我司做自動(dòng)化行業(yè)已經(jīng)10年，在德國(guó)、美國(guó)、上海、廣東都有自己的公司，專業(yè)從事進(jìn)口貿(mào)易行業(yè)。 今天解答難題，讓客戶認(rèn)識(shí)德國(guó)P+F倍加福旋轉(zhuǎn)編碼器如何使用 P+F安全柵（safety barrier），接在本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路之間。將供給本質(zhì)安全電路的電壓電流限制在一定安全范圍內(nèi)的裝置。 P+F安全柵又稱安全限能器，是本安系統(tǒng)中的重要組成部分。 P+F安全柵主要有齊納式P+F安全柵和隔離式P+F安全柵兩大類。 齊納式P+F安全柵的核心元件為齊納二極管，限流電阻及快速熔斷絲。 隔離式P+F安全柵不但有限能的功能，還有隔離功能，它主要由回路限能單元，信號(hào)和電源隔離單元、信號(hào)處理單元組成。 P+F安全柵的主要功能為限流限壓，保證現(xiàn)場(chǎng)儀表可得到的能量在安全范圍內(nèi)。 P+F安全柵又稱安全保持器。本安回路的安全接口，它能在安全區(qū)（本質(zhì)安全）和危險(xiǎn)區(qū)（非本質(zhì)安全）之間雙向傳遞電信號(hào)，并可限制因故障引起的危險(xiǎn)區(qū)向安全區(qū)的能量轉(zhuǎn)遞。一般P+F安全柵有齊納式和隔離式。 本安型P+F安全柵應(yīng)用在本安防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，它是安裝于安全場(chǎng)所并含有本安電路和非本安電路的裝置，電路中通過(guò)限流和限壓電路限制了送往現(xiàn)場(chǎng)本安回路的能量，從而防止非本安電路的危險(xiǎn)能量串入本安電路，它在本安防爆系統(tǒng)中稱為關(guān)聯(lián)設(shè)備，是本安系統(tǒng)的重要組成部分。 本安防爆系統(tǒng)關(guān)聯(lián)設(shè)備，是指安裝在安全場(chǎng)所，本安電氣設(shè)備與非本安電氣設(shè)備之間的相連的電氣設(shè)備。 由于P+F安全柵被設(shè)計(jì)為介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限制能量的接口，因此無(wú)論控制室設(shè)備處于正常或故障狀態(tài)，P+F安全柵都能確保通過(guò)它傳送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能量是本質(zhì)安全的。 中國(guó)國(guó)家儀器儀表防爆安全監(jiān)督站是中華人民共和國(guó)地區(qū)監(jiān)督生產(chǎn)安全防爆產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)，對(duì)本安型P+F安全柵產(chǎn)品有著嚴(yán)格、科學(xué)、詳細(xì)的規(guī)定，只有通過(guò)該監(jiān)督站認(rèn)證的企業(yè)及其所開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品才具備符合標(biāo)準(zhǔn)的安全性能，否則可能會(huì)給使用方的設(shè)備、人員和生產(chǎn)造成無(wú)可估量的損害。 齊納式P+F安全柵 電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對(duì)輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出到危險(xiǎn)區(qū)的能量。 1． 安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)，顯然這樣的要求是十分的苛刻并在實(shí)際工程應(yīng)用中難以保證。 3． 齊納式P+F安全柵對(duì)電源影響較大，同時(shí)也易因電源的波動(dòng)而造成齊納式P+F安全柵的損壞。 4．由于齊納式P+F安全柵的電路原理需要吸收輸入回路的能量，所以易造成輸出不穩(wěn)定。 隔離式P+F安全柵 采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價(jià)格較貴，但它性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益： 1．由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。 2．對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。 3．由于信號(hào)線路無(wú)需共地，使得檢測(cè)和控制回路信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。 4．隔離式P+F安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號(hào)處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號(hào)，這是齊納式P+F安全柵所無(wú)法做到的。 5．隔離式P+F安全柵可輸出兩路相互隔離的信號(hào)，以提供給使用同一信號(hào)源的兩臺(tái)設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號(hào)不互相干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。 因此，對(duì)比齊納式和隔離式P+F安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式P+F安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式P+F安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式P+F安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)一例外地采用了隔離式P+F安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式P+F安全柵已逐漸取代了齊納式P+F安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用. 本安設(shè)備標(biāo)志定義 其中：EX —防爆標(biāo)志 （ia）—防爆等級(jí) ⅡC —?dú)怏w組別 本公司產(chǎn)品防爆級(jí)別：EX（ia）ⅡC ① 隔離式P+F安全柵與齊納式P+F安全柵相比，雖然價(jià)格要高一些，但是它許多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)還是給用戶帶來(lái)許多方便，使越來(lái)越多用戶偏向的選擇隔離式P+F安全柵。 ②使用隔離式P+F安全柵，可以將危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)回路信號(hào)和安全區(qū)回路信號(hào)有效隔離。這樣本安自控系統(tǒng)不需要本安接地系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了本安防爆系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的施工。 ③ 使用隔離式P+F安全柵，大大增強(qiáng)了檢測(cè)和控制回路的抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性。 ④使用隔離式P+F安全柵，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表接地，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表為非隔離型的。 ⑤ 隔離式P+F安全柵有許多保護(hù)功能電路，意外損壞的可能性較小，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表帶電檢修，這樣可縮短工程開(kāi)車準(zhǔn)備時(shí)間和減少停車時(shí)間。 ⑥隔離式P+F安全柵有較強(qiáng)的信號(hào)處理能力。如開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)控制、mV、Pt100變?yōu)?～20mA等等。這樣給現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供了更大的方便、合理和有效。 ⑦ 當(dāng)用戶同時(shí)應(yīng)用DCS和ESD時(shí)，選用一進(jìn)二出的P+F安全柵，可以有效地將兩個(gè)系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)，避免系統(tǒng)之間互相影響。 ⑧回路供電隔離式P+F安全柵既保持有源隔離式P+F安全柵的優(yōu)點(diǎn)，又有齊納式P+F安全柵一樣的接線方便，不需要另外24V電源供電，特別適合配I/O卡直接供電的DCS系統(tǒng)。 齊納式P+F安全柵 齊納P+F安全柵的原理簡(jiǎn)單、電路實(shí)現(xiàn)容易，價(jià)格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應(yīng)用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應(yīng)用范圍，其原因如下： 1．安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)，并且該齊納式P+F安全柵的接地電阻必須小于1Ω，否則便失去防爆安全保護(hù)性能，顯然這樣的要求是十分苛刻并在實(shí)際工程應(yīng)用中難以保證。 2．要求來(lái)自危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)儀表必須是隔離型，否則通過(guò)齊納式P+F安全柵的接地端子與大地相接后信號(hào)無(wú)法正確傳送，并且由于信號(hào)接地，直接降低信號(hào)抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。 3．齊納式P+F安全柵對(duì)電源影響較大，同時(shí)也易因電源的波動(dòng)而造成齊納式P+F安全柵的損壞。 隔離式P+F安全柵齊納屏障為過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中的各種應(yīng)用提供節(jié)省成本的防爆保護(hù)。轉(zhuǎn)移到危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量被限制在不能點(diǎn)燃爆炸性環(huán)境的安全水平。
Pepperl+Fuchs 的 Z 系統(tǒng)齊納屏障直接安裝在 35 毫米 DIN 導(dǎo)軌上。通過(guò)附件，可以直接在 DIN 安裝導(dǎo)軌上進(jìn)行所需的接地。
快速安裝在 DIN 導(dǎo)軌上 與DIN導(dǎo)軌直接連接的接地 通過(guò)移除保險(xiǎn)絲分離場(chǎng)回路 Z 系統(tǒng)齊納屏障可提供高達(dá) 2 個(gè)通道/12.5 毫米寬度的高密度。帶有現(xiàn)場(chǎng)可更換熔斷器的變體提供了一種方便的方法來(lái)斷開(kāi)或打開(kāi)儀器回路，而不會(huì)干擾接線，從而使調(diào)試和維護(hù)操作更加容易。 P+F安全柵的主要功能就是限制安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能量進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所，及限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓和電流。齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。 與齊納P+F安全柵相比，隔離式P+F安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號(hào)處理單元三部分組成，基本功能電路如圖2所示。回路限能單元為P+F安全柵的核心部分。此外，輔助有用于驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的回路供電電路和用于儀表信號(hào)采集的檢測(cè)電路。信號(hào)處理單元?jiǎng)t根據(jù)P+F安全柵的功能要求進(jìn)行信號(hào)處理。 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般需要采用兩線制傳輸方式的配電器，既要為諸如壓力變送器等一次儀表提供24V 配電電源，同時(shí)又要對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行采集、放大、運(yùn)算、和進(jìn)行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號(hào)，供后面的二次儀表或其它儀表使用。但一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不但需要兩線制傳輸，既提供配電電源又有信號(hào)隔離功能，同時(shí)還需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止電源高壓與信號(hào)之間的混觸，利用電流、電壓雙重化限制回路，把進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量限制在安全定額以下的具有特殊功能的配電器—P+F安全柵。 隔離式P+F安全柵，基本有檢測(cè)端P+F安全柵和操作端P+F安全柵兩種類型。檢測(cè)端P+F安全柵與兩線制變送器配套使用；操作端P+F安全柵與電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門(mén)配套使用。也有信號(hào)輸入等類型隔離式P+F安全柵。 由于隔離式P+F安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，不僅能防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)，提高系統(tǒng)的本安防爆性能，而且還增加了系統(tǒng)的抗干擾能力，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 24VDC 電源經(jīng)DC-AC-DC變換后，輸出模塊電路所需要的多種電壓。 檢測(cè)端隔離式P+F安全柵的原理是：模塊電路將通過(guò)本安能量限制電路輸入的電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?.2-1VDC后，送入模塊內(nèi)進(jìn)行采集、放大、運(yùn)算和進(jìn)行抗干擾處理后，再經(jīng)變壓器調(diào)制成輸出隔離的電流和電壓信號(hào)，供后面的二次儀表或其它儀表使用。模塊還需輸出一個(gè)隔離的18.5∽28.5VDC電壓，通過(guò)本安能量限制電路做為供給兩線制變送器的工作電壓。本安能量限制電路能限制大電流或高電壓的危險(xiǎn)信號(hào)竄入危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 操作端隔離式P+F安全柵的原理是：將調(diào)節(jié)器或操作器輸出的4-20mA DC信號(hào)隔離后再輸出4-20mA DC 的信號(hào)，通過(guò)本安能量限制電路供給電氣轉(zhuǎn)換器或現(xiàn)場(chǎng)的電氣閥門(mén)定位器使用。
|
