安全栅基础及使用指南

1、什么是安全栅，什么是电阻式安全栅，什么是齐纳式安全栅。2、P+F安全栅KCD2-STC-1使用指南。...

之前，在懒虫工控QQ群，大家问到了安全栅的话题。随后小编就及时的发布了相关的文章。

本文主要包含：1、什么是安全栅，什么是电阻式安全栅，什么是齐纳式安全栅。

2、P+F安全栅KCD2-STC-1使用指南。

什么是安全栅？
安全栅是保证过程控制系统具有安全火花防爆性能的关键仪表。它必须安装在控制室内，作为控制室仪表及装置与现场仪表的关联设备，它一方面起信号传输作用；另一方面它还用于限制流入危险场所的能量。
目前使用的安全栅主要有电阻式、齐纳式、中继放大式和隔离式。

电阻式安全栅：
电阻式安全栅是利用电阻的限流作用，在出现事故时，把流入危险场所的能量限制在临界值一下来达到防爆的目的。如下图所示为V系列仪表的电阻式安全栅的线路原理图。图中300欧姆限流电阻就起安全栅的作用。



在实际使用时，还要考虑控制器的最大允许负载，由于负载的限制，控制器输出端的一个300欧姆限流电阻上并联两只二极管，正常输出时电流从二极管通过；故障时，当控制器输出高电位时二极管不导通，300欧姆电阻起限流作用达到防爆目的。图中250欧姆为转换电阻，将4-20mA的输入电流转换成1-5V的电压信号。

电阻式安全栅的特点：精确、可靠、小型、便宜，但防爆额定电压低，使用范围小。
齐纳式安全栅：
齐纳式安全栅是基于齐纳二极管的反向击穿性能而工作的，原理线路如下图所示。图中R、VDW1、VDW2和Ar在不同的电压下起保护作用。



1、当电源正常时，电压额定值为24V，最大为28V，齐纳二极管VDW1、VDW2截止，回路电流由变送器决定，在4-20mA范围内。此时若现场发生短路事故，由于R的存在，把短路电流限制在安全额定电流以下，确保安全。

2、当栅端电压V1高于安全额定电压V0，而低于放电管的放电电压VAr，即V0≤V1〈VAr时，齐纳二极管被击穿，使过流F1的电流增加。当这一电流增加到大于125mA时，快速熔断丝F1首先被熔断（熔断时间为µs级），立即把可能造成事故的高压与现场隔断。在F1熔断之前，VDW1、VDW2的稳压作用仍可保证危险场所的安全。
3、当V1≥VAr时，放电管Ar立即放电，将端电压降到极低的数值（10-20V以下），此时流过F2的电流迅速增加，当增加到1A的时候，F2被熔断，切断危险高压，保障生产安全。
在一般情况下，由于R的限流和两只齐纳二极管的稳压作用，危险侧的电流、电压波动就被限制住了，并不需要F1、F2经常熔断。
齐纳式安全栅体积小、重量轻、精度高、可靠性强、通用性大，价格也比隔离式安全栅便宜，而且防爆定额可以做的很高。但是作为这种安全栅的关键元件---快速熔断丝，它的制造十分困难，工艺和材料的要求都很高。



P+F安全栅KCD2-STC-1连接示意图如下：



首先从P+F安全栅型号名字上可以知道这个安全栅是非防爆的隔离式安全栅，一个通道的模拟量输入安全栅。

1、2端子接无源信号，即回路由安全栅供电；3、4号端子接有缘信号，即回路有第三方供电。
输出接5、6号端子，端子7作为5的备用端子；当回路电阻小于250欧姆的时候，输出接5、8号端子，从而确保HART信号的传输。
9、10号端子为安全栅供电端子。



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