过程控制及仪表装置第五章.ppt

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1、第5章辅助仪表知识目标：掌握安全栅和信号分配器的作用及使用方法了解变频器在过程控制系统中的应用方案掌握电源箱、电源分配器的使用方法技能目标：能运用安全栅和本安仪表构成安全火花防爆系统能完成实际控制系统供电和信号连接第5章辅助仪表5.1安全栅5.2信号分配器5.3变频调速器5.4电源箱及电源分配器5.1安全栅安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表，安装在控制室内，是控制室仪表和现场仪表之间的关联设备。其作用是：系统正常时保证信号的正常传输；故障时限制进入危险场所的能量，确保系统的安全火花性能。目前常用的安全栅有：齐纳式安全栅和变压器隔离式安全栅

2、。安全栅的品种:一、齐纳式安全栅1.齐纳式安全栅的工作原理齐纳安全栅是基于齐纳二极管反向击穿特性工作的。由限压电路,限流电路和熔断器三部分组成。其原理电路如图所示：图中R为限流电阻，VZ1、VZ2为齐纳二极管，FU为快速熔断器。齐纳式安全栅原理图系统正常工作时，安全侧电压U1低于齐纳二极管的击穿电压U0，齐纳二极管截止，安全栅不影响正常的工作电流。但现场发生事故，如短路，利用电阻R进行限流，避免进入危险场所的电流过大；当安全侧电压U1高于齐纳二极管的击穿电压U0时，齐纳二极管击穿，进入危险场所的电压被限制在U0上，同时安全侧电流急剧增大，快速

3、熔断器FU很快熔断，从而将可能造成危险的高电压立即和现场断开，保证了现场的安全。并联两个齐纳二极管是增加安全栅的可靠性。齐纳式安全栅的工作原理齐纳安全栅优点是采用的器件非常少，体积小，价格便宜;缺点是齐纳式安全栅必须本安接地，且接地电阻必须小于1Ω；危险侧本安仪表必须是隔离型的；齐纳安全栅对供电电源电压响应非常大，电源电压的波动可能会引起齐纳二极管的电流泄漏，从而引起信号的误差或者发出错误电平，严重时会使快速熔断器烧断。齐纳式安全栅的优缺点图中24VDC的电源一方面通过安全栅向二线制变送器供电，同时将二线制变送器产生的4-20mADC的信号传

4、送过来，由250Ω精确电阻转换为1-5VDC的电压信号送显示仪表或控制器，当然变送器传送来的信号也可通过信号分配器,其输出的多路信号可分别送显示仪表和调节仪表。二线制变送器和齐纳安全栅的连用齐纳安全栅和电气转换器的连用控制器的输出往往送给电气转换器或电气阀门定位器，由气动执行器实现对被控对象的调节。由于控制器的输出方式不同,和安全栅有两种不同的连接方法。发射极输出型的控制器可以和安全栅共地,故可采用单通道保护的安全栅；而集电极输出型的控制器，它的两个输出端都不接地，故需采用双通道齐纳安全栅。二、变压器隔离式安全栅变压器隔离式安全栅利用变压器或

5、电流互感器将供电电源、信号输入端和信号输出端进行电气隔离，同时通过电子电路(限能器)限制进入危险场所的能量。变压器隔离式安全栅分为检测端安全栅（输入式安全栅）和操作端安全栅（输出式安全栅）两种。1.检测端安全栅的作用(一)检测端安全栅（1）把来自现场变送器的4～20mADC电流经隔离变压器1:1地转换成1～5VDC信号或4～20mADC信号输出至控制室仪表（计算机）。（2）为现场两线制变送器提供24VDC直流电源（3）利用限流、限压电路使得任何情况下送往危险场所的电压不超过30VDC、电流不超过30mADC，从而保证了危险场所的安全。2.检测

6、端安全栅的构成原理(1)外型结构(2)输入输出特性(3)结构组成及工作原理IiVo24VDC125678输入端输出端Io4~20mA1~5V4~20mA有六部分组成：1.直流-交流变换器2.整流滤波电路Ⅰ3.整流滤波电路Ⅱ4.电流电压限制电路5.隔离变压器6.共基极放大电路现场变送器调节器T124VDC电流电压限制电路共基极放大电路DC/AC交直流变换器计算机整流滤波电路Ⅰ隔离变压器整流滤波电路Ⅱe0e1e2IiVOABU-I1~5V4~20mA+--+-+VC5VC3调制器解调器隔离电源变压器T2输入端输出端结构组成①DC/AC/DC交换器

7、：实现“隔离供电”它是一个磁耦合对称推挽式多潜振荡器24DC→eo→e1、e2方波，（8KHz）②整流滤波与输入调制电路e1→D5-8→C3→Vc3→为（解调）输出电路提供电源e2→D10-D13→C5→Vc5→限压限流电路电源e2→D10、D11，D14、D15（开关）→Ii→eT21、eT22→ei1.2e2→D10-D15→Vc7→为现场变送器提供24VDC电源工作原理③共基解调放大与输出（解调）回路将ei1、2→I04～20mAV01-5VDCW2—调零④晶体管限压限流电路（限能器）☆作用：对到现场的能量进行限制，（限压、限流）☆过压

8、保护（限压作用）：正常时：DW1不导通；BG7截止；BG8饱和导通；VAB=VC7=24V过压时：DW1导通BG7饱和导通；BG8截止；VAB=0☆过流保护（限流作