图1  JUMPFLEX-检测转换模块

对安全可靠且经济的信号匹配要求是多方面的，并且需要有相应的解决方案。而这恰恰是模拟技术在工厂通信、流程控制和设备技术方面多年应用的强项。借助模拟检测数据采集可以降低企业的生产成本，从而提高机械设备的利用率。

模拟技术之所以在多年来的实践中能够获得成功的原因之一是其在电气隔离技术方面上的应用。普通的模拟电流信号为0~20mA或4~20mA，模拟电压信号为0~10V；这些模拟信号在工业环境中非常容易受到干扰。在这些电压、电流模拟信号应用过程中，会出现多种多样的问题，对生产流程造成了不利的影响，甚至妨碍正常的工作流程进行。因此，有必要采取技术措施避免虚假模拟信号给企业的生产带来巨大的干扰。为有效解决模拟信号的干扰，可采用能保障生产过程安全可靠、提高数据传送质量、改善调节回路工作质量的隔离放大模块。德国Wago公司研发生产的857系列信息转换模块JUMPFLEX（见图1）和隔离放大模块就是针对这一任务而专门研发设计的。其隔离放大模块有着四种基本功能：信号转换、信号放大、信号过滤，以及信号隔离。

信号转换是必要的，例如当信号采集传感器采集到的信号不能被控制系统直接处理时，就必须要对信号进行转换。此时，隔离放大模块就把传感器信号转换成控制系统可以识别的信号。它为使用者提供的典型应用如下：安装的传感器提供为4~20mA电流信号，控制系统所需的是0~10V的电压信号；这时就需要用隔离放大模块把4~20mA电流信号转换为0~10V的电压信号。

图2  857-400型分离放大模块中接地电路在无信号通过时断开，从而避免了检测电流引起的干扰

当导线长度较长，或负荷较大，此时必须对传递的信号进行放大。信号隔离模块所需的输入功率不大，但能输出很大功率的信号，这给用户带来了极大的方便：可不受地点远近的影响，检测传感器可安装在检测回路的始端，通过隔离放大模块得到功率强度较大的输出信号；也可以安装在检测回路的末端，利用输入功率较小的优点。

当信号传输距离较远，或工作环境比较恶劣，这时必须保证检测回路不受感应信号或者电容信号的干扰。这种情况下就需要在生产现场和控制系统之间进行信号过滤以保障信号的可靠传递。（见图3）控制系统需要处理的、但含有干扰信号的原始信号会通过JUMPFLEX隔离放大模块中输入端的内置过滤器而把干扰信号过滤掉，把过滤后的纯净信号传送到控制系统。此时，被过滤的干扰信号在哪一个频率波段中已不重要了（例如在使用变频器驱动时）。隔离放大模块有着DIP转换开关——低通滤波模块，能够安全过滤掉干扰信号。

很多时候，出现虚假模拟信号的主要原因是出现的电位差。随着信号传输距离的加大，接地电阻阻值也相应增大。因接地电阻引起的电位差可达200V。信号隔离可以有效地防止这种现象：857-400型JUMPFLEX隔离放大模块通过其信号隔离功能来避免这种接地电阻引起的电位差。

图3  JUMPFLEX分离放大模块中集成了过滤耦合来的高频干扰信号的功能

接地前的信号分离

接地电流回路会产生虚假的干扰信号：信号的特定部分不是来自模拟电路，而是由接地而产生的信号。在这种干扰下，从而得出了错误的信号判断结果。而信号输入端与输出端的电气隔离截断了这种接地电路，保证了准确的信号传递。由于电气转换操作，所以需要能量较小的高电压，以此保证可靠的工作。另外，输出端的控制系统也会因电气隔离而得到更好保护。

引起电位差的另一个原因是由于链式连接的检测回路。基准电压因多个信号回路的相互连接而被提高了。而在使用隔离放大模块后，这一问题便迎刃而解，因为电气隔离将不同基准电压的影响给排除了。在某种意义上来讲，857系列JUMPFLEX检测转换模块提供了一个稳固的设备安全解决方案，它在输入、输出和供电三个电路中利用2.5kV检测电压实现了电气隔离。JUMPFLEX检测转换模块在处理温度信号时同样也是利用2.5kV检测电压进行电气隔离。同时，它也能将温度传感器检测到的，例如–50~+300℃间温度信号数据转换为SPS可编程序控制器系统能够识别的4~20mA普通模拟信号。所使用的传感器和传感器的检测范围在电气隔离放大模块的工作中都没有影响。这些数值将根据具体的应用情况简单、快捷地利用DIP开关（或者在某些仪器中利用控制软件）进行配置，从而保证了与采集数据的生产流程有着最佳的性能配合。

模拟的检测数据转换器优化了控制系统与其控制的传感器、信号发射器之间的信号通信。利用德国Wago公司研发生产的JUMPFLEX检测转换器可以简单、简捷地解决信号转换、信号放大、信号过滤和信号分离的任务。无论所处理的信号是二进制数字信号、模拟信号，或是串口信号，它都能有效进行传递。应用包括了控制系统所能包含的范围。未来，各个应用领域中具创新性的解决方案将可以利用这种智能化、经济且准确的检测转换模块来实现。