德國P+F齊納安全柵Z系列Z787.H/Z728/Z715/Z896/Z788.R_安全柵_自動化儀器設備_儀器、儀表_貨源

P＋F公司95年推出的新型Z系列齊納式安全柵專為配合DCS系統而設計。依照最新齊納式安全柵應用理念設計，精益求精地選配元器件，采用一絲不茍的精湛工藝制作，使其優秀品質得以充分體現：

①理想化的齊納特性

②無源純阻性電路

③適應DCS對智能變送器回路供電

④一臺齊納式安全柵負責一個檢測點或一個控制點

⑤避免除安全需要以外的安全柵的損耗

理想化的齊納特性

齊納式安全柵的基本電路如圖1所示。

註：為簡化圖示，將三重冗餘的齊納管隻標出一個。

理想的齊納式安全柵特性是當回路電壓V低於齊納式安全柵安全限壓V0時，齊納管截止，漏電流Ileak為零；而當回路電壓等於安全限壓值時，齊納管突然導通，漏電流跳升至足夠大，使回路電壓永不超過安全限壓值。當然，理想的齊納特性並不存在。當回路電壓接近安全限壓值時，齊納管總是逐漸導通的。實踐中，人們將齊納管漏電流Ileak達到10μA時的回路電壓V10μA認作齊納管導通的開啟電壓。此V10μA越靠近安全限壓值，則齊納特性越理想。

P＋F公司追求齊納特性的理想化可謂精益求精。例如用於標稱24V回路的Z系列安全柵，其安全限壓值為28V，而V10μA做到26.5V。齊納特性的理想化，一方麵因回路漏電流減小而使檢測精度提高；另一方麵也大大增加瞭安全柵對回路電壓的寬容度，從而使P+F公司能夠在不影響齊納式安全柵適用范圍的情況下，淘汰原有的有源齊納式安全柵。

無源純阻性電路

Z系列齊納式安全柵采用無源的純電阻性電路，與有源齊納式安全柵相比，這種電路不僅元器件少，故障率低，成本低，而且有利於回路信號的保真和抗乾擾。

Z系列齊納式安全柵中常用的電路有六種：

齊納式安全柵電路一單線浮空（圖2）

顯然，這是最簡單的齊納式安全柵電路。其特點是廉價。典型品種為Z728和Z715等。其中Z728適用於大多數DCS的4-20mA模擬量輸出回路。

Z系列齊納式安全柵仍保留負極性品種，即將上圖中齊納管反向設置，如Z828等。但負極性齊納式安全柵會使工程的配電和接地問題更趨復雜，除非萬不得已，一般不建議采用。所以，此樣本不作詳述。

齊納式安全柵電路二雙線浮空、反向截止（圖3）

最典型的品種有Z787.H和Z787。其中Z787.H被廣泛應用於智能變送器回路。

齊納式安全柵電路三 4-20mA/1-5V轉換（圖4）

典型品種為Z788.R。其特點為能將變送器4-20mA信號轉換為1-5V信號給DCS。

齊納式安全柵電路四雙極星形結構（圖5）

此電路最適合±mV信號回路。特點為有較高的共模抑制比。典型品種為Z960。專門用於連接熱電偶。

齊納式安全柵電路五雙極性三線浮空（圖6）

這是連接三線制熱電阻的專用電路。特點為具有完全相同的三個通路。齊納式安全柵型號為Z954。

齊納式安全柵電路六雙極性二線浮空（圖7）

過去這種電路曾被用於熱電阻回路，但缺陷是配三線制熱電阻時需要一個半安全柵，多有不便。現在則主要用於稱重測力傳感器的應變電橋回路。典型品種有Z966（用於電橋配電）和Z964（用於電橋測量）。

適應DCS對智能變送器回路供電

在齊納式安全柵與DCS的配合時，人們常會遇到因齊納式安全柵回路壓降過大，而導致DCS的回路供電不夠驅動智能變送器的情況。為此，P+F公司特別推出Z787.H型齊納式安全柵。當用戶使用霍尼韋爾、橫河、艾默生、ABB公司的DCS和智能變送器時，隻要選擇Z787.H便無後顧之憂。

Z787.H配合DCS應用於智能變送器回路如圖8所示。

1-8端端電阻：250歐姆

4-5端端電阻：25歐姆

首先，Z787.H的齊納管開啟電壓V10μA為26.5V。使回路供電電壓范圍為24V-26.5V。許多DCS如Centum-CS3等，其標準回路供壓可設定在25.5V。此時選用Z787.H顯然是最理想的。

其次，Z787.H合理設計其兩個通路的端端電阻，以適應現代智能變送器，如橫河EJA、艾默生3051、ABB600、霍尼韋爾ST3000等，對回路電阻的要求。

以3051為例。其對回路電阻的要求為：

250Ω ≤ R ≤ (Vloop-10.5V) ÷ 0.023A

當DCS供壓為24V時，回路電壓

Vloop ＝ 24V - 0.9V ＝ 23.1V於是：

250Ω ≤ R ≤ 548Ω

而應用Z787.H時，回路電阻

R = 250Ω + 25Ω + 250Ω = 525Ω

顯然滿足3051變送器的要求。

Z787.H並非隻適合有DCS進行回路供電。某些DCS的AI卡要求齊納式安全柵外供電（如DCS的AI卡內阻較大）時，Z787.H也是理想的齊納式安全柵。

一臺齊納式安全柵負責一個檢測或控制點

P+F公司建議用戶采用單通道齊納式安全柵，即一臺齊納式安全柵負責一個檢測點或一個控制點。同樣，一個檢測點（如三線制熱電阻）也應避免設計兩臺齊納式安全柵。這樣做的好處是當維護齊納式安全柵時，不會影響到其他回路的正常工作。

避免除安全需要以外的安全柵損耗

當回路電壓高於齊納式安全柵的安全限壓值時，將因齊納管導通而導致保險絲熔斷。這是齊納式安全柵保證本質安全的正常功能。但除此以外的安全柵損耗則應盡量避免。

實踐中，為瞭減少齊納式安全柵的意外損耗，用戶在現場一側作業時，通常會切斷相關回路的供電。這就使本安防爆允許現場帶電作業的優點得不到利用。

為最大限度避免除安全需要以外的意外損耗，P+F公司對Z系列齊納式安全柵的參數進行瞭周密的設計。對於模擬量輸出、熱偶和熱阻輸入、數字量輸入、純電流和電壓輸入、頻率輸入、選用Z787.H的模擬量（變送器）輸入等回路，在DCS回路供電的條件下，隻要系統一側無故障，Z系列齊納式安全柵就允許現場一側帶電作業。此時現場的短路和開路均不會損壞齊納式安全柵。

以變送器回路采用Z787.H為例。設回路電壓為26.5V，DCS系統一側無故障，而現場短路。如圖9所示。