一、隔離器介紹

　　隔離器是一種采用線性光耦隔離原理，將輸入信號進行轉換輸出。輸入，輸出和工作電源三者相互隔離，特別適合與需要電隔離的設備儀表配用。隔離器又名信號隔離器，是工業(yè)控制系統(tǒng)中重要組成部分。

　　隔離器的作用原理：

　　系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因

　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種自動化儀表、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構，它們之間的信號傳輸既有微弱到毫伏級、微安級的小信號，又有幾十伏，甚至數(shù)千伏、數(shù)百安培的大信號；既有低頻直流信號，也有高頻脈沖信號等等，構成系統(tǒng)后往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設備之間信號傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。出現(xiàn)這種情況除了每個儀表、設備本身的性能原因如抗電磁干擾影響外，還有一個十分重要的因素就是由于儀表和設備之間的信號參考點之間存在電勢差，因而形成“接地環(huán)路”造成信號傳輸過程中失真。因此，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運行，“接地環(huán)路”問題是在系統(tǒng)信號處理過程中必須解決的問題。［1］

　　解決“接地環(huán)路”的方法

　　根據(jù)理論和實踐分析，有三種解決方案：

　　第一種方案：所有現(xiàn)場設備不接地，使所有過程環(huán)路只有一個接地點，不能形成回路，這種方法看似簡單，但在實際應用中往往很難實現(xiàn)，因為某些設備要求必須接地才能保證測量精度或確保人身安全，某些設備可能因為長期遭到腐蝕和磨損后或氣候影響而形成新的接地點。

　　第二種方案：使兩接地點的電勢相同，但由于接地點的電阻受地質(zhì)條件及氣候變化等眾多因素的影響，這種方案其實在實際中無法完全做到。

　　第三種方案：在各個過程環(huán)路中使用信號隔離方法，斷開過程環(huán)路，同時又不影響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決接地環(huán)路問題。

　　隔離器技術參數(shù)：

　　系統(tǒng)傳輸準確度：±0.2%×F·S

　　溫度漂移：≤0.005%F·S/℃

　　工作溫度：工業(yè)級標準-10～+55℃

　　輸入阻抗：電流：100Ω；電壓：500KV

　　電流輸出允許外接的負載阻抗：4-20mA輸出時0～500Ω；0-10mA輸出時0～1KΩ

　　電磁兼容：符合IEC61000-4-4：1995中所規(guī)定的第四類（惡劣工業(yè)現(xiàn)場）環(huán)境對產(chǎn)品的抗電磁干擾要求

　　輸入/輸出/電源/通訊/雙路間絕緣強度：≥1500AAC

　　儲運環(huán)境溫度：-40～+80℃

　　相對濕度：10-90%RH（40℃時）

　　供電電源：交流：AC95～265V

　　直流：DC12V～32V（反接保護）

　　輸入功率：0.9～1.8W（與型號有關，詳見本手冊附錄中關于輸入功率的計算方法）

　　通訊接口：RS232或RS485，MODBUS軟件協(xié)議（選配）。

　　外形尺寸：寬×高×深：22.5×100×115mm

　　二、安全柵介紹

　　安全柵又稱安全限能器，是本安系統(tǒng)中的重要組成部分。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。

　　安全柵工作原理：

　　1.齊納式安全柵

　　齊納安全柵原理示意圖，它的原理簡單、電路實現(xiàn)容易，價格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應用范圍，其原因如下：

　　1）安裝位置必須有非?？煽康慕拥叵到y(tǒng)，并且該齊納式安全柵的接地電阻必須小于1Ω，否則便失去防爆安全保護性能，顯然這樣的要求是十分苛刻并在實際工程應用中難以保證。

　　2）要求來自危險區(qū)的現(xiàn)場儀表必須是隔離型，否則通過齊納式安全柵的接地端子與大地相接后信號無法正確傳送，并且由于信號接地，直接降低信號抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　3）齊納式安全柵對電源影響較大，同時也易因電源的波動而造成齊納式安全柵的損壞

　　2.隔離式安全柵

　　安全柵的主要功能就是限制安全場所的危險能量進入危險場所，及限制送往危險場所的電壓和電流。

　　齊納管Z用于限制電壓。當回路電壓接近安全限壓值時，齊納管導通，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。當電壓被限制后，適當選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。

　　與齊納安全柵相比，隔離式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處理單元三部分組成，基本功能電路如圖2所示?；芈废弈軉卧獮榘踩珫诺暮诵牟糠?。此外，輔助有用于驅動現(xiàn)場儀表的回路供電電路和用于儀表信號采集的檢測電路。信號處理單元則根據(jù)安全柵的功能要求進行信號處理。

　　工業(yè)現(xiàn)場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，同時又要對輸入的電流信號進行采集、放大、運算、和進行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號，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)場不但需要兩線制傳輸，既提供配電電源又有信號隔離功能，同時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之間的混觸，利用電流、電壓雙重化限制回路，把進入危險場所的能量限制在安全定額以下的具有特殊功能的配電器—安全柵。

　　隔離式安全柵，基本有檢測端安全柵和操作端安全柵兩種類型。檢測端安全柵與兩線制變送器配套使用；操作端安全柵與電氣轉換器或電氣閥門配套使用。也有信號輸入等類型隔離式安全柵。

　　由于隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，不僅能防止危險能量從本安端子進入危險現(xiàn)場，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。

　　檢測端隔離式安全柵的原理是：模塊電路將通過本安能量限制電路輸入的電流或電壓信號轉變?yōu)?.2-1VDC后，送入模塊內(nèi)進行采集、放大、運算和進行抗干擾處理后，再經(jīng)變壓器調(diào)制成輸出隔離的電流和電壓信號，供后面的二次儀表或其它儀表使用。模塊還需輸出一個隔離的18.5∽28.5VDC電壓，通過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信號竄入危險現(xiàn)場。

　　操作端隔離式安全柵的原理是：將調(diào)節(jié)器或操作器輸出的4-20mADC信號隔離后再輸出4-20mADC的信號，通過本安能量限制電路供給電氣轉換器或現(xiàn)場的電氣閥門定位器使用。

　　安全柵的作用：

　　接在本質(zhì)全電路和非本質(zhì)安全電路之間。將供給本質(zhì)安全電路的電壓或電流限制在一定安全范圍內(nèi)安全柵的主要功能為限流限壓，保證現(xiàn)場儀表可得到的能量在安全范圍內(nèi)。

　　三、隔離器和安全柵的區(qū)別是什么

　　信號隔離器是將輸入單路或雙路電流或電壓信號，變送輸出隔離的單路或雙路線性的電流或電壓信號，并提高輸入、輸出、電源之間的電氣隔離性能。

　　信號隔離器就只是隔離輸入、輸出、電源三部分，比如高電壓1500VAC從電源側進入，卻不會損壞現(xiàn)場信號輸入設備，或者現(xiàn)場有干擾經(jīng)過隔離器之后呢被隔開就不能進入DCS從而保護控制系統(tǒng)；

　　安全柵它的原理簡單、電路實現(xiàn)容易，價格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應用范圍，其原因如下：

　　1.安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)，并且該齊納式安全柵的接地電阻必須小于1Ω，否則便失去防爆安全保護性能，顯然這樣的要求是十分苛刻并在實際工程應用中難以保證。

　　2.要求來自危險區(qū)的現(xiàn)場儀表必須是隔離型，否則通過齊納式安全柵的接地端子與大地相接后信號無法正確傳送，并且由于信號接地，直接降低信號抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　3.齊納式安全柵對電源影響較大，同時也易因電源的波動而造成齊納式安全柵的損壞。

　　安全柵除了具備隔離器功能之外，還有更高的技術指標，比如其耐壓能達到2500VAC，同時還可以吸收限制現(xiàn)場信號的過高能量，確保信號短路等情況時，不會引起危險場合發(fā)生爆炸，但隔離器就不行。