P+F安全栅说明书(中文)

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

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、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