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SCADA(數據采集與監視控制)系統中，各類傳感器信號隔離轉換專用IC選型參考 
(發布日期：2009-9-1 16:00:11) 來源：
 
   
SCADA(數據采集與監視控制)系統中，各類傳感器信號隔離轉換專用IC選型參考
SCADA中各類傳感器信號隔離轉換專用IC選型參考：ISO系列、ISO EM系列隔離放大器
　SCADA系統概述
　　SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統，即數據采集與監視控制系統。SCADA系統的應用領域很廣，它可以應用于電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統以及電氣化鐵道上又稱遠動系統。
　　SCADA系統是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。
　　由于各個應用領域對SCADA的要求不同，所以不同應用領域的SCADA系統發展也不完全相同。
　　在電力系統中，SCADA系統應用最為廣泛，技術發展也最為成熟。它作為能量管理系統（EMS系統）的一個最主要的子系統，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態等優勢，現已經成為電力調度不可缺少的工具。它對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益，減輕調度員的負擔，實現電力調度自動化與現代化，提高調度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。
　　SCADA在鐵道電氣化遠動系統上的應用較早，在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運輸的調度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化SCADA系統的發展過程中，隨著計算機的發展，不同時期有不同的產品，同時我國也從國外引進了大量的SCADA產品與設備，這些都帶動了鐵道電氣化遠動系統向更高的目標發展。
　　SCADA系統發展歷程
　　SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系統，全名為數據采集與監視控制系統。SCADA系統自誕生之日起就與計算機技術的發展緊密相關。SCADA系統發展到今天已經經歷了三代。
　　第一代是基于專用計算機和專用操作系統的SCADA系統，如電力自動化研究院為華北電網開發的SD176系統以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動系統所設計的H-80M系統。這一階段是從計算機運用到SCADA系統時開始到70年代。
　　第二代是80年代基于通用計算機的SCADA系統，在第二代中，廣泛采用VAX等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統一般是通用的UNIX操作系統。在這一階段，SCADA系統在電網調度自動化中與經濟運行分析，自動發電控制（AGC）以及網絡分析結合到一起構成了EMS系統（能量管理系統）。第一代與第二代SCADA系統的共同特點是基于集中式計算機系統，并且系統不具有開放性，因而系統維護，升級以及與其它聯網構成很大困難。
　　90年代按照開放的原則，基于分布式計算機網絡以及關系數據庫技術的能夠實現大范圍聯網的EMS/SCADA系統稱為第三代。這一階段是我國SCADA/EMS系統發展最快的階段，各種最新的計算機技術都匯集進SCADA/EMS系統中。這一階段也是我國對電力系統自動化以及電網建設投資最大的時期，國家計劃未來三年內投資2700億元改造城鄉電網可見國家對電力系統自動化以及電網建設的重視程度。
　　第四代SCADA/EMS系統的基礎條件已經或即將具備，預計將與21世紀初誕生。該系統的主要特征是采用Internet技術、面向對象技術、神經網絡技術以及JAVA技術等技術，繼續擴大SCADA/EMS系統與其它系統的集成，綜合安全經濟運行以及商業化運營的需要。
　　SCADA系統在電氣化鐵道遠動系統的應用技術上已經取得突破性進展，應用上也有迅猛的發展。由于電氣化鐵道與電力系統有著不同的特點，在SCADA系統的發展上與電力系統的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠動系統上已經成熟的產品有HY200微機遠動系統以及由西南交通大學開發的DWY微機遠動系統等。這些系統性能可靠、功能強大，在保證電氣化鐵道供電安全，提高供電質量上起到了重要的作用，對SCADA系統在鐵道電氣化上的應用功不可沒。
　　SCADA系統發展瞻望
　　SCADA系統在不斷完善，不斷發展，其技術進步一刻也沒有停止過。當今，隨著電力系統以及鐵道電氣化系統對SCADA系統需求的提高以及計算機技術的發展，為SCADA系統提出新的要求，概括地說，有以下幾點：
　　SCADA/EMS系統與其它系統的廣泛集成
　　SCADA系統是電力系統自動化的實時數據源，為EMS系統提供大量的實時數據。同時在模擬培訓系統，MIS系統等系統中都需要用到電網實時數據，而沒有這個電網實時數據信息，所有其它系統都成為“無源之水”。所以在這今十年來，SCADA系統如何與其它非實時系統的連接成為SCADA研究的重要課題；現在在SCADA系統已經成功地實現與DTS(調度員模擬培訓系統)、 企業MIS系統的連接。SCADA系統與電能量計量系統，地理信息系統、水調度自動化系統、調度生產自動化系統以及辦公自動化系統的集成成為SCADA系統的一個發展方向。
　　變電所綜合自動化
　　以RTU、微機保護裝置為核心，將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入計算機系統，取代傳統的控制保護屏，能夠降低變電所的占地面積和設備投資，提高二次系統的可靠性。變電所的綜合自動化已經成為有關方面的研究課題，我國東方電子等公司已經推出相應的產品，但在鐵道電氣化上還處于研究階段。　
　　專家系統、模糊決策、神經網絡等新技術研究與應用
　　利用這些新技術模擬電網的各種運行狀態，并開發出調度輔助軟件和管理決策軟件，由專家系統根據不同的實際情況推理出最優化的運行方式或出來故障的方法，以達到合理、經濟地進行電網電力調度，提高運輸效率的目的。
面向對象技術、Internet技術、及JAVA技術的應用
　　面向對象技術(OOT)是網絡數據庫設計、市場模型設計和電力系統分析軟件設計的合適工具，將面向對象技術(OOT)運用于SCADA/EMS系統是發展趨勢。
　　隨著Internet技術的發展，瀏覽器界面已經成為計算機桌面的基本平臺，將瀏覽器技術運用于SCADA/EMS系統，將瀏覽器界面作為電網調度自動化系統的人機界面，對擴大實時系統的應用范圍，減少維護工作量非常有利；在新一代的SCADA/EMS系統中，傳統的MMI界面將保留，主要供調度員使用，新增設的Web服務器供非實時用戶瀏覽，以后將逐漸統一為一種人機界面。
　　JAVA語言綜合了面向對象技術和Internet技術，將編譯和解釋有機結合，嚴格實現了面向對象的四大特性：封裝性、多態性、繼承性、動態聯編，并在多線程支持和安全性上優于C++，以及其它諸多特性，JAVA技術將導致EMS/SCADA系統的一場革命。

數據采集與監視控制系統(SCADA)中，各類型傳感器信號隔離、放大、轉換IC選型參考
　　SCADA系統要實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，就要把現場的壓力、溫度、濕度、流量、速度、液位、位移等傳感器感應的信號進行采集、隔離轉換處理。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，對隔離放大器產品的功能選擇和匹配上也不相同。
現場各種類型傳感器信號隔離放大、變換應用舉例：
1、傳感器兩線制4-20mA輸出信號的隔離和調理
1.1 兩線制4-20mA 電流環路 隔離器
　　型號：ISO 4-20mA
　　說明: ISO 4-20mA電流環隔離器是單片兩線制隔離接口芯片，該IC內部包含有電流信號調制解調電路、信號耦合隔離變換電路等。很小的輸入等效電阻，使該IC的輸入電壓達到超寬范圍（7.5—32V），以滿足用戶無需外接電源而實現信號遠距離、無失真傳輸的需要。內部的陶瓷基板、印刷電阻工藝及新技術隔離措施使器件能達到3KVAC絕緣電壓和工業級寬溫度、潮濕、震動的現場惡劣環境要求。ISO 4-20mA系列產品使用非常方便無需外接任何元件即可實現4-20mA電流環隔離功能。
詳細技術資料：http://www.sun-yuan.com/download/200811318564877700.pdf

1.2 兩線制4-20mA 隔離配電器
　　型號：ISO 4-20mA-F
　　說明: ISO 4-20mA-F是一種兩線制4-20mA 信號環路式隔離配電器，具有節能、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、遠傳、隔離等功能。該IC輸出是針對24VDC和取樣電阻（負載電阻）相串聯的二線制供電回路（現場防爆功能）來設計的，同當前流行的模擬量輸入接口板（上位機）、PLC、DCS或其他儀表的模擬量輸入端口相匹配，ISO 4-20mA-F產品在使用時，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、工控機來控制，當需要采集數據時就給傳感器加電，不需要時可以關斷電源和信號，從而實現節能、防爆的功能，同時可實現現場多點數據采集和控制，也可以延長傳感器的使用壽命。ISO 4-20mA-F使用非常方便，無需外接任何器件，即可實現4-20mA信號的隔離、傳輸和變送功能。
詳細技術資料：http://www.sun-yuan.com/download/20081132014432704.pdf

1.3 兩線制4-20mA 隔離調理器
　　型號：ISO 4-20mA-P
　　說明: ISO 4-20mA-P是一種兩線制4-20mA 信號隔離調理器，可以將傳感器的有源信號轉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（負載電阻）相串聯的二線制供電（現場防爆）回路來設計的，同當前流行的模擬量輸入接口板（上位機）、PLC、DCS或其他儀表的模擬量輸入端口相匹配。 ISO 4-20mA-P產品使用非常方便，只需外接一個50KΩ的多圈電位器進行ADJ校正，即可實現有源信號轉換成無源信號隔離、傳輸和變送功能或信號的一進二出、二進二出等變換功能。
詳細技術資料：http://www.sun-yuan.com/download/20081132041911658.pdf

1.4 兩線制4-20mA　隔離變送器
　　型號：ISO 1003
　　說明: ISO 1003是專為兩線制熱電阻傳感器設計的信號隔離變送器。該芯片內部包含有一個電流信號調制電路，光電耦合隔離變換電路及解調電路。 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基準電源，輸入信號的電壓為0-0.8V，相對應輸入側信號路中電流的變化。輸入及輸出側寬爬電距離及內部特殊絕緣的隔離措施使該芯片可達到3000VDC絕緣電壓。
詳細技術資料：http://www.sun-yuan.com/download/20081132115643697.pdf


2、傳感器信號的高精度模擬量數據采集、監控、通信及A/D轉換（4-20mA轉RS232/485）
　 型號：ISO 4011
　 說明: ISO 40xx系列產品實現傳感器和主機之間的信號采集，用以檢測模擬信號或控制遠程設備（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/輸出和數字信號輸入/輸出（I/O）。ISO 40xx系列產品可應用在 RS-232/485總線工業自動化控制系統，溫度信號測量、監視和控制，小信號的測量以及工業現場信號隔離及長線傳輸等等。產品包括電源隔離、信號隔離及線性化，A/D轉換和RS-485串行通信。每個串口最多可接256只 ISO 40xx系列模塊，通訊方式采用ASCII碼、MODBUS通訊協議，其指令集兼容于ADAM模塊，波特率可由代碼設置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于計算機編程。
　 ISO 40xx系列產品是基于單片機的智能監測和控制系統，所有的用戶設定的校準值，報警上下限，地址，輸入范圍，波特率，數據格式，校驗和狀態等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM里。ISO 40xx系列產品可以測量各種傳感器信號，包括熱電阻，熱電偶，應變片等，具體選型請參看不同型號產品所支持的類型編碼。ISO 40xx系列產品按工業標準設計、制造，信號輸入 / 輸出 / 輔助電源之間3KV三隔離，抗干擾能力強，可靠性高。工作溫度范圍- 45℃～+85℃。
詳細技術資料：http://www.sun-yuan.com/download/200862718283054112.pdf

3、對于傳感器失真正弦波及方波、鋸齒波、梯形波、階梯波等非正弦波信號的準確測量。
　 型號：ISO – RMS - P- O
　 說明: ISO RMS系列真有效值（RMS）信號隔離放大器，主要用于失真正弦波信號，以及方波、矩形波、三角波、鋸齒波、梯形波、階梯波等非正弦波信號的精確測量。普通直流電壓表只能測量直流電壓信號，而測量交流信號必須增加AC/DC轉換電路。這種電路是按照標準的正弦波平均值與有效值的關系(VRMS=1.111Vp)來定義的，因此這類儀表只能測量標準無失真的正弦波電壓值。對于正弦波失真的交流電壓信號，這類儀表測量就會出現誤差，而使用這類儀表測量方波、矩形波、三角波、鋸齒波、梯形波、階梯波等非正弦波信號的偏差更大，檢測結果與信號的實際值不相符。運用真有效值數字儀表可準確測量各種波形的有效值，滿足現代電子測量控制的需要。
　　　真有效值儀表的的核心器件是TRMS信號隔離放大器模塊。TRMS模塊是以單片TRMS／DC轉換器為核心并采用了全新的D-S計算技術，配置高精度信號隔離放大器構成的。ISO系列真有效值隔離放大器產品具有集成度高、功能完善、外圍元件少、電路連接簡單、電性能指標容易保證等諸多優點，使用這種模塊能準確、實時測量各種信號波形的有效值，無須考慮波形參數和失真。
詳細技術資料：
http://www.sun-yuan.com/download/2008111012434760203.pdf
 
深圳市順源科技有限公司(市場部）
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