隔离器和安全栅的区别是什么

　　一、隔离器介绍

　　隔离器是一种采用线性光耦隔离原理，将输入信号进行转换输出。输入，输出和工作电源三者相互隔离，特别适合与需要电隔离的设备仪表配用。隔离器又名信号隔离器，是工业控制系统中重要组成部分。

　　隔离器的作用原理：

　　系统产生干扰的原因

　　在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构，它们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、微安级的小信号，又有几十伏，甚至数千伏、数百安培的大信号；既有低频直流信号，也有高频脉冲信号等等，构成系统后往往发现在仪表和设备之间信号传输互相干扰，造成系统不稳定甚至误操作。出现这种情况除了每个仪表、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响外，还有一个十分重要的因素就是由于仪表和设备之间的信号参考点之间存在电势差，因而形成“接地环路”造成信号传输过程中失真。因此，要保证系统稳定和可靠的运行，“接地环路”问题是在系统信号处理过程中必须解决的问题。［1］

　　解决“接地环路”的方法

　　根据理论和实践分析，有三种解决方案：

　　第一种方案：所有现场设备不接地，使所有过程环路只有一个接地点，不能形成回路，这种方法看似简单，但在实际应用中往往很难实现，因为某些设备要求必须接地才能保证测量精度或确保人身安全，某些设备可能因为长期遭到腐蚀和磨损后或气候影响而形成新的接地点。

　　第二种方案：使两接地点的电势相同，但由于接地点的电阻受地质条件及气候变化等众多因素的影响，这种方案其实在实际中无法完全做到。

　　第三种方案：在各个过程环路中使用信号隔离方法，断开过程环路，同时又不影响过程信号的正常传输，从而彻底解决接地环路问题。

　　隔离器技术参数：

　　系统传输准确度：±0.2%×F·S

　　温度漂移：≤0.005%F·S/℃

　　工作温度：工业级标准-10～+55℃

　　输入阻抗：电流：100Ω；电压：500KV

　　电流输出允许外接的负载阻抗：4-20mA输出时0～500Ω；0-10mA输出时0～1KΩ

　　电磁兼容：符合IEC61000-4-4：1995中所规定的第四类（恶劣工业现场）环境对产品的抗电磁干扰要求

　　输入/输出/电源/通讯/双路间绝缘强度：≥1500AAC

　　储运环境温度：-40～+80℃

　　相对湿度：10-90%RH（40℃时）

　　供电电源：交流：AC95～265V

　　直流：DC12V～32V（反接保护）

　　输入功率：0.9～1.8W（与型号有关，详见本手册附录中关于输入功率的计算方法）

　　通讯接口：RS232或RS485，MODBUS软件协议（选配）。

　　外形尺寸：宽×高×深：22.5×100×115mm

　　二、安全栅介绍

　　安全栅又称安全限能器，是本安系统中的重要组成部分。接在本质安全电路和非本质安全电路之间。将供给本质安全电路的电压电流限制在一定安全范围内的装置。

　　安全栅工作原理：

　　1.齐纳式安全栅

　　齐纳安全栅原理示意图，它的原理简单、电路实现容易，价格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响，并限制了其应用范围，其原因如下：

　　1）安装位置必须有非常可靠的接地系统，并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω，否则便失去防爆安全保护性能，显然这样的要求是十分苛刻并在实际工程应用中难以保证。

　　2）要求来自危险区的现场仪表必须是隔离型，否则通过齐纳式安全栅的接地端子与大地相接后信号无法正确传送，并且由于信号接地，直接降低信号抗干扰能力，影响系统稳定性。

　　3）齐纳式安全栅对电源影响较大，同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏

　　2.隔离式安全栅

　　安全栅的主要功能就是限制安全场所的危险能量进入危险场所，及限制送往危险场所的电压和电流。

　　齐纳管Z用于限制电压。当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通，使齐纳管两端的电压始终保持在安全限压值以下。电阻R用于限制电流。当电压被限制后，适当选择电阻值，可将回路电流限制在安全限流值以下。

　　与齐纳安全栅相比，隔离式安全栅除具有限压与限流的作用之外，还带有电流隔离的功能。隔离栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成，基本功能电路如图2所示。回路限能单元为安全栅的核心部分。此外，辅助有用于驱动现场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。信号处理单元则根据安全栅的功能要求进行信号处理。

　　工业现场一般需要采用两线制传输方式的配电器，既要为诸如压力变送器等一次仪表提供24V配电电源，同时又要对输入的电流信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。但一些特殊的工业现场不但需要两线制传输，既提供配电电源又有信号隔离功能，同时还需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止电源高压与信号之间的混触，利用电流、电压双重化限制回路，把进入危险场所的能量限制在安全定额以下的具有特殊功能的配电器—安全栅。

　　隔离式安全栅，基本有检测端安全栅和操作端安全栅两种类型。检测端安全栅与两线制变送器配套使用；操作端安全栅与电气转换器或电气阀门配套使用。也有信号输入等类型隔离式安全栅。

　　由于隔离式安全栅采用了限压、限流、隔离等措施，不仅能防止危险能量从本安端子进入危险现场，提高系统的本安防爆性能，而且还增加了系统的抗干扰能力，大大提高了系统运行的可靠性。24VDC电源经DC-AC-DC变换后，输出模块电路所需要的多种电压。

　　检测端隔离式安全栅的原理是：模块电路将通过本安能量限制电路输入的电流或电压信号转变为0.2-1VDC后，送入模块内进行采集、放大、运算和进行抗干扰处理后，再经变压器调制成输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。模块还需输出一个隔离的18.5∽28.5VDC电压，通过本安能量限制电路做为供给两线制变送器的工作电压。本安能量限制电路能限制大电流或高电压的危险信号窜入危险现场。

　　操作端隔离式安全栅的原理是：将调节器或操作器输出的4-20mADC信号隔离后再输出4-20mADC的信号，通过本安能量限制电路供给电气转换器或现场的电气阀门定位器使用。

　　安全栅的作用：

　　接在本质全电路和非本质安全电路之间。将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内安全栅的主要功能为限流限压，保证现场仪表可得到的能量在安全范围内。

　　三、隔离器和安全栅的区别是什么

　　信号隔离器是将输入单路或双路电流或电压信号，变送输出隔离的单路或双路线性的电流或电压信号，并提高输入、输出、电源之间的电气隔离性能。

　　信号隔离器就只是隔离输入、输出、电源三部分，比如高电压1500VAC从电源侧进入，却不会损坏现场信号输入设备，或者现场有干扰经过隔离器之后呢被隔开就不能进入DCS从而保护控制系统；

　　安全栅它的原理简单、电路实现容易，价格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响，并限制了其应用范围，其原因如下：

　　1.安装位置必须有非常可靠的接地系统，并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω，否则便失去防爆安全保护性能，显然这样的要求是十分苛刻并在实际工程应用中难以保证。

　　2.要求来自危险区的现场仪表必须是隔离型，否则通过齐纳式安全栅的接地端子与大地相接后信号无法正确传送，并且由于信号接地，直接降低信号抗干扰能力，影响系统稳定性。

　　3.齐纳式安全栅对电源影响较大，同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏。

　　安全栅除了具备隔离器功能之外，还有更高的技术指标，比如其耐压能达到2500VAC，同时还可以吸收限制现场信号的过高能量，确保信号短路等情况时，不会引起危险场合发生爆炸，但隔离器就不行。