【正文】 量特性的落后狀況； 2) 一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。 將位置控制器、 PID控制器、伺服放大器、電 氣轉(zhuǎn)換器、閥位變送器等裝在一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表中，減少了信號(hào)傳輸中的泄漏和干擾等因素對(duì)系統(tǒng)控制精度的影響；還采用電制動(dòng)和斷續(xù)調(diào)節(jié)技術(shù)代替機(jī)械摩擦制動(dòng)技術(shù)，以提高整機(jī)的可靠性； 3) 具有智能化的通信功能。 與上位機(jī)或控制系統(tǒng)之間可通過現(xiàn)場(chǎng)總線按規(guī)定的通信協(xié)議進(jìn)行雙向數(shù)字通信，并構(gòu)成所需要的控制系統(tǒng)，這是智能執(zhí)行器與常規(guī)電動(dòng)執(zhí)行器的重要區(qū)別之一。 79 2022/2/12 4) 具有智能化的自診斷與保護(hù)功能。當(dāng)電源、氣動(dòng)部件、機(jī)械部件、控制信號(hào)、通信或其它方面出現(xiàn)故障時(shí)，均能迅速識(shí)別并能有效采取保護(hù)措施，確保控制系統(tǒng)及生產(chǎn)過程的安全。 5）具有靈活的組態(tài)功能，“一機(jī)多用”，提高了經(jīng)濟(jì)效益。例如，對(duì)于輸入信號(hào)，可通過軟件組態(tài)來選擇合適的信號(hào)源；對(duì)于執(zhí)行器的運(yùn)行速度和行程，也可通過組態(tài)軟件進(jìn)行任意設(shè)置，所有這些都無(wú)需更換硬件。這樣一來，只要用少量類型的智能執(zhí)行器就能夠滿足各種工業(yè)過程的不同需求，從而大大提高了制造商和用戶的經(jīng)濟(jì)效益。 80 2022/2/12 2. 智能電動(dòng)執(zhí)行器的實(shí)例簡(jiǎn)介 美國(guó) Valtek公司生產(chǎn)的 STARPAC智能執(zhí)行器 81 2022/2/12 安全柵 安全柵（又稱防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號(hào)線進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器。 1 安全防爆的基本概念 在大氣條件下，氣體蒸汽、簿霧、粉塵或纖維狀的易燃物質(zhì)與空氣混合，點(diǎn)燃后燃燒將在整個(gè)范圍內(nèi)傳播的混和物，稱為 爆炸性混合物 。 含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱為 爆炸性環(huán)境 。 按爆炸性混合物出現(xiàn)的頻度、持續(xù)時(shí)間和危險(xiǎn)程度，又可將危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分成不同級(jí)別的危險(xiǎn)區(qū)。 82 2022/2/12 對(duì)于 Ⅱ 類電氣設(shè)備 ， 電路電壓限制在 30VDC時(shí) ， 各種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級(jí) 。 爆炸性混合物的最小引爆電流 級(jí) 別 最小引爆電流（ mA） 爆炸性混合物種類 Ⅰ i＞ 120 甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳 Ⅱ 70＜ i＜ 120 乙烯 、 乙醚 、 丙烯晴等 Ⅲ i≤70 氫、乙炔、二硫化碳、市用煤氣、水煤氣、焦?fàn)t煤氣等 不同的危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)電氣設(shè)備的防爆要求不同，煤礦井下用電氣設(shè)備屬 Ⅰ 類設(shè)備；有爆炸性氣體的工廠用電氣設(shè)備屬 Ⅱ 類設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠用電氣設(shè)備屬 Ⅲ 類設(shè)備。 83 2022/2/12 2 安全火花防爆系統(tǒng) 電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計(jì)就開始考慮防爆，把電路在短路、開路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點(diǎn)火能量之下，則此儀表稱為 安全火花防爆儀表 。 安全火花防爆儀表只能保證本儀表內(nèi)部不發(fā)生危險(xiǎn)火花，對(duì)其它儀表通過信號(hào)線傳入的能量是否安全則無(wú)法保證。如果在與其它儀表的電路連線之間設(shè)置安全柵，防止危險(xiǎn)能量進(jìn)入，則完全做到了安全火花防爆。 84 2022/2/12 構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的二要素： ① 在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的儀表必須是安全火花防爆儀表（本安儀表）。 ② 現(xiàn)場(chǎng)儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所之間的電路連接必須經(jīng)過安全柵 （ 防爆柵 ） 。 85 2022/2/12 基本原理： 簡(jiǎn)單齊納式安全柵是利用齊納二極管的反向擊穿特性進(jìn)行限壓、用固定電阻進(jìn)行限流 。 齊納式安全柵 安全柵的種類很多，有電阻式安全柵、中繼放大式安全柵、齊納式安全柵、光電隔離式安全柵、變壓器隔離式安全柵等。 當(dāng)輸入電壓 Vi在正常范圍（ 24V）內(nèi)時(shí)，齊納二極管 VD不導(dǎo)通；當(dāng)電壓高于 24V并達(dá)到齊納二極管的擊穿電壓（約 28V）時(shí)，齊納二極管導(dǎo)通，在將電壓鉗制在安全值以下的同時(shí)，安全側(cè)電流急劇增大，使快速熔斷絲 FU很快熔斷，從而將可能造成事故的高壓與危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)隔斷。固定電阻 R的作用是限制流往現(xiàn)場(chǎng)的電流。 86 2022/2/12 兩點(diǎn)不足： 一、固定的限流電阻其大小難以選擇，選小了起不到很好的限流作用，選大了又影響儀表的恒流特性，理想的限流電阻應(yīng)該是可變的，即電流在安全范圍內(nèi)其阻值要足夠小，而當(dāng)電流超出安全范圍時(shí)其電阻要足夠大； 二、接地不合理，通常一個(gè)信號(hào)回路只允許一點(diǎn)接地，若有兩點(diǎn)以上接地會(huì)造成信號(hào)通過大地短路或形成干擾。 87 2022/2/12 （ 2） 由 VD1~VD4和 F1 ~ F’2組成限壓電路 。 背靠背的齊納管中點(diǎn)接地 ， 改直接接地為保護(hù)時(shí)接地 。 （ 1） 用晶體管限流電路取代固定電阻 。 VT3工作于零偏壓 ， 作為恒流源向 VT1提供足夠的基極電流 ，保證信號(hào)在 4～ 20mA范圍內(nèi) VT1處于飽和狀態(tài) 。 改進(jìn)后的齊納式安全柵 88 2022/2/12 正常時(shí) VT1飽和導(dǎo)通 ? VR1 = ～ ? VT2不通 過流時(shí) VR 1 ? VT2導(dǎo)通，分流 VT3的電流 ? ? VT1退飽和 ? Vce1↑呈現(xiàn)較高的電阻 ?要求快速熔斷絲熔斷時(shí)間1mS 工作原理 過壓時(shí) VD1 ~ VD4中至少有一個(gè)被擊穿，限壓并接地 改進(jìn)后的齊納式安全柵 89 2022/2/12 隔離式安全柵 用 變壓器 作為隔離元件 ， 分別將輸入 、 輸出和電源進(jìn)行隔離 ， 可以對(duì)二線制變送器進(jìn)行隔離供電 。 因而 分 檢測(cè)端安全柵和執(zhí)行端安全柵 。 1 檢測(cè)端安全柵 檢測(cè)端安全柵在向變送器提供電源的同時(shí) ， 將變送器的測(cè)量信號(hào)經(jīng)隔離變壓器傳給控制室儀表 。 90 2022/2/12 檢測(cè)端安全柵 是一個(gè)傳遞系數(shù)為 1的傳送器 ，電源 、 變壓器 、 控制室儀表之間用磁耦合 ， 電路上是隔離的 。 簡(jiǎn)化原理圖如圖所示 。 ＋ ＋ 91 2022/2/12 （ 1） 電源變壓器 DC / AC： VT VT2，VD1～ VD4 及變壓器 T1構(gòu)成磁耦合自激多諧振蕩器 。 ＋ ＋ 92 2022/2/12 （ 2） 晶體管限壓限流電路 串聯(lián)使用了兩套完全相同的限壓限流電路： VT VT4和 VD15；VT VT6和 VD16。 正常工作時(shí) VTVT6飽和 ， VT VT5截止 。 93 2022/2/12 mARRRRRRRRI B )//(30654654653 ???????① 電源出現(xiàn)過電壓 ? VD15擊穿（ 30V） ? ? ? VT3飽和 Vce3≈0 VT4截止 VAB ↓— 限壓 ? ? 晶體管限壓限流電路原理 ? 94 2022/2/12 ② 變送器出現(xiàn)過電流 VR6 VT3導(dǎo)通，分流 ? VT4退飽和 ? Vce4↑ — 限流 ? 限流特性 限壓特性 95 2022/2/12 （ 3）調(diào)制解調(diào)電路 調(diào)制： VD1 VD14交替工作 ?送往 變送器的 DC4～ 20mA ? 交替通過 T2原邊 解調(diào)： T2副邊 1： 1耦合?復(fù)合管 VT7~VT10整流 ＋ ＋ 96 2022/2/12 2 執(zhí)行端安全柵 用于控制室中調(diào)節(jié)器和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器之間 ， 是4~20mA調(diào)節(jié)信號(hào)送往現(xiàn)場(chǎng)的安檢通道 。 與檢測(cè)端安全柵的區(qū)別： ① 信號(hào)傳輸方向相反 ， ② 不需給現(xiàn)場(chǎng)供電 。 電路原理基本相似 。 97 2022/2/12 隔離式安全柵與齊納式安全柵相比較，發(fā)見有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）可以在危險(xiǎn)區(qū)或安全區(qū)認(rèn)為合適的任何一個(gè)地方接地，使用方便，通用性強(qiáng)； 2）隔離式安全柵的電源、信號(hào)輸入、信號(hào)輸出均可通過變壓器耦合，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入、輸出完全隔離，使安全柵的工作更加安全可靠； 3）隔離式安全柵由于信號(hào)完全浮空，大大增強(qiáng)了信號(hào)的抗干擾能力，提高了控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的可靠性。 2022/2/12 98 本章結(jié)束，謝謝！