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输出安全栅SFGS81523-EX
前言
燃气、化工生产过程中相当大的一部分场所为具有危险性气体存在的危险场所，自动控制系统在这类场合下的应用一定要遵从符合防爆安全技术规范。在危险区内本质安全防爆（Ex-i）方式是自控设计者经常使用的方法，本安防爆在过程控制系统工程设计、施工、工程造价以及可操作性和维护性等方面相对于其他防爆形式（Ex-d、Ex-e、Ex-m等）具有明显的优越性。
性危险场所的划分
在危险场所中安全地使用性环境用电气设备的前题条件是合理的选择、正确的安装和考虑系统日常生产运行时必要的维护。因此应根据其使用所在的危险场所的性质来合理的选择防爆电气设备。
危险场所就是由于存在着易燃易爆性气体、蒸气、液体、可燃性粉尘或者可燃性纤维而具有引起火灾或者危险的场所。典型的危险场所，如石油化工行业中性物质的生产、加工和贮存过程中所形成的环境。对性气体环境，按场所中危险物质存在时间的长短，将性气体环境危险区域划分为三个区，即分为0区、1区和2区。检查输出回路接线是否可靠。消弱环境噪声对测试电路的影响。
连续出现或长期出现性气体混和物的环境。
在正常运行时可能出现性气体混和物的环境。
在正常运行时不可能出现性气体混和物的环境或即使出现也仅是短时存在的性气体混和物的环境。
为实现电气设备防爆，工程上采取了多种防爆技术方法，并通过防爆认证，构成防爆电气设备，用来防止危险性环境形成及其。主要有隔爆、本安、增安、正压、充油、充砂、无火花型等形式的防爆电气设备。对于自控系统来说，常见的是隔爆和本安两种防爆技术方法。本安防爆技术又具有很多优点，如本质安全，结构简单，可带电检修等，在过程仪表自控系统中是选择。
本质安全型电气设备是从限制电路中的能量入手，通过可靠的控制电路参数设计，将潜在的电火花能量降低到可点燃规定的气体混合物能量以下，导线及元件、壳体表面的发热温度也限制在规定的气体混合物的点燃温度之下。本质安全防爆型式的设备内部，所有电路都是由在标准规定条件（包括正常工作和规定的故障条件）下，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的性气体环境的本质安全电路。它又分为“ia”、“ib”两个等级，“ia”等级电气设备，是正常工作和施加一个故障和任意组合的两个故障条件下，均不能引起点燃的本质安全型电气设备；“ib”等级电气设备，是正常工作和施加一个故障条件下，不能引起点燃的本质安全型电气设备（参见GB3836.4标准）。本安防爆形式因对能量有严格的限制，因此只能应用于弱电设备中，设备其中本安设备适用于0、1、2区。本安防爆设备可以在带电情况下进行检修和校准，因此尤其适合过程自控系统应用。
安全防爆场所的两种应用解决方案
从点对点接线到点对点接线（Point
to Point）解决方案输入信号是否已正确接入输入端子。 首先将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间。
即传统DCS/PLC/IO板卡+安全栅方案。这类本安防爆接口以隔离式和齐纳式安全栅为代表。应用特点是本安防爆现场仪表以点对点的接线方式通过电缆接至安全区控制柜内的安全栅，安全栅再以点对点的接线方式接至控制系统（DCS/PLC/IO板卡）的通用I/O卡。这是传统的本安防爆接口技术。
目前，在我国大部分企业生产过程底层的测控自动化系统中，仍采用这种点对点接线到点对点接线的方式。采用这种方式，生产现场各处的参数通过统一的模拟信号，如0-1MPa的气压信号，0-10mA、4-20mA的直流电流信号，1-5V直流电压信号等，送往集中控制室这一传统的控制系统体系结构。模拟信号变化缓慢，提高计算速度与精度的开销、难度都较大，信号传输的抗干扰能力也较差。点对点的连接，需要大量的电缆和接线端子，系统施工时要耗费大量的人力，且很难保证连接的可靠性。为数众多的连接点及故障诊断的困难，也给日后系统的检修及维护带来了很大的不便。
从点对点接线到总线（Point
to Bus） 解决方案
即本安防爆远程分布式I/O方案，产品核心包括总线式隔离安全栅。其中极具代表性的是智允电子的ZY系列总线式隔离安全栅。见图所示：安全栅安装在隔爆的箱体内部，直接安装在Ex.Zone
1区，通过点对点电缆连接至Ex.Zone 0区的本安仪表。
其应用特点是：现场仪表仍可以采用传统4～20mA本安仪表，以点对点的接线方式接至分布式I/O既总线式隔离安全栅，安全栅不仅仅具有安全栅功能，为现场回路提供本质安全防爆，而且把现场点的仪表信号转换为MODBUS通讯协议的RS485信号。
采用这种方案，检查仪表供电电源接入是否正确可靠。保护下级的控制回路。
一根双绞线可连接多台设备，从而减少导线数量，降低配线成本。
由于采用数字式传输方式，可以处理高精度的信息，品质管理更加严密。
由于实现了多重通信，可以传送现场仪表PV值、MV值以外的信息。
现场仪表之间可以通信，实现了现场仪表的自律分散控制。
由于确保了相互运用性，不同厂家的仪表可以组合。
不限定厂家、机型，选择范围广，构成了佳的系统。
实现了仪表测量、电机、分析仪等各种系统的综合化。
在仪表室可以对现场仪表进行部分调试、点检。
多种诊断功能，为系统的维护带来了极大的方便。 造成这种现象的原因很多，不同仪表信号参考点之间的电位差是重要因素。由于这个“差”造成仪表信号之间产生干扰电流，致使PLC误差大且稳定性差。所以不同设备、仪表的信号有一个共同的参考点是比较好的状况。隔离器使输入/输出电气上完全隔离，在PLC模拟接口板形成共同的参考点，达到理想状况问题就解决了。工作原理：
因此可以给用户带来巨大的收益：
大量节省用户I/O成本及工程材料成本；
简化用户设计、施工工作，优化系统线路结构;
提高系统的安全性可靠性；
从以上的特点可以看出，应用现场总线构成全新系统成为解决传统控制系统诸多缺陷的一个佳的选择。这一结论，从目前众多的现场总线应用实例中能够得到很好的验证。采用现场总线技术已是大势所趋。
安全栅隔离栅现场总线的防爆方案
增安型防爆的主干线，本安型防爆的现场仪表
这是目前较为的防爆方案，应用前景好。其应用特点为：
总线配电可采用高可靠配电方案，与非防爆场合应用的配电方案一致。 lanyugroup
兼备隔离栅和接线盒功能的现场安全栅（Fieldbarrier）本身通常为增安型和浇封型防爆，可安装在危险区Zone 1。内含隔离栅为EEx ia IIC。兼容FISCO和ENTITY。
现场总线的主干线采用增安型防爆。从而允许为现场总线提供足够的配电。电源指示灯不亮或液晶不显示隔离器：工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一信号的仪表之间互不干扰，提高电气安全性能。需要将输入的电压、电流或频率、电阻等信号进行采集、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，安全的送给二次仪表或plc\dcs使用。
现场仪表为本质安全型防爆，FISCO和ENTITY均可。在一个总线段落中可混合应用。可安装在任何危险区。
每路本安分支均有的短路保护。任何一路仪表短路，都不会影响其他仪表和主干线的工作。
所有现场仪表的维护、拆装可带电操作。
主干线电缆的长度和分支电缆的长度只受现场总线协议的约束（电缆总长1900米，分支见表1），不受FISCO规定的电缆长度总和不超过1000米和每分支不超过30米的限制。
本质安全型的主干线和分支
这是现场总线初始应用阶段常用的防爆方法。在几年前是被现场总线允许采用的防爆方法。其应用特点为：
主干线和分支均为本安防爆。所以主干线和分支均可带电维护操作。
现场仪表本安防爆分FISCO和ENTITY认证两种。每个现场总线段落建议只采用其中一种，不推荐混合。其中以FISCO认证仪表在应用时较为方便。
含安全栅的配电设备通常安装在控制室。这类设备包括总线隔离栅、本安中继器、本安配电器等，分FISCO和ENTITY认证。以FISCO认证在应用中比较方便。
由于安全栅不能冗余，所以这一方案中没有如前所述的高可靠性的配电。 lanyugroup
由于本质安全防爆限制去现场的能量，使得本安主干线的供电能力有限。每根总线挂接现场仪表的数量较少。
主干线电缆长度和分支电缆长度都受到很大限制。在FISCO认证下，电缆总长1000米，分支30米。同时，配电能力也对主干线的长度形成限制。
实践中有通过降低本安配电设备的防爆等级以求获得较大配电能力的做法。比如将本安配电器的防爆等级从EEx ia IIC降为EEx ib IIB，以获得12.8VDC/250mA的配电能力。但是，应用时必须注意，这种配电器的安全认证参数是否与现场仪表的安全认证参数相匹配。
由于本安防爆的能量限制，而短路保护又需额外能量，此时应用短路保护比较困难。
无火花型防爆或增安型防爆的主干线，隔爆型防爆的现场仪表
由于在传统的模拟量仪表应用中很多用户和工程公司已经惯了应用隔爆型防爆，所以这种防爆方案在现场总线的应用中仍然比较常见。其应用特点为：
总线配电可采用高可靠配电方案，与非防爆场合应用的配电方案一致。
对总线的配电能力不受防爆方法的限制，可向现场提供足够的能量。
可应用如前所述的短路保护技术。
无火花型防爆的接线盒可安装在危险区Zone 2。增安型防爆的接线盒可安装在危险区Zone 1。
隔爆型防爆的现场仪表都可安装在危险区Zone 1。
接线盒和现场仪表都不能带电维护操作。为实现在主干线不断电的情况下维护分支上的现场仪表，必须在每一分支电缆上额外安装隔爆型电缆断路器。
其他经常被提及的防爆方法还有无火花型防爆EEx nA、nL、正压型防爆EEx P等，但因在实际应用中所遇到的问题比较多，所以被作为主体防爆方案的情况很少见。
