齐纳式安全栅的工作原理过程控制仪表及装置兰州石化职业技术学院
常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式
常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式常见的安全栅结构形式主要有齐纳式和隔离式。
下面将对这两种安全栅结构形式进行详细介绍。
一、齐纳式安全栅齐纳式安全栅又称为触摸式安全栅，是最常见的安全防护设备之一。
它采用电容触摸技术，通过感应人体与安全栅之间的电场变化来实现安全防护的目的。
其主要特点如下：1. 高灵敏度：齐纳式安全栅可以感应到人体与安全栅之间的微小电容变化，具有较高的灵敏度。
一旦有人体接近或触碰安全栅，系统会立即发出警示信号，并停止相关机械设备的运行。
2. 安装简单：齐纳式安全栅的安装相对简单，通常只需将安全栅放置在需要防护的区域，并通过相应的控制器与机械设备连接即可。
安装过程中无需额外的探测器或传感器。
3. 触摸检测：齐纳式安全栅具有触摸检测功能，可以感应到人体与安全栅之间的接触行为。
即使人体只是轻微接触安全栅，系统也会进行响应，确保人员的安全。
4. 适用范围广：齐纳式安全栅适用于各种需要防护的区域，例如机械加工、物料堆放、装配线等，能够有效地防止人员误触或进入危险区域，避免意外发生。
二、隔离式安全栅隔离式安全栅是另一种常见的安全防护设备，它通过物理隔离的方式来实现安全防护的目的。
其主要特点如下：1. 物理隔离：隔离式安全栅采用物理障碍物来阻止人员进入危险区域。
通常由金属或塑料制成，具有较高的强度和耐腐蚀性，能够有效地隔离人员与危险设备。
2. 机械锁定：隔离式安全栅通常配备有机械锁定装置，一旦安全栅被打开或移动，锁定装置会自动启动，阻止人员进入危险区域。
3. 可编程性：隔离式安全栅通常配备有编程控制器，可以根据具体的应用场景进行编程调整。
例如，可以设置不同的安全区域，调整安全栅的灵敏度，保证不同的作业需求和安全要求。
4. 高可靠性：隔离式安全栅的物理隔离设计使其具有较高的可靠性。
一旦安全栅被打开或移动，系统会立即发出警示信号，并停止相关机械设备的运行，确保人员的安全。
总结：齐纳式安全栅和隔离式安全栅是常见的安全防护设备，它们在实现安全防护的方式和原理上有所不同。
第2章变送器过程控制仪表及装置
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过程控制仪表及装臵
框图
调零、迁移 电路 ΔPi↑ ΔS↑ 感压 膜片 差动 电容 δ c↑ 测量部件 转换电路 ΔCi2-Ci1 电容-电流 转换器 Ii 放大电路 I0 4～20 mA
I‘ If
放大和输出 限制电路
0～100 kPa
(I2-I1)
反馈电路
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2.1 概述
一、变送器的构成原理 二、变送器的一些共性问题
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过程控制仪表及装臵
x xmin y ( ymax ymin ) ymin xmax xmin
y K x ymin
一、变送器的构成原理
变送器的组成 ：
z0 x 测量部分 Ki zi + +
U d1
R9 R8 UO2 UO2 R7 R9 R6 R8
U d2
R6 R9 R78
R6 R8 ( I 2 I1 ) R 6 R8
正常工作时运放输入端的电压： U U U 0 d d1 d2
I 2 I1
I d I c KP K m P
上式成立的前提：Ic为常数。
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3.振荡控制放大器 • 保证I +I 即IC等于常数。 2 1
A1的输入端接受两个电压信号： 一个是基准U02在R9和R8上的压降 另一个是i2、i1分流后在R9和R8上产生的压降
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2.解调器
i1、i2的平均值之差Id及两者之和Ic分别为:
I d I 2 I1 (Ci 2 Ci1 )U PP f
安全栅原理及使用介绍
安全栅原理及使用介绍安全栅是一种用于保护人们和物体不受伤害的装置，通过物理隔离或监控来防止危险事件的发生。
安全栅的原理和使用方法是保护人们免受伤害、保护物品免受损坏的关键，下面将详细介绍相关内容。
一、安全栅的原理：安全栅的原理主要有以下几个方面：1.物理隔离原理：安全栅通过物理的隔离，将人们和危险区域或设备分开，使人们无法接触到危险源。
比如，在工业设备的周围安装栏杆、护栏或围栏，可以有效地阻止人员进入危险区域，起到保护的作用。
2.电子感应原理：安全栅通常采用红外线、超声波等感应技术，可以实时检测到人体或物体的存在与否，并根据需要触发相应的报警或停机机制。
当有人或物体靠近危险区域时，安全栅会发出警报或自动停止工作，防止危险发生。
3.视觉监控原理：安全栅通常配备有摄像头、传感器等设备，可以实时监控危险区域的情况。
当有人员或物体进入危险区域时，安全栅会立即发出警报，同时将视频图像传输到监控中心，以便及时采取相应的措施。
4.定位识别原理：安全栅可以通过技术手段对人员进行定位识别，比如使用RFID技术、条码识别等。
当有人员进入危险区域时，安全栅会自动识别其身份，并根据设置的权限进行相应的控制，确保只有具备相应权限的人员才能进入危险区域。
二、安全栅的使用介绍：1.工业领域：在工业生产中，安全栅常常用于保护周边的工作人员不受设备伤害。
例如，在流水线生产中，安全栅可以用来隔离危险设备，防止工人接触到机械或电器设备，避免发生意外伤害。
此外，安全栅还可以用于限制人员进入特定区域，确保只有经过培训和授权的人员才能接近特定的设备。
2.公共场所：在公共场所，安全栅主要用于维护秩序和保护人们的安全。
例如，在机场和火车站等人员聚集的地方，可以设置安全栅来引导人流，避免人群拥堵，同时防止恐怖分子等不法分子携带危险物品进入。
另外，在游乐园和游泳池等娱乐场所，安全栅可以用来限制人员进入危险区域，防止意外事件的发生。
3.家庭和办公场所：在家庭和办公场所，安全栅通常用于保护儿童和宠物的安全。
齐纳式安全栅
0.31
130
A1
0.083
100.00
75
SZ989
A2
0.083
100.00
75
Co： 是指齐纳安全栅允许的最大回路电容。
Lo： 是指齐纳安全栅允许的最大回路电感。
L/R：为允许电缆的最大电感-电阻比值；当选用的电缆
L/R 参数小于该比值的时候，电缆的分布电容和电感可以不 与考虑。
综合指标
环境指标
2
型号
SZ710 SZ715
线路
— —
允许电容 CO (µF)
3.000 0.580
允许电感 LO
(mH)
0.95 1.65
表1 允许电感
电阻比 L/R
(µH/Ω)
75
65
SZ728
—
0.083
4.20
55
SZ728H
—
0.083
Hale Waihona Puke 2.4042SZ787
A1
0.083
4.20
55
SZ787H
A1
0.083
工作条件：
连续工作温度：(-20~+60)℃
相对湿度： 大气压力：
＜90％（无雨淋情况下） (80~110)kPa
储存温度： (-40~+80)℃
端子色标
非本安端： 标号为 1、2，黄色，安全区
本安端：
标号为 3、4，蓝色，危险区
其他指标
安装尺寸： 11.50mm（六角螺栓的脚间距）
重量：
约 90g
0.25
85
A1
3.000
0.95
77
SZ960
A2
齐纳式安全栅
齐纳式安全栅齐纳式安全栅是一种常见的安全防护设备，广泛应用于工业生产现场、机械设备、物流仓储等领域。
它通过固定在设备或场地周边，形成一道物理屏障，起到防护作用，保障人员和设备的安全。
齐纳式安全栅的设计和使用对于工作场所的安全管理具有重要意义。
首先，齐纳式安全栅的设计要符合相关的安全标准和规范。
在制定安全栅的设计方案时，需要充分考虑工作场所的实际情况，包括设备运行的特点、人员的活动范围、可能存在的安全隐患等因素。
同时，还需要参考国家和行业相关的安全标准，确保安全栅的设计符合法律法规的要求，能够有效地起到防护作用。
其次，安全栅的安装和使用也至关重要。
安全栅需要固定在设备或场地的周边，并且需要保证结构稳固、牢固可靠。
在安装过程中，需要严格按照设计方案和操作规程进行，确保安全栅能够正常运行并且不会因为安装不当而出现安全隐患。
同时，使用人员需要接受相关的安全培训，了解安全栅的作用和使用方法，严格按照操作规程进行操作，确保安全栅的有效使用。
另外，定期的维护和检查也是确保安全栅正常运行的关键。
安全栅作为重要的安全防护设备，需要定期进行检查和维护，确保其各项功能正常。
一旦发现安全栅存在损坏或者故障，需要及时进行修复或更换，避免因为安全栅失效而导致的安全事故发生。
定期的维护和检查可以有效地延长安全栅的使用寿命，保障设备和人员的安全。
总的来说，齐纳式安全栅作为一种重要的安全防护设备，在工业生产和物流仓储等领域发挥着重要的作用。
通过合理的设计、严格的安装和使用、定期的维护和检查，可以确保安全栅能够有效地起到防护作用，保障工作场所的安全。
因此，对于安全栅的设计、安装和使用，需要高度重视，严格按照相关规范和标准进行，确保安全栅的有效运行，为工作场所的安全管理提供有力的保障。
常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式
常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式安全栅是一种常见的安全措施，用于防止人员进入危险区域或与危险设备接触。
它主要有两种结构形式，即齐纳式和隔离式。
下面将对这两种结构形式进行详细介绍。
一、齐纳式安全栅齐纳式安全栅是最常见的一种安全栅结构形式。
它通过一个或多个传感器来监测人员是否进入危险区域，当检测到人员进入时，会触发报警或停止危险设备的运行，从而保护人员的安全。
齐纳式安全栅通常由以下几个组成部分构成：1. 光电栏：光电栏是齐纳式安全栅的核心部件，由一对光电发射器和接收器组成。
光电发射器发射一束光，接收器接收到光束后判断是否被遮挡，当光束被遮挡时，说明有人员进入危险区域。
2. 控制器：控制器是齐纳式安全栅的核心控制部件，负责监测光电栏的状态，并根据光电栏的信号进行相应的控制。
当光电栏被遮挡时，控制器会触发相应的报警信号或停止危险设备的运行。
3. 报警设备：齐纳式安全栅通常与报警设备配合使用，例如声音报警器、灯光报警器等。
当检测到人员进入危险区域时，齐纳式安全栅会触发报警设备，以提醒人员注意危险。
二、隔离式安全栅隔离式安全栅与齐纳式安全栅相比，更加可靠和安全。
它不仅能够检测人员是否进入危险区域，还能够有效地阻止人员进入，从而最大限度地保护人员的安全。
隔离式安全栅通常采用以下几种结构形式：1. 网格隔离：网格隔离式安全栅利用一系列金属网格构成栅栏，网格之间的间距足够小，以阻止人员通过。
当人员试图进入危险区域时，由于网格的物理阻挡作用，使得人员无法通过。
2. 电气隔离：电气隔离式安全栅利用一条或多条电气信号线围绕危险区域。
当人员触碰到这些电气信号线时，由于电流的导通作用，触发安全系统，停止危险设备的运行，从而避免伤害。
3. 机械隔离：机械隔离式安全栅利用一系列机械结构构成栅栏，包括旋转栅栏、可移动栅栏等。
人员需要通过机械操作才能打开栅栏，当栅栏关闭时，人员无法进入危险区域。
总结：齐纳式和隔离式是常见的安全栅结构形式，它们都能够有效地保护人员的安全。
常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式
常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式齐纳式和隔离式是常见的安全栅结构形式，两者都是为了实现安全防护的目的，但在具体的实施和应用中，有一些明显的区别。
1. 齐纳式安全栅齐纳式安全栅是一种常见的机械式防护设备，其基本原理是通过一个或多个可移动的栅格来划分和隔离危险区域。
这种结构常用于防护机械传动装置，如输送机、机床等设备。
齐纳式安全栅的主要特点包括：- 栅格可移动：齐纳式安全栅具有可移动性，操作人员可以根据需要将栅格打开或关闭，方便进入或离开危险区域。
- 简单可靠：齐纳式安全栅的结构相对简单，易于安装和维护，同时具有较高的可靠性。
- 可视性好：由于栅格一般采用金属网格或透明材料制成，所以操作人员在栅格关闭的情况下，仍然可以通过栅格观察到危险区域内的情况。
虽然齐纳式安全栅具有一些优点，但也存在一些限制和局限性。
例如，栅格的开口需要足够宽，以便操作人员可以进入危险区域进行维修或调试工作，这就会带来一定的安全隐患。
此外，栅格的可移动性也可能导致操作人员忽视关闭栅格的重要性，进而降低防护效果。
因此，在使用齐纳式安全栅时，操作人员需要严格遵守相关规定和操作指南，确保安全性。
2. 隔离式安全栅隔离式安全栅是一种较为高级的安全防护设备，其基本原理是通过固定的障碍物将危险区域与安全区域彻底分离开来。
这种结构常用于重要设备或危险场所的安全防护，如清洁房、实验室等。
隔离式安全栅的主要特点包括：- 隔离彻底：隔离式安全栅通过固定的墙体、屏蔽材料等实现对危险区域的彻底隔离，确保危险物质或设备无法进入到安全区域。
- 安全可靠：隔离式安全栅的结构通常比较复杂，需要经过专业设计和施工，并且需要严格遵守相关的安全标准和规范。
因此，隔离式安全栅具有较高的安全可靠性。
- 可控性：隔离式安全栅一般设有门禁系统或其他访问控制设备，只允许授权人员进入危险区域。
操作人员可以通过这些设备对安全栅进行控制和管理。
隔离式安全栅相较于齐纳式安全栅，具有更高的安全性和可控性。
S2000系列齐纳安全栅使用说明书
S2000系列齐纳安全栅使用说明书一．概述S2000系列齐纳安全栅能与各种现场的一次仪表如：4－20mA的压力、温度、流量、电信号变送器；电器转换器、电气阀门定位器、各类热电偶、热电阻、开关量、报警器、脉冲信号等各种特殊仪表，组成本质安全防爆系统，用于现代化工业的自动化过程控制，广泛地用于石油化工、冶金、医药、船舶等领域。
可限制危险能量进入具爆炸性危险气体环境的可靠设备。
二．结构与外型尺寸S2000系列齐纳安全栅采用两种不同的外型和安装尺寸，外壳由阻燃防弧塑料压制成型，整个安全栅电路以阻燃环氧树脂封装在壳体内，各端子间的爬电距离、电气间隙及材料的相对泄痕指数均符合GB 3836.4中的有关规定。
外形尺寸见图1、图2。
三．主要技术参数正常工作条件a.环境温度：－20ºC～+40ºC ；b.相对湿度：< 95% RH ;c. 大气压：80～110 Kpa ;四．安全栅与一次仪表的配套要求1.安全栅应安装在非危险区；2.导流条和机壳绝缘，各导流条之间要用线芯截面积4mm²以上的铜导线或电缆线相互连接；3. 使用前请认真核对安全栅的型号、极性和工作电压；4. 禁止用兆欧表直接测量安全栅端子之间的绝缘。
检查系统线路时，必须断开全部安全栅的接线；5. 安全栅的本安端和非本安端的接线不允许接错；6. 一旦安全栅损坏，用户不得自已修复，应及时更换；7. 本安防爆系统的基本组合条件为：Uo ≤UìIo ≤IìCo ≥Cp + CìLo ≥Lp + Li其中：Uo为最高输出电压; Io为最大输出电流; Co为最大负载电容; Lo为最大负载电感; Ui为一次仪表允许的最高输入电压; Ii为一次仪表允许的最大输入电流; Ci为一次仪表的最大内部等效电容; Li为一次仪表的最大内部等效电感; Cp为连接导线（或电缆）允许的最大分布电容; Lp为连接导线（或电缆）允许的最大分布电感。
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③共基解调放大与输出（解调）回路 将ei1、2→I0 4～20mA V0 1-5VDC
W2—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） ☆ 过压保护（限压作用）： 正常时：DW1不导通；BG7截止；BG8饱和导通；VAB=VC7=24V
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过程控制仪表及装置
2.检测端安全栅的构成原理 (1)外型结构 (2)输入输出特性
V0 K A Ii
(3)结构组成及工作原理
输入端 输出端
1 5 2 6 7 8
Ii
4~20 mA
Vo Io
1~5 V 4~20 mA
24V DC 第13页
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二线制变送器和齐纳安全栅的连用 图中24V DC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4-20mA DC的信 号传送过来，由250Ω精确电阻转换为1-5V DC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。
解调器
有六部分组成： 1.直流-交流变换器 2.整流滤波电路Ⅰ 3.整流滤波电路Ⅱ 4.电流电压限制电路 5.隔离变压器 6.共基极放大电路
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工作原理 ①DC/AC/DC交换器：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→ei1.2 e2→D10-D15→Vc7→为现场变送器提供24VDC电源
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
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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。
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安全栅的品种:
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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。
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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
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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。
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过程控制仪表及装置
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。
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+
24V DC
结构组成
T1
输入端 现场 变送器 电流电压 限制电路 整流滤 波电路 Ⅰ 电源 变压器
-
DC/AC交直 流变换器
e
0
e
1
A B
Ii + -
VC 5 U-I
隔离 变压器
整流滤 波电路Ⅱ
e
2
输出端
T2
调制器 隔离
共基极 放大电路
VC
3
+ V O
1~5 V
调计 节算 器机
4~20 mA
齐纳式安全栅原理图
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齐纳式安全栅的工作原理
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。
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(一)检测端安全栅 1.检测端安全栅的作用 （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1～5V DC信号或4～20mA DC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24V DC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30V DC、电流不超过30mADC ，从而保证了危险 场所的安全。
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齐纳式安全栅的优缺点 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技术学院
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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。