开关量信号隔离器在钢铁厂除鳞系统的应用

 摘要：在钢铁生产线中，轧制是其中一项重要的加工工艺。通过轧制将金属坯料进行延展和定型，满足不同行业的使用要求。在轧制前需要进行除鳞，除鳞系统是通过高压水形成扇形水束，喷射到钢坯表面将氧化铁层剥离。高压水由高压气水罐提供，在工作过程中需要保持一定的水位，所以其水位值是一项重要监测参数。使用信号隔离器传输液位开关输出的开关量信号，可以有效避免大多数信号干扰，保证整个除鳞系统的稳定性。

关键词：信号隔离器；开关量信号；除鳞系统；信号干扰

0：概述

钢坯在轧制工艺之前，需要在加热炉中进行加热，令其软化容易进行加工。但是在加热过程中，钢坯表面会形成氧化铁层。如果不进行清除，钢坯在轧制咬入时易打滑或者氧化铁层被压入轧件表面，冷却后导致表面形成不规则凹陷。所以需要除鳞工序，在轧制之前将钢坯表面的氧化铁层清除掉，保证轧件质量。除鳞工艺主要由高压气水罐产生的高压水束，喷射到钢坯表面达到去除氧化铁层的目的。为保证除鳞效果，高压气水罐内需要保持一定的压力。当其中的水位低于设定值时需要及时补充水，使用浮球杠杆式液位开关可以满足监测水位的需求，通过干接点信号传输到控制器，将水位是否达到设定值告知系统进行补充水动作。钢铁厂设备众多，环境复杂，干接点信号也易受到各种电磁干扰影响，使用信号隔离器可以有效避免上述问题，提高系统稳定性。

1：开关量信号 

常见的开关量输出传感器有液位开关、物位开关、温度开关等。当测量的物理量未达到传感器阈值时，传感器输出一种状态，达到阈值后输出另一种状态，常见的表现形式为干接点开关的断开与闭合状态。通过电路与其相连，检测开关是否闭合就能得知对应测量的物理量是否达到阈值。

虽然开关量信号只有两个状态值，并且两个状态值之间的差异性很大。但是也会不可避免受到电磁干扰影响，轻则导致信号传输错误，重则导致相关设备损坏。在许多工业场景中有大型机电设备，不可避免的成为主要干扰源并影响信号传输。如何保护相关设备并保证信号传输质量显得尤为重要。

2：常用解决方法

电磁干扰信号通过传感器的外接信号线耦合到正常信号上，导致后端控制器接收到异常信号，造成控制器采集数据错误，甚至有损坏设备的风险。解决上述问题，可以在传感器与控制器之间安装信号隔离器。

                                     信号隔离器接入图

开关量输入信号隔离器通过光耦隔离的方式将传感器的输出信号经过隔离传输到控制器。传感器与控制器之间形成电气隔离，分别形成两个独立回路。若出现异常危险大能量信号，不能直接通过线缆到达控制器，保护控制器免受危险信号的影响。信号隔离器的输入与输出端口均有EMC防护电路，可以有效过滤叠加在正常信号上的干扰信号。

3：BM100开关量输入信号隔离器

3.1概述

BM100开关量输入信号继电器输出信号隔离器。接收干接点或NAMUR型接近开关信号，接收信号频率≤10Hz，不能接收高频信号。输出继电器(干接点信号)。继电器外接电阻性负载，驱动能力有250V AC 2A或30V DC 2A，可以驱动部分小型设备。产品顶部有拨码开关，可以根据需求令输入与输出同向逻辑或者是反向逻辑。同时具有故障检测功能，检测输入的回路是否存在短路或断路的情况。(NAMUR型接近开关信号可以直接使用，干接点信号需要在输入端外接电阻实现)

BM100开关量输入继电器输出信号隔离器接线图