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1、KF系列隔离栅 应用指南 PEPPERL + FUCHS KF 系列隔离式安全栅 隔离式安全栅 限制回路电能量从而实现本质安全防爆功 能的回路限能关联设备通常被称为安全栅。而带 有电流隔离功能的安全栅,则被称为隔离式安全 栅,简称隔离栅。 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,如图 1 所示。回 路限能单元中最核心的电路为安全栅基本限能电 路。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。电流隔离 单元包括变压器隔离组件、模频转换和频模转换 电路。信号处理单元则根据各品种隔离栅的功能 要求实施信号处理。 为什么选用隔离栅 齐纳式安全栅(详
2、见齐纳式安全栅的章节) 和隔离式安全栅都能实现本质安全防爆的功能。 与简单廉价的齐纳栅相比,隔离栅会给用户带来 哪些利益呢? 1. 隔离栅可将危险区的现场回路与主控室安全区 的控制系统有效隔离。这种隔离可同时带来三 大好处:其一,隔离栅无需本安接地。简化了 本安防爆应用时的工程施工。其二,大大增强 了检测和控制回路的抗干扰能力。其三,允许 现场仪表接地,且现场仪表接地将不会与控制 系统接地之间产生相互影响。 2. 应用隔离栅可缩短开车准备时间和减少停车时 间。这是因为隔离栅具有比齐纳栅强得多的自 我保护能力,意外损坏的可能性较小。同时, 隔离栅允许现场仪表带电检修,从而减少了停 车。 3. 隔
3、离栅具有较强的信号处理功能,给现场仪表 和控制系统的应用提供了更大的选择空间。从 而使整个系统的配置更合理和有效。 4. 当用户同时应用 DCS 和 ESD 时,选用一进 二出的隔离栅,可以有效地将两个系统隔离开 来。从而避免一个系统的故障影响另一个系 统。 P+F 公司有哪几个系列的隔离栅 P+F 公司已有 40 年研发和生产隔离栅的 经验。现共有 4 个系列的隔离栅畅销世界各地。 1. KF 系列隔离栅。这是销售量最大、应用最广 泛的隔离栅系列。本样本将详细介绍。 2. KS 系列远程 I/O 型隔离栅。这是最新型的隔 离栅系列。它在隔离栅基础上又集成了远程 I/O 的功能。可安装在现场危
4、险区 Zone 2。多 达 125 台隔离栅可通过一根通讯总线与 DCS 系统联接。其应用可为用户节省控制系统的总 体投资。另有样本做专门介绍。 3. E-Card 系列隔离栅。其特点为欧洲 19” 标 准 机架的安装方式。机柜整洁、美观、高雅。维 护十分方便。深得欧洲用户喜爱。在我国也得 到很多用户的青睐。另有样本做专门介绍。 4. HiD 系列隔离栅。其特点为完全的母板安装方 式。现场侧和系统侧的接线均在母板上完成, 隔离栅上没有接线。维护隔离栅时完全不触动 任何接线端子。可采用 DCS 系统电缆与隔离 栅母板联接。特别适用于 DCS 和隔离栅总成 调试验收后,需要拆散、搬运至现场,再重新
5、 安装联接的场合。有关 HiD 隔离栅另有样本 做专门介绍。 回路限 能单元 电流隔 离单元 信号处 理单元 图 1 KF 系列隔离栅的主要特点 KF 系列隔离式安全栅满足欧洲最新的防 爆认证要求,并取得 ATEX 认证。 在中国,KF 系列隔离栅满足中国国家标 准,并取得 NEPSI 认证。 KF 系列隔离栅在市场上的成功,主要基 于三个重要,而且独特的设计理念。其一,被称 为全能的隔离栅系列。就是尽可能在一个系列里 面,满足用户的各种应用功能。其二,被称为信 息化的隔离栅系列。这表现在全面支持模拟量回 路的智能通讯和完善现场线路故障监测及其故障 信息的收集报警。其三,被称为对工程友好的隔
6、离栅系列。就是尽可能地多为工程施工和日常维 护着想。 1. 全能的隔离栅系列。 与齐纳栅相比,隔离栅的主要优点之一就 是在实现本安方便的同时,能与各种现场仪表和 各款控制系统相配,并完成用户指定的信号处理 要求。KF 系列隔离栅将这种具有广泛适应性的特 点发挥到极至。 信号传递。能够简单地传递信号,即什么信号 进,什么信号出,俗称透明的隔离栅,似乎是 隔离栅中最基本的品种。采用这种隔离栅的方 便之处在于,当对控制系统的 I/O 卡进行选型 时,可完全忽略隔离栅的存在。KF 系列不仅 对较易传递的 4-20mA、1-5V、 0-10V 、 mV、干接点信号,而且对难以传 递的电阻信 KF 系列隔
7、离式安全栅 号,都能进行隔离式的精确传递。在传递检测 信号的同时,KF 系列隔离栅还适用于传递各 种智能通讯信号,HART、Brain、DE、 Foxcom、FSM,等等。 无源隔离栅。大部分隔离栅是有源的。但部分 DCS 的 I/O 卡只接受无源信号,于是要求采 用无源隔离栅。KF 系列中包括了品种齐全的 无源隔离栅,从而使其适配更多的系统 I/O 卡。 信号转换。KF 系列中带有信号转换功能的隔 离栅品种非常丰富。从简单的 4-20mA 与 1- 5V 之间的转换,到热电偶、热电阻与 4- 20mA 或 1-5V 之间的转换,还有将频率、电 位器等特殊信号转换为 4-20mA 或 1-5V
8、 常规 信号,等等。 信号分配。当用户同时使用两个控制系统或一 个控制系统和一个独立的记录或显示装置时, 需要隔离栅完成信号一进二出的功能。KF 系 列中包括多款模拟量输入和开关量输入的一进 二出隔离栅。对频率量输入信号,KF 系列隔 离栅可以输出一个 4-20mA 模拟信 号参与控 制和一个频率信号用于计数计量。 报警设定。KF 系列中包括了品种丰富的报警 设定器。这种隔离栅和报警设定器合二为一的 产品,大大简化了用户的系统配置。 满足各种级别的工厂安全要求。KF 系列隔离 栅中包括有经过故障安全认证的隔离栅,用于 紧急停车系统所要求的故障安全回路。KF 系 列中还包括满足工厂安全 SIL2
9、 或 SIL3 要求 的隔离栅。 交流供电的隔离栅。一般的隔离栅多为标称直 流 24V 供电。但是,为了方便某些化工机械 和机组的成套,KF 系列中包括了部分交流供 电或交直流两用供电的隔离栅。 2. 信息化的隔离栅系列。 KF 系列隔离栅致力与在完成本安防爆的 基本功能的同时,帮助用户获得更多的信息。 全面支持模拟量输入输出回路的智能通讯。该 系列隔离栅支持目前市场上应用的所有智能通 讯协议,如 HART、Brain、Foxcom、DE, 等等。 在支持 HART 智能通讯方面,KF 系列隔离栅 设计得几乎无微不至。不仅普通的单通道 AI 和 AO 型号支持 HART,双通道 AI 和 AO
10、、一 进二出 AI 同样支持 HART。不仅支持二线制 変送器的 HART 通讯,还支持 4 线制変送器 的 HART 通讯。 KF 系列隔离栅还细致地照顾到用户在全面应 用智能通讯时地一些特殊问题。比如,用户有 时希望支持 HART 通讯地隔离栅能兼容非智 能仪表。又如,用户希望在 DCS 系统尚未连 接时,就能够用手操器在隔离栅地系统侧调试 HART 仪表。对于这些要求,KF 系列隔离栅 都有周到地考虑。 KF 系列隔离栅设计有相当完善的现场线路故 障监测功能。尤其是针对阀门控制回路的线路 监测功能非常突出和广受用户欢迎。因为比较 AI 和 DI 回路,AO 和 DO 回路的线路故障通 常
11、更难被发现,并且更加危险。 KF 系列隔离栅还设计了独特的线路故障信息 的收集和报警解决方案。如果每一台隔离栅单 独地输出线路故障信息,会让整个故障信息收 集和报警工作变得非常繁琐,并占用过多资 源。KF 系列隔离栅利用其独特地轨道供电系 统,将每台隔离栅的线路故障信息通过电源轨 道传递给电源模块,由电源模块给出统一的报 警信号。同时隔离栅上设置线路故障报警指示 灯。 3. 对工程友好的隔离栅系列。 KF 系列隔离栅注重安装、接线、上电等 工程施工的简便易行,特别采用 DIN 导轨安装方 式、可插拔接线端子和轨道供电方式。 DIN 导轨安装方式。这种安装方式的特点是其 附件不仅非常简单,而且既
12、标准化,又廉价而 通用。安装和拆卸都十分方便。同时,几乎每 个安全栅厂家都有采用这种安装方式的安全栅 品种。从而使得各品牌产品之间的互换成为可 能。 可插拔接线端子。不论是工程施工阶段,还是 在回路调试阶段,或是今后的维护和检查,反 复地拆线和接线总是一件让人烦恼,且容易出 错的事情。采用可插拔的接线端子,就可以有 效地避免不必要的重复拆线和接线。KF 系列 隔离栅的现场侧端子与系统侧端子用不同的颜 色来区分。如果一侧有两组或两组以上端子, 则通过在端子上设置编码使端子组之间不会相 互插错。 轨道供电方式。大部分隔离栅需要供电。而当 隔离栅应用数量较大时,给每一台隔离栅配电 并不是一个轻松的工
13、作。为了简化隔离栅的配 电,P+F 公司发明了轨道供电方式。其方法 是在 DIN 安装导轨中嵌装一根专用的电源轨 道,通过这根电源轨道,将 24VDC 供电配给 所有安装在该轨道的隔离栅。采用轨道供电 后,隔离栅的配电就变得非常简单,易于掌 握,不易出错,而且能很方便地实现冗余配 电。 现场侧线路监视报警。KF 系列隔离栅中的很 多品种具有现场线路监视报警功能。这对工程 施工和系统运行是非常有益的。比如模拟量输 出 AO 和开关量输出 DO,现场侧线路的故障 有时不能被 DCS 系统及时发现,从而造成 KF 系列隔离式安全栅 DCS 对调节阀和电磁阀的失控。用户可以在 KF 系列隔离栅中,挑选
14、使用带有线路监视报 警功能的隔离栅,及时有效地发现线路故障。 与浪涌保护器方便组合。KF 系列隔离栅可以 和 P-LB 系列浪涌保护器方便地组合使用。二 者可以直接插接在一起,中间不必接线。既方 便工程施工,又节省机柜空间。 K 系列隔离栅、隔离器及报警设定器常用型号选型表 注:所列产品为常用产品。产品如有误,请以产品资料为准。如有其他产品需求,请与 P+F 公司各办 事处联系。 一、常用隔离式安全栅 现场信号 类型 型号 通道数 智 能 SIL 系统侧应用说明 KCD2-STC-Ex1 单通道 是 SIL2 有源或无源 4-20mA 信号,或 1-5V 信号。 KFD2-STC4-Ex1 单
15、通道 是 SIL2 KFD2-STC4-Ex2 双通道 是 SIL2 KFD2-STC4-Ex1.2O 一进二出是 SIL2 有源 4-20mA 信号。智能型, 支持 HART。 KFD2-STC4-Ex1-Y122583 单通道 是 SIL2 AI, 4-20mA 2 线制智能 (或非智能) 变送器 KFD2-STC4-Ex1.2O-Y122582 一进二出是 SIL2 无源 4-20mA 信号。智能型, 支持 HART。 KCD2-SCD-Ex1 单通道 是 SIL2 KFD2-SCD-Ex1.LK 单通道 是 SIL2 KFD2-SCD2-Ex2.LK 双通道 是 SIL2 4-20mA
16、 信号。兼容智能/非智 能仪表。带线路故障检测功 能。 KFD2-CD-Ex1.32 单通道 否 SIL24-20mA 信号。 AO, 4-20mA 驱动电气转 换器或电气 阀门定位器 KFD2-CD2-Ex2 双通道 否 SIL24-20mA 信号。 T/C, mV KFD2-VR2-Ex1.50m 单通道 mV 信号。50mV。 带线路故障检测功能。 RTD,2/3/4 线制 KFD2-RR-Ex1 单通道 2/3/4 线制电阻信号。 KFD2-UT2-Ex1 单通道 TI, 温度变送。 T/C、RTD、 mV 及滑线 变阻器 KFD2-UT2-Ex2 双通道/ 一进二出 有源或无源 4-20mA 信号。热 电偶应用时请订购冷端补偿器 K-CJC。PC 机组态,可选 PW2-ADP1-USB 组态软件包 KCD2-SR-Ex1.LB 一进二出 SIL2 KCD2-SR-Ex2 双通道 SIL2 KFD2-SR2-Ex2.W