自动化仪表与过程控制 第4章 执行器和防爆栅.ppt

Appendix The nameplate of USR60 USM Drive frequency 40-44 kHz Drive voltage 100-130 Vrms Drive current 53mA Rated torque 0.4 Nm Rated power 4 W Rated speed 10 rad/s Holding torque =800mNm Rotor inertia 7.2 10?6 kg/m2 Weight 0.23 kg The equivalent circuit parameters of USR60 USM Cd = 9 nF rd = 20 k Lm = 0.1 H r0 = 150 Cm = 168 pF 168 第4章 执行器和防爆栅 第2部分---防爆栅 1. 安全防爆基础知识 2. 隔离式防爆栅的电路原理及性能 3. 防爆栅在现场总线中的应用 4.2 防爆栅 4.2.1 安全火花防爆系统的概念 防爆栅的设计思路： 传统--包括充油型、充气型、隔爆型等，将可能产生火花的电路从结构上与爆炸性气体隔开； 新型--（安全火花型）电路设计上考虑防爆，将电路在短路、开断及误操作下产生的火花限制在爆炸性气体的点燃能量之下。 归类：属于本质安全防爆仪表，比结构防爆仪表高一等级。 防爆仪表与防爆系统 性质--安全火花防爆仪表和安全火花防爆系统属于两个不同的概念； 内容--防爆仪表只保证仪表内部不产生危险火花，不包括外部引线（电源线、信号线等---注：系统与仪表的区别）。 定义--由安全火花仪表和经过防爆栅连接组成的工业控制系统。（自） 安全火花防爆系统的基本结构（注意：防爆栅的作用） 防爆栅：安全保持器，用途--限制送往现场单元的电压、电流，保证进入现场的电功率在安全范围之内。 防爆栅的局限性：只能限制进入现场的瞬时功率，必须与安全火花型仪表配合。 安全火花防爆系统的充分必要条件： （1）在危险现场的仪表必须是安全火花型； （2）现场仪表与非危险场所之间的电路连接必须经过防爆栅。 防爆栅的定义及局限性 4.2.2 安全火花防爆的等级（安全火花防爆的实质—限制火花的能量） 爆炸性混合物的最小引爆电流（条件：直流电压≤30V）TAB-4-1 安全火花防爆栅参考资料 4.2.3 防爆栅的基本工作原理 齐纳式 改进型齐纳式 主要种类：电阻式、齐纳式、隔离式（4.2.4介绍）。 （1）电阻式：电阻串联于电源线或信号线限制进入危险现场的电流，缺点：电源、信号受衰减。 （2）齐纳式： 利用串联电阻限流、利用并联齐纳稳压管限压。 过流限制分析 4.2.4 隔离式防爆栅 （1）检测端防爆栅 DDZ-Ⅲ防爆栅的隔离方案: 具体措施--变压器作为输入输出电源隔离；晶体管截止限压、限流截止式控制电路。 两处隔离--变送器配合使用的检测端防爆栅，执行其配合使用的执行端防爆栅。 基本原理框图 简化电路原理图 分为检测端和执行端防爆栅 隔离示意图 信号隔离 电源隔离 涉及内容：（1）电路组成；（2）信号流程分析；（3）调制解调原理 检测端防爆栅的简化原理图 分析内容：（1）DC-AC转换原理；（2）调制原理；（3）解调放大原理 原理框图 原理描述 基本工作原理描述 ① 信号流向：由变送器输入，经限压、限流电路，经调制电路，经隔离防爆栅，经解调电路至控制室。 ② 供电电源：+24V电源接通，VT1 、VT2得电，产生推挽振荡，DC-AC转换，输出3路。 a. 为4~20mA产生电路供电； b. 作为调制开关切换控制信号； c. 为限压、限流保护电路供电。 ③ 限压限流：过压VD15、VD16击穿，VT3、VT5导通，VT4、VT6截至，信号通道关断。 ④ 调制电路：调制开关VD13、VD14轮流切换变送器引入信号，分时流过调制变压器T2原边上、下绕组，将电平信号转换为交变信号。 ⑤ 解调电路：副边信号时VT7、VT8，VT9、VT10轮流导通，导通程度由原边4~20mA电平决定，对施加电源控制后还原4~20mA信号。 简化原理图 限压限流电路原理及特性曲线 检测端防爆栅简化原理图 限压限流特性曲线 调制解调电路工作原理 调制和解调放大电路原理图 斩波 供电 （2）执行端防爆栅 执行端防爆栅电路原理图 执行端防爆栅工作原理 防爆栅在现场总线中的应用 参考资料 现场总线的常规应用 现场 控制室 控制系统 24Vdc 24Vdc 电源调节器 OR 安全区 现场接线器 现场总线在危险区的应用 现场 控制室 24Vdc 控制系统 危险区 基金会现场总线设备 现场接线器 ? 保护 ? FISCO Solution Fieldbus Intrinsic Safety Conce