開關量信號隔離器在鋼鐵廠除鱗系統的應用

安科瑞 耿敏花

　　摘要：在鋼鐵生產線中，軋制是其中一項重要的加工工藝。通過軋制將金屬坯料進行延展和定型，滿足不同行業的使用要求。在軋制前需要進行除鱗，除鱗系統是通過高壓水形成扇形水束，噴射到鋼坯表面將氧化鐵層剝離。高壓水由高壓氣水罐提供，在工作過程中需要保持一定的水位，所以其水位值是一項重要監測參數。使用信號隔離器傳輸液位開關輸出的開關量信號，可以有效避免大多數信號干擾，保證整個除鱗系統的穩定性。

　　關鍵詞：信號隔離器；開關量信號；除鱗系統；信號干擾

　　0：概述

　　鋼坯在軋制工藝之前，需要在加熱爐中進行加熱，令其軟化容易進行加工。但是在加熱過程中，鋼坯表面會形成氧化鐵層。如果不進行清除，鋼坯在軋制咬入時易打滑或者氧化鐵層被壓入軋件表面，冷卻后導致表面形成不規則凹陷。所以需要除鱗工序，在軋制之前將鋼坯表面的氧化鐵層清除掉，保證軋件質量。除鱗工藝主要由高壓氣水罐產生的高壓水束，噴射到鋼坯表面達到去除氧化鐵層的目的。為保證除鱗效果，高壓氣水罐內需要保持一定的壓力。當其中的水位低于設定值時需要及時補充水，使用浮球杠桿式液位開關可以滿足監測水位的需求，通過干接點信號傳輸到控制器，將水位是否達到設定值告知系統進行補充水動作。鋼鐵廠設備眾多，環境復雜，干接點信號也易受到各種電磁干擾影響，使用信號隔離器可以有效避免上述問題，提高系統穩定性。

　　1：開關量信號

　　常見的開關量輸出傳感器有液位開關、物位開關、溫度開關等。當測量的物理量未達到傳感器閾值時，傳感器輸出一種狀態，達到閾值后輸出另一種狀態，常見的表現形式為干接點開關的斷開與閉合狀態。通過電路與其相連，檢測開關是否閉合就能得知對應測量的物理量是否達到閾值。

　　雖然開關量信號只有兩個狀態值，并且兩個狀態值之間的差異性很大。但是也會不可避免受到電磁干擾影響，輕則導致信號傳輸錯誤，重則導致相關設備損壞。在許多工業場景中有大型機電設備，不可避免的成為主要干擾源并影響信號傳輸。如何保護相關設備并保證信號傳輸質量顯得尤為重要。

　　2：常用解決方法

　　電磁干擾信號通過傳感器的外接信號線耦合到正常信號上，導致后端控制器接收到異常信號，造成控制器采集數據錯誤，甚至有損壞設備的風險。解決上述問題，可以在傳感器與控制器之間安裝信號隔離器。

信號隔離器接入圖

　　開關量輸入信號隔離器通過光耦隔離的方式將傳感器的輸出信號經過隔離傳輸到控制器。傳感器與控制器之間形成電氣隔離，分別形成兩個獨立回路。若出現異常危險大能量信號，不能直接通過線纜到達控制器，保護控制器免受危險信號的影響。信號隔離器的輸入與輸出端口均有EMC防護電路，可以有效過濾疊加在正常信號上的干擾信號。

　　3：BM100開關量輸入信號隔離器

　　3.1概述

　　BM100開關量輸入信號繼電器輸出信號隔離器。接收干接點或NAMUR型接近開關信號，接收信號頻率≤10Hz，不能接收高頻信號。輸出繼電器(干接點信號)。繼電器外接電阻性負載，驅動能力有250V AC 2A或30V DC 2A，可以驅動部分小型設備。產品頂部有撥碼開關，可以根據需求令輸入與輸出同向邏輯或者是反向邏輯。同時具有故障檢測功能，檢測輸入的回路是否存在短路或斷路的情況。(NAMUR型接近開關信號可以直接使用，干接點信號需要在輸入端外接電阻實現)

　　摘要：在鋼鐵生產線中，軋制是其中一項重要的加工工藝。通過軋制將金屬坯料進行延展和定型，滿足不同行業的使用要求。在軋制前需要進行除鱗，除鱗系統是通過高壓水形成扇形水束，噴射到鋼坯表面將氧化鐵層剝離。高壓水由高壓氣水罐提供，在工作過程中需要保持一定的水位，所以其水位值是一項重要監測參數。使用信號隔離器傳輸液位開關輸出的開關量信號，可以有效避免大多數信號干擾，保證整個除鱗系統的穩定性。

　　關鍵詞：信號隔離器；開關量信號；除鱗系統；信號干擾

　　0：概述

　　鋼坯在軋制工藝之前，需要在加熱爐中進行加熱，令其軟化容易進行加工。但是在加熱過程中，鋼坯表面會形成氧化鐵層。如果不進行清除，鋼坯在軋制咬入時易打滑或者氧化鐵層被壓入軋件表面，冷卻后導致表面形成不規則凹陷。所以需要除鱗工序，在軋制之前將鋼坯表面的氧化鐵層清除掉，保證軋件質量。除鱗工藝主要由高壓氣水罐產生的高壓水束，噴射到鋼坯表面達到去除氧化鐵層的目的。為保證除鱗效果，高壓氣水罐內需要保持一定的壓力。當其中的水位低于設定值時需要及時補充水，使用浮球杠桿式液位開關可以滿足監測水位的需求，通過干接點信號傳輸到控制器，將水位是否達到設定值告知系統進行補充水動作。鋼鐵廠設備眾多，環境復雜，干接點信號也易受到各種電磁干擾影響，使用信號隔離器可以有效避免上述問題，提高系統穩定性。

　　1：開關量信號

　　常見的開關量輸出傳感器有液位開關、物位開關、溫度開關等。當測量的物理量未達到傳感器閾值時，傳感器輸出一種狀態，達到閾值后輸出另一種狀態，常見的表現形式為干接點開關的斷開與閉合狀態。通過電路與其相連，檢測開關是否閉合就能得知對應測量的物理量是否達到閾值。

　　雖然開關量信號只有兩個狀態值，并且兩個狀態值之間的差異性很大。但是也會不可避免受到電磁干擾影響，輕則導致信號傳輸錯誤，重則導致相關設備損壞。在許多工業場景中有大型機電設備，不可避免的成為主要干擾源并影響信號傳輸。如何保護相關設備并保證信號傳輸質量顯得尤為重要。

　　2：常用解決方法

　　電磁干擾信號通過傳感器的外接信號線耦合到正常信號上，導致后端控制器接收到異常信號，造成控制器采集數據錯誤，甚至有損壞設備的風險。解決上述問題，可以在傳感器與控制器之間安裝信號隔離器。

信號隔離器接入圖

　　開關量輸入信號隔離器通過光耦隔離的方式將傳感器的輸出信號經過隔離傳輸到控制器。傳感器與控制器之間形成電氣隔離，分別形成兩個獨立回路。若出現異常危險大能量信號，不能直接通過線纜到達控制器，保護控制器免受危險信號的影響。信號隔離器的輸入與輸出端口均有EMC防護電路，可以有效過濾疊加在正常信號上的干擾信號。

　　3：BM100開關量輸入信號隔離器

　　3.1概述

　　BM100開關量輸入信號繼電器輸出信號隔離器。接收干接點或NAMUR型接近開關信號，接收信號頻率≤10Hz，不能接收高頻信號。輸出繼電器(干接點信號)。繼電器外接電阻性負載，驅動能力有250V AC 2A或30V DC 2A，可以驅動部分小型設備。產品頂部有撥碼開關，可以根據需求令輸入與輸出同向邏輯或者是反向邏輯。同時具有故障檢測功能，檢測輸入的回路是否存在短路或斷路的情況。(NAMUR型接近開關信號可以直接使用，干接點信號需要在輸入端外接電阻實現)

BM100開關量輸入繼電器輸出信號隔離器接線圖

BM100系列開關量輸入信號隔離器外觀圖

　　3.2技術參數

　　4：結束語

　　開關量輸入繼電器輸出信號隔離器，通常使用在對開關頻率要求低，負載要求高的場景。其可以有效過濾大多數干擾信號，并保護相關設備不受危險大能量信號的危害。輸入支持干接點或NAMUR型接近開關信號，頂部有撥碼開關支持手動調整輸入與輸出同向或反向，以及輸入端電路是否進行短路或斷路檢測?？蛻艨梢愿鶕陨韺嶋H使用情況，進行選型與配置，保護相關系統正常穩定的運行。

　　參考文獻

　　[1]企業微電網設計與應用手冊.2020.6.

　　[2]李剛 吳秀杰.使用浮球杠桿式液位開關解決中型除鱗系統液位檢測問題.萊鋼科技,第2期(總第122期).

BM100開關量輸入繼電器輸出信號隔離器接線圖

BM100系列開關量輸入信號隔離器外觀圖

　　3.2技術參數

　　4：結束語

　　開關量輸入繼電器輸出信號隔離器，通常使用在對開關頻率要求低，負載要求高的場景。其可以有效過濾大多數干擾信號，并保護相關設備不受危險大能量信號的危害。輸入支持干接點或NAMUR型接近開關信號，頂部有撥碼開關支持手動調整輸入與輸出同向或反向，以及輸入端電路是否進行短路或斷路檢測?？蛻艨梢愿鶕陨韺嶋H使用情況，進行選型與配置，保護相關系統正常穩定的運行。

　　參考文獻

　　[1]企業微電網設計與應用手冊.2020.6.

　　[2]李剛 吳秀杰.使用浮球杠桿式液位開關解決中型除鱗系統液位檢測問題.萊鋼科技,第2期(總第122期).