mA/4-20mA等國際標(biāo)準(zhǔn)信號輸入/輸出標(biāo)準(zhǔn)的隔離信號。精度等級：0.1級、0.2級；全量程范圍內(nèi)極高的線性度（非線性度<0.1%），免零點和增益調(diào)節(jié)。備注：對EMC（電磁干擾）有特殊要求的場合（有大電流、高頻干擾信號的環(huán)境中），請使用ISOU-P-O或ISOA-P-O光電隔離系列的產(chǎn)品。

7、ISO系列模擬直流信號光電隔離放大器

型號：ISOA（U）-P-O

說明:ISO系列光電隔離放大器產(chǎn)品采用了直流信號模擬調(diào)制技術(shù)，而不是ISOEM系列磁電隔離產(chǎn)品所采用的信號載波技術(shù)。光電隔離放大器產(chǎn)品與磁電隔離的相比具有較強(qiáng)的抗EMC電磁干擾和高頻信號空間干擾特性。ISO系列模擬信號隔離放大器，是一種將輸入信號隔離放大、轉(zhuǎn)換成按比例輸出的直流信號混合集成電路。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在電力、遠(yuǎn)程監(jiān)控、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自控等需要電量隔離測控的行業(yè)。該IC在同一芯片上集成了一個磁電耦合DC/DC變換電源和一個模擬信號輸出的光電耦合隔離放大器。輸入及輸出側(cè)寬爬電距離及內(nèi)部隔離措施使該芯片可以實現(xiàn)信號輸入/輸出/輔助電源，3KVDC三隔離。SUNYUANISO系列產(chǎn)品使用非常方便，只需少量外部元件，即可實現(xiàn)信號長線無失真?zhèn)鬏敗?

8、4-20mA一路轉(zhuǎn)多路信號隔離放大低成本、小體積解決方案

型號：DIN1*2ISOA-P-O

說明:工業(yè)現(xiàn)場傳感器輸出的4-20mA信號，可以采用ISO系列隔離放大器來實現(xiàn)低成本、小體積信號一路轉(zhuǎn)多路(一進(jìn)二出、一進(jìn)四出、一進(jìn)八出等）的方案來實現(xiàn)。ISO系列隔離放大器是一種光電隔離或磁電隔離的混合集成電路，該IC在同一芯片上集成了一個多隔離的DC/DC變換電源和一組光電或磁電耦合的模擬信號隔離放大電路，每路電流信號輸出的帶載能力可達(dá)650歐姆。輸入及輸出側(cè)寬爬電距離及內(nèi)部隔離工藝措施使該系列的產(chǎn)品達(dá)到信號輸入/輸出/輔助電源3000V三隔離的功能。

采用磁電隔離方案的產(chǎn)品使用方便，無需進(jìn)行零點和增益調(diào)節(jié)，主要用于對EMC（電磁干擾）無特殊要求的場合。與光電隔離的產(chǎn)品相比，抗EMC（電磁干擾）能力較差，特殊使用場合應(yīng)注意增加電磁干擾抑制電路或采取屏蔽措施。

采用光電隔離方案的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)零點和增益的任意調(diào)節(jié)，以滿足工業(yè)現(xiàn)場傳感器信號源與單片機(jī)、PLC等控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集上的匹配。

9、Pt100熱電阻四線制隔離變送器

型號：ISOZ-W-P-O

說明:ISOZ-W-P-O系列隔離變送器是一種將熱電阻信號按溫度高低隔離轉(zhuǎn)換成與溫度成線性標(biāo)準(zhǔn)信號的混合集成電路。

該電路在同一芯片上集成了一組多路高隔離的DC/DC電源，幾個高性能的信號隔離器和熱電阻線性化、長線補(bǔ)償、干擾抑制電路，特別適用于Pt100熱電阻信號隔離轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號，溫度信號的變送與無失真遠(yuǎn)傳，工業(yè)現(xiàn)場PLC或DCS系統(tǒng)的溫度信號采集與隔離。

溫度信號隔離放大器使用非常方便，只需很少外部元件，即可實現(xiàn)Pt100熱電阻信號的隔離變送。并可以實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場溫度控制信號一進(jìn)兩出、一進(jìn)四出的功能。

10、真有效值（RMS）用于失真正弦波及方波、鋸齒波、梯形波等非正弦波信號的準(zhǔn)確測量。