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一般工业控制系统既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分。为了使两者之间既保持控制信号联系，又要隔绝电气方面的联系，即实行弱电和强电隔离，是保证系统工作稳定，设备与操作人员安全的重要措施。
电气隔离目的之一是从电路上把干扰源和易干扰的部分隔离开来，从而达到隔离现场干扰的目的。
一、信号隔离
信号的隔离目的之一是把引进的干扰通道切断，使测控装置与现场仅保持信号联系，不直接发生电的联系。工控装置与现场信号之间常用的隔离方式有光电隔离、脉冲变压器隔离、继电器隔离和布线隔离等。
1．光电隔离
光电隔离是由光电耦合器件来完成的。其输入端配置发光源，输出端配置受光器，输入和输出在电气上是完全隔离的。由于光电耦合器的输入阻抗（100Ω～1kΩ）与一般干扰源的阻抗（105～106Ω）相比较小，分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小，它所能提供的电流并不大，不易使半导体二极管发光。光电耦合器的隔离电阻很大（约1012Ω）、隔离电容很小（约几个pF），能阻止电路性耦合产生的电磁干扰，被控设备的各种干扰很难反馈到输入系统。
光电耦合器把输入信号与内部电路隔离开来，或者是把内部输出信号与外部电路隔离开来，如图1所示。开关量输入电路接入光电耦合器后，由于光电耦合器的隔离作用，使夹杂在输入开关量中的各种干扰脉冲都被挡在输入回路的一侧。由于光电耦合器不是将输入侧和输出侧的电信号进行直接耦合，而是以光为媒介进行耦合，具有较高的电气隔离和抗干扰能力。
目前，大多数光电耦合器件的隔离电压都在2.5kV以上，有些器件达到了8kV，既有高压大电流大功率光电耦合器件，又有高速高频光电耦合器件（频率高达10MHz）。常用的器件如4N25，其隔离电压为5.3kV；6N137，其隔离电压为3kV，频率在10MHz以上。
2．脉冲变压器隔离
脉冲变压器的匝数较少，一次绕组和二次绕组分别绕于铁氧体磁芯的两侧，这种工艺使得它的分布电容特小，仅为几个pF，可作为脉冲信号的隔离元件。脉冲变压器传递输入、输出脉冲信号时，不传递直流分量，PLC使用的数字量信号输入／输出的控制设备不要求传递直流分量，在工控系统中得到了广泛的应用。
图2是脉冲变压器的应用实例。电路的外部信号经RC滤波电路和双向稳压管抑制常模噪声干扰，输入脉冲变压器的一次侧。为了防止过高的对称信号击穿电路元件，脉冲变压器的二次侧输出电压被稳压管限幅后进入测控系统内部。一般地说，脉冲变压器的信号传递频率在1kHz～1MHz之间，新型的高频脉冲变压器的传递频率可达到10MHz。
3．继电器隔离
继电器的线圈和触点没有电气上的联系，可利用继电器的线圈接受信号，利用触点发送和输出控制信号，从而避免强电和弱电信号之间的直接接触，实现了抗干扰隔离。
图3是继电器输出隔离的实例示意图。在该电路中，通过继电器把低压直流与高压交流隔离开来，使高压交流侧的干扰无法进入低压直流侧。
4．布线隔离
将微弱信号电路与易产生噪声污染的电路分开布线，基本的要求是信号线路必须和强电控制线路、电源线路分开走线，相互间要保持一定的距离。配线时应区别分开交流线、直流稳压电源线、数字信号线、模拟信号线、感性负载驱动线等。配线间隔越大，配线越短，则噪声影响越小。实际设备的内外空间是有限的，配线间隔不可能太大，只要能维持低限度的间隔距离便可。
附表列出了信号线和动力线之间应保持的小间距。如果受环境条件的限制，信号线不能与高压线和动力线等离得足够远时，就得采用诸如信号线路接电容器等各种抑制电磁感应噪声的措施。
二、供电系统的隔离
采用1∶1隔离变压器供电是传统的抗干扰措施，对电网尖峰脉冲干扰有很好的效果。
图4是典型的隔离变压器原理图。它抗干扰的原理是一次侧对高频干扰呈现很高的阻抗，而位于一次、二次绕组之间的金属屏蔽层又阻隔了一、二次侧所产生的分布电容，一次绕组只有对屏蔽层的分布电容存在，高频干扰通过这个分布电容而被旁路入地。1∶1隔变效果的好坏，往往取决于屏蔽层的工艺。好选用0.2mm厚的纯铜板材，一次侧、二次侧各加一个屏蔽层。通常，一次侧的屏蔽层通过一个电容器与二次侧的屏蔽层接到一起，再接到二次侧的地上。也可以一次侧的屏蔽层接一次侧的地线，二次侧的屏蔽层接二次侧的地线。并且接地引线的截面积也要大一些好。1∶1隔变还有效地隔离了接地环路的共模干扰。
1．交流供电系统的隔离
由于交流电网中存在着大量的谐波、雷击浪涌、高频干扰等噪声，对由交流电源供电的控制装置和电子电气设备，都应采取抑制来自交流电源干扰的措施。采用电源隔离变压器，可以有效地抑制窜入交流电源中的噪声干扰。普通变压器却不能完全起到抗干扰的作用，这是因为，一次绕组和二次绕组之间是绝缘的，能够阻止一次侧的噪声电压、电流直接传输到二次侧，有隔离作用。由于分布电容（绕组与铁心之间、绕组之间、层匝之间和引线之间）的存在，交流电网中的噪声会通过分布电容耦合到二次侧。为了抑制噪声，必须在绕组间加屏蔽层，这样就能有效地抑制噪声，消除干扰，提高设备的电磁兼容性。
图5a、5b所示为不加屏蔽层和加屏蔽层的隔离变压器分布电容的情况。在图5a中，隔离变压器不加屏蔽层，C12是一次侧和二次侧之间的分布电容，在共模电压U1C的作用下，二次绕组所耦合的共模噪声电压为U2C，C2E是二次侧的对地电容，则从图可知二次侧的共模噪声电压U2C为：
U2C＝U1CC12／（C12＋C2E）
在图5b中，隔离变压器加屏蔽层，其中C10、C20分别代表一次侧和二次侧对屏蔽层的分布电容，ZE是屏蔽层的对地阻抗，C2E是二次侧的对地电容，则从图可知二次侧的共模噪声电压U2C为：
U2C＝〔U1CZE／（ZE＋1/jωC10）〕〔C2E/（C20＋C2E）〕
由于C2是屏蔽层的对地阻抗，在低频范围内，ZE<<（1/jωC10），U2C→0。采取屏蔽措施后，通过隔离变压器的共模噪声电压被大大地削弱了。
图6所示为交流电源抗干扰的综合方案。为了将测控系统和供电电网电源隔离开，消除因公共电阻引起的耦合，减少负载波动的影响，也为了安全，常常在电源变压器和低通滤波器之前增加一个1∶1的隔离变压器。
目前，国外已研制成功了专门抑制噪声的隔离变压器（简称NCT），这是一种绕组和变压器整体都有屏蔽层的多层屏蔽变压器。这类变压器的结构，铁心材料、形状及其线圈位置都比较特殊，它可以切断高频噪声漏磁通和绕组的交链，从而使差模噪声不易感应到二次侧，故这种变压器既能切断共模噪声电压，又能切断差模噪声电压，是比较理想的隔离变压器。
2．直流供电系统的隔离
当控制装置和电子电气设备的内部子系统之间需要相互隔离时，它们各自的直流供电电源间也应该相互隔离，其隔离方式如下：种是在交流侧使用隔离变压器，如图7a所示；第二种是使用直流电压隔离器（即DC／DC变换器），如图7b所示。
采用了电气隔离的措施以后，绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声的效果，使设备符合电磁兼容性的要求。
4倍福PAC在变流器中的应用
图3：倍福PAC在变流器中的应用框图
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4.1系统介绍
整个系统可以实现对变流器运行的全方位监控，其中以太网门接口用于连接风场集中控制站，交换机2可以实现与其他变流器的信息互联。触摸屏用于本地变流器状态信息的查看和设置，主控器通过Prifibus总线与变流器PLC，机舱PLC，低压PLC的连接，具体负责现场各点的模拟量与数字量的采集和控制。
4.2主控制器部分
作为现场总线的主站，负责系统的整体控制，主要由以下几部分组成
CX1020-0111：CPU模块，带以太网接口和USB/DVI接口。
CX1020-0002：电源模块。
CX1500-M310:现场总线主站
4.3变流器PLC部分
作为现场总线的从站，负责变流器功率控制电路模拟量和开关量的采集和控制，主要有以部分组成：
BK3150：现场总线耦合器。
KL9210：电源模块。
KL1104：数字量输入模块。
KL2134:数字量输出模块。
KL6904：数字量输出模块，安全端子。
KL1904：数字量输入模块，安全端子。
KL3404：模拟量输入模块。
KL4032：模拟量输出模块。
KL9010：总线末端模块。
4．4低压PLC部分
作为现场总线的从站，负责变流器低压电器部分（空气开关，断路器等）模拟量和开关量的采集和控制，在数字量与模拟量模块的数量上与变流器PLC有所区别。
图4：应用于PowerWinVert-A型风电变流器中的倍福PAC实物图
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5小结
BACKHOFFPAC系统已经在本公司研发的PowerWinVert-A型风电变流器中成功应用，并取得了良好的效果。随着自动化技术的发展，倍福的PAC一定会得到更加广泛的应用。
一、概述
拉丝机系统是一个对速度的控制要求非常高的一种机械设备，要求控制系统能够提供非常jingque、平滑的线速度。而用于拉金丝的拉丝机较普通的拉丝机要求更高。整个系统较复杂，控制设备多，各个电机之间要求很高的协调性。该系统采用4套伺服电机控制，而每套伺服之间均有实时数据交换，Kinco伺服支持的总线通讯能力完全可以满足各个轴之间的数据实时交互。
鉴于系统中要求快速的交互电机轴之间数据，为了确保排丝能够按照要求的算法快速计算出来轨迹并排丝到位，我们还充分利用了kinco伺服的内部firmware功能，通过驱动器自行计算，自行驱动电机排丝，极大省略了传统拉丝机控制系统通过控制器计算排丝位置再传输到驱动器造成的时间延误，确保了排丝延迟的小化，下面简单介绍下这套系统。
二、系统框图
三、工艺流程
1．未拉的金丝通过一个阻力装置（主要是一个夹板之类的东西，它用来提供一定的张力，也起到了防止线跳的作用），进入细拉槽；
2．进入细拉槽的金丝在细拉塔轮和微拉塔轮的多次拉制后（由粗变细），成为所需要的丝（两个塔轮间的隔板安放了一个磨具，这个磨具的形状是“〕”，即一边孔粗一边孔细）；
3．拉细后的丝经过滑差轮，这个轮的作用主要是保持恒定张力；
4．从滑差轮出来后的金丝经过测速论，测速轮的作用就是测出当前丝的线速度，用于反馈；
5．经过测速轮的金丝再经过一个中间环节，通过摆丝杆，后把丝卷绕到收卷轮上；
四、系统控制框架
框架图：
整个系统要求的控制难点主要有以下4个部分：
1. 放丝伺服的恒线速度控制；
2. 调节伺服的跟随控制；
3. 卷绕伺服的恒线速度（恒张力）控制，即要求卷绕伺服在半径不断增大的情况下保持与调节伺服的线速度相等；
4. 摆丝伺服的位置控制；
由于系统要求具有CANopen总线通讯能力，综合考虑了国内各厂家现有的CANopen控制器方案后，我们选择了施耐德的Twido系列PLC及CANopen模块。
五、控制方案介绍
1．“放丝伺服”的恒线速度控制
该伺服电机的控制采用带加减速的控制模式（Kinco伺服的速度3模式）来完成。对于该系统来说，要求主轴放丝电机能够大程度上抗干扰，并尽量在一个稳定的速度下运行，并且由于拉丝工艺的要求，必须确保在起到和停止时具备平滑的加减速功能。驱动器工作在速度3模式下，完全可以满足要求极其稳定的速度控制要求。
2．“调节伺服”的跟随控制
该伺服电机的控制采用跟随控制模式（-4模式）来完成。对该电机控制要求极高，其速度需要完全跟随放丝电机来运行，如果出现了较大偏差，金丝就会被拉断，而这对金丝拉制是绝不允许的！。Kinco伺服驱动器在“-4”模式下工作时，拥有非常jingque、灵敏的速度跟随性，不但可以满足严格的跟随要求，可以动态修改跟随齿轮比来实现线速度在±5%之间波动（确保张力）。
3．卷绕伺服的恒线速度（恒张力）控制
该电机的控制是整个系统的重中之重，要想绕出来的线平滑、不塌边，那么就要求卷绕电机的线速度与调节电机的线速度相等。而要实现恒线速度控制，必须通过一个反馈回路来检测实际的绕线轮的线速度，客户过去的系统采用张力杆来完成的，张力杆反馈回去的是个张力信号，张力杆还有个中间过渡环节，如果卷绕电机的线速度与调节电机的线速度相差比较大时，通过机械结构先行补偿，再加上电气补偿，这就相当于两个补偿环节，减小了断线的机率。这样的系统在目前很多拉丝机中使用。而当前这台拉丝机是专门用来拉金丝的，金丝表面要求很高的洁净度，需要尽量减少中间过度环节，客户取消了张力杆，而直接采用了测速轮来作为反馈回路。这样就增加了控制难道。
我们通过信号采集到测速轮的线速度，通过和调节轮的线速度进行比较后并通过我们的PID计算，终将计算结果补充到当前卷绕轮速度上去。除通过实时PID计算补充卷绕轮的转速外，在控制卷绕轮转速时，我们还通过计算绕线的层数做为计算的基础，从而确保了卷绕轮不会因为直径的不断增加而导致误差的增加。
4．摆丝伺服的位置控制
摆丝伺服的控制主要是保证绕制出来的线均匀的排列在线轴上，下图是要求的排丝效果图：
该电机控制的难点就在于换向部分，为了在换向处平滑过度，而不出现螺纹，电机在换向的时候要确保避免累加误差，由于Kinco伺服的定位模式，利用firmware内部计算，确保了定位在后一圈内完成。
六、结束语
目前该系统已经投产，且连续运行了约2个月时间，效果良好。拉制3丝（成品直径）的金丝时主轴速度可以达到400rpm，这比采用张力杆反馈回路的机器拉制的金丝直径提高了近5丝，速度快了近70rpm，且拉制出的金丝表面平整光滑，完全符合客户要求