CN211321008U

CN211321008U - 一种安全栅

Info

Publication number: CN211321008U
Application number: CN201922115035.0U
Authority: CN
Inventors: 彭知顺
Original assignee: Xinneng Energy Co Ltd
Current assignee: Xinneng Energy Co Ltd
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2029-11-29

Abstract

本实用新型提供一种安全栅，包括输入电路、隔离电路和控制电路，输入电路与隔离电路相连，隔离电路和控制电路相连；隔离电路包括第一隔离回路、第二隔离回路和故障检测及信号处理模块，第一隔离回路和第二隔离回路互为主备回路，第一隔离回路和第二隔离回路的一端与所述输入电路相连，第一隔离回路和第二隔离回路的另一端与所述故障检测及信号处理模块相连，故障检测及信号处理模块还与控制电路相连。该安全栅通过隔离电路中的两个隔离回路之间进行切换，使得仪表盘能够连续测量；从而避免出现仪表测点监控失准、联锁的停车误动作，当电路任何故障产生将通过控制电路经安全栅报警信号线送至DCS上位显示相应报警的安全栅位置，便于操作人员及时处理。

Description

一种安全栅

技术领域

本实用新型实施例涉仪表控制技术领域，尤其涉及一种安全栅。

背景技术

安全栅作为仪表控制领域不可或缺的一部分，广泛应用于本质安全型仪表系统中。常规的安全栅主要分为两类，一种为齐纳式安全栅，另一种为隔离式安全栅；但由于齐纳式安全栅接地系统要求非常严格，其接地电阻必须小于1Ω，否则便失去防爆安全保护性能，但工厂的复杂电气环境很难达到要求，则会影响仪表信号传输直接降低信号抗干扰能力，影响系统稳定性，同时电源易受波动造成安全栅损坏，故要求危险区的现场仪表必须是隔离型。

常规的隔离式安全栅虽然有许多保护功能，相比于齐纳式安全栅有很多优点，但当安全栅意外断电时将使输出达到极限值，输出变为最大或者最小；当安全栅故障损坏时将会导致回路仪表输出故障，使得仪表输出不稳定，对于控制侧联锁仪表，将会导致DCS侧监测故障，设备乃至装置停车事故的发生。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种安全栅，以解决现有的安全栅隔离回路异常时，导致安全栅监控失准的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供一种安全栅，包括：输入电路、隔离电路和控制电路，所述输入电路与所述隔离电路相连，所述隔离电路和所述控制电路相连；

所述隔离电路包括第一隔离回路、第二隔离回路和故障检测及信号处理模块，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路互为主备回路，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路的一端与所述输入电路相连，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路的另一端与所述故障检测及信号处理模块相连，所述故障检测及信号处理模块还与所述控制电路相连。

可选的，所述隔离电路还包括用于为所述安全栅供电的备用电池。

可选的，所述控制电路包括模拟量输出信号端和报警输出信号端。

可选的，所述安全栅还包括电源故障报警信号指示灯和隔离回路故障信号报警指示灯；

所述电源故障报警信号指示灯和所述隔离回路故障信号报警指示灯与所述报警输出信号端相连。

可选的，所述故障检测及信号处理模块，包括：故障检测电路和信号处理电路；

所述故障检测电路用于检测所述安全栅的故障，并对故障类型进行地址编码；

所述信号处理电路用于确定所述安全栅的故障的信号类型，并向所述控制电路输出故障信号。

可选的，所述故障检测电路，用于检测所述安全栅的故障，并对故障类型进行地址编码，包括：

获取安全栅的空间位置坐标，将所述空间位置坐标以及故障类型转换为电信号。

可选的，所述空间位置坐标通过GPS获取。

可选的，所述安全栅还包括外部电源。

本实用新型提供的一种安全栅，包括输入电路、隔离电路和控制电路，所述输入电路与所述隔离电路相连，所述隔离电路和所述控制电路相连；所述隔离电路包括第一隔离回路、第二隔离回路和故障检测及信号处理模块，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路互为主备回路，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路的一端与所述输入电路相连，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路的另一端与所述故障检测及信号处理模块相连，所述故障检测及信号处理模块还与所述控制电路相连。该安全栅通过隔离电路中的两个隔离回路之间进行切换，使得仪表盘能够连续测量；从而避免出现仪表测点监控失准、联锁的停车误动作，当电路任何故障产生将通过控制电路经安全栅报警信号线送至DCS上位显示相应报警的安全栅位置，便于操作人员及时处理。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一实施例提供的一种安全栅的内部电路结构简图；

图2A和图2B为本实用新型一实施例提供的安全栅的结构示意图；

其中，图中标号的含义如下：

1、模拟量输入信号；2、主信号隔离回路；3、备用信号隔离回路；4、故障检测及信号处理模块；5、模拟量输出信号端；6、报警输出信号端； 7、外部DCS电源；8、内部蓄电池；9、报警信号接线端子；10、电源故障信号报警灯；11、隔离回路故障信号报警指示灯；12、电源供电端子； 13、模拟量信号输入接线端子；14、模拟量信号输出接线端子。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1为本实用新型一实施例提供的一种安全栅的内部电路结构简图，如图1所示，一种安全栅，包括：输入电路即现场侧，为模拟量输入信号1的端口、隔离电路即隔离区和控制电路即控制侧，所述输入电路与所述隔离电路相连，所述隔离电路和所述控制电路相连；

所述隔离电路包括第一隔离回路即主信号隔离回路2、第二隔离回路即备用信号隔离回路3和故障检测及信号处理模块4，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路互为主备回路，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路的一端与所述输入电路相连，所述第一隔离回路和所述第二隔离回路的另一端与所述故障检测及信号处理模块相连，所述故障检测及信号处理模块还与所述控制电路相连。

该安全栅通过隔离电路中的两个隔离回路之间进行切换，使得仪表盘能够连续测量；从而避免出现仪表测点监控失准、联锁的停车误动作，当电路任何故障产生将通过控制电路经安全栅报警信号线送至DCS上位显示相应报警的安全栅位置，便于操作人员及时处理。

所述隔离电路还包括用于为所述安全栅供电的备用电池8。

该备用电池用于当安全栅电源故障或者DCS侧断电时，其通过备用电池供电方式维持当前仪表供电。

所述控制电路包括模拟量输出信号端5和报警输出信号端6。

所述安全栅还包括电源故障报警信号指示灯和隔离回路故障信号报警指示灯；

所述故障检测及信号处理模块，包括：故障检测电路和信号处理电路；

上述可以通过信号端获取故障的类型以及故障点，用于在备用电池供电时，提醒给人员进行检查和修复，以保障安全栅的正常运行。

所述故障检测电路，用于检测所述安全栅的故障，并对故障类型进行地址编码，包括：

所述空间位置坐标通过GPS获取。空间位置坐标不同进而转换为电信号的检测模块可采用GPS技术对故障位置进行定位。

所述安全栅还包括外部DCS电源7。

介于常规的齐纳式安全栅和隔离式安全栅的应用局限性和不足，本实用新型涉及到一种模拟量输入安全栅，本技术方案在常规的隔离式安全栅测量上，采用了新型的仪表信号隔离处理方案，当安全栅电源故障或者 DCS侧断电时，其通过备用电池供电方式维持当前仪表供电，并通过串联电源报警信号输出至DCS侧，以备随时查询故障。

本实用新型安全栅可广泛应用于控制系统，当安全栅隔离回路故障时，通过处理器故障检测模块自动切换到冗余隔离回路，使得仪表实现连续测量，从而避免出现仪表测点监控失准、联锁的停车误动作，当电路任何故障产生将通过故障处理器经安全栅报警信号线送至DCS上位显示相应报警的安全栅位置，便于操作人员及时处理。

本实用新型技术方案在整个安全栅电路中采用了故障检测、配置了隔离信号冗余回路(包括主信号隔离回路和备用信号隔离回路)、采用了备用电源续航功能，在正常情况下，可保证仪表信号回路的正常供电、信号采集、隔离输出，当DCS侧仪表供电电源切断或者故障时，能够使用备用电源持续供电，通过故障检测模块判断隔离信号冗余回路出现故障时，其可对主信号隔离回路和备用信号隔离回路进行无扰动切换，进而达到准确、稳定、连续的测量，并将故障信号通过通讯方式传送至DCS侧。

本实用新型安全栅包含了模拟量输入信号、两路信号隔离器、备用电源、故障检测元件、仪表信号输出回路，其整个仪表传送处理过程如下：

模拟量输入信号采集处理，安全栅外观由电源输入端子、现场侧模拟量信号输入端子、回路故障状态、电源故障状态指示灯、模拟量信号输出端子、报警信号输出端子组成。

首先安全栅通过接收现场侧仪表信号，通过信号接入端子将信号传送给安全栅隔离区，其中隔离区包含两路冗余的隔离信号处理单元，正常工作状态下，只有一路隔离信号单元工作，两路隔离信号处理单元互为主备。

进一步的，故障检测及信号处理模块将隔离后的信号接收并进行信号收集及故障判断，若因安全栅外部供电电源故障或者断电时，并将所采集故障信号输出，若正在运行的隔离回路发生故障时将使隔离回路切换在备用回路，并将回路故障信号送出。

安全栅供电正常采用外部供电方式，正常情况下，外部电源可对备用电池进行充电，故障检测与信号处理模块可对故障信号类型进行地址编码，并通过过两个故障状态报警灯进行显示，红色为报警状态，绿色为正常状态，所输出的报警信号通过相关通讯协议进行上位通讯显示，支持常用协议MODBUS/DP等通讯方式。

如图1、2A和2B所示，该实用新型安全栅外部将现场侧仪表信号接入 13模拟量输入接线端子，内部电路将传送的信号送给2主信号隔离回路，进一步通过4故障检测及信号处理模块送至5模拟量输出信号，并将故障信号记录传送给6报警输出信号。

如果检测到故障信号为电源故障时，将DCS供电电源勿扰动切换至内部蓄电池，电池的供电时间可维持30分钟，以便于工艺操作人员在上位看到报警后通知仪表人员及时处理，如果检测到故障信号为隔离回路故障时，则将回路无扰动切换至备用隔离回路，同时DCS显示报警，通过编码通讯组态，上位可看到具体报警位置及相关报警信息。

本实用新型在信号采集回路配置了多路信号检测装置，在测量故障状态下实现信号测量的无扰动切换。相对于当今市面所有厂商类仪表，整个仪表信号采集、隔离、处理回路中采用自动充放电的备用电池，该电池可以是锂电池或者其他类电池，在供电电源失效或者故障情况下，该电池具有蓄电池功能，具有一定时间的持续供电功能。

本实用新型对设备故障检测处理采用了一种特殊的地址编码的方式，其原理是采用不同设备的空间位置坐标不同进而转换为电信号的检测模块，若干个安全栅报警线可通过一路信号线传输给DCS侧进行通讯，采用了一种通讯协议，使得上位可查询故障安全栅位置。

需要注意的是，本实用新型可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本实用新型的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本实用新型的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本实用新型的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims

1.一种安全栅，其特征在于，包括：输入电路、隔离电路和控制电路，所述输入电路与所述隔离电路相连，所述隔离电路和所述控制电路相连；

2.根据权利要求1所述的安全栅，其特征在于，所述隔离电路还包括用于为所述安全栅供电的备用电池。

3.根据权利要求1所述的安全栅，其特征在于，所述控制电路包括模拟量输出信号端和报警输出信号端。

4.根据权利要求3所述的安全栅，其特征在于，所述安全栅还包括电源故障报警信号指示灯和隔离回路故障信号报警指示灯；

5.根据权利要求1所述的安全栅，其特征在于，所述故障检测及信号处理模块，包括：故障检测电路和信号处理电路；

6.根据权利要求5所述的安全栅，其特征在于，所述故障检测电路，用于检测所述安全栅的故障，并对故障类型进行地址编码，包括：

7.根据权利要求6所述的安全栅，其特征在于，所述空间位置坐标通过GPS获取。

8.根据权利要求1所述的安全栅，其特征在于，所述安全栅还包括外部电源。