[发明专利]一种电流输出型安全隔离栅

说明书

技术领域

本发明涉及自动化及仪器仪表领域，更具体的说，是涉及一种电流输出型安全隔离栅。

背景技术

安全隔离栅是一种接在本质安全电路和非本质安全电路之间，将供给本质安全电路的能量限制在一定安全范围内的装置。其中，本质安全电路连接危险区，非本质安全电路连接安全区。控制系统包含于非本质安全电路中，执行器包含于本质安全电路中。

电流输出型安全隔离栅是一种将控制系统的电流型标准工业信号（4～20mA）传递给执行器（例如，阀门）的设备。其主要按照电源区、安全区、危险区三区隔离的模式进行设计，其中，安全区连接控制系统形成输入电流环路，危险区连接执行器形成输出电流环路，正常状态下，输出电流环路可以完全复制输入电流环路的电流。

危险区断线是一种常见的故障，因此，在电流输出型安全隔离栅上都有断线检测及报警功能电路。断线检测及报警功能电路检测危险区断线的方式有多种，目前普遍采用的是通过对输出电流环路的电流信号进行采样，然后传到安全区，当采样电流小于4mA时，控制系统将该电流信号转换后，进行报警。

上述方式中，断线检测及报警功能电路将危险区是否断线的信息传递给安全区，涉及两个隔离区之间信息的传递，为了保证供给本质安全电路的能量在一定安全范围内，断线检测及报警功能电路需要满足本质安全电路的相关规范要求，现有技术中，一种方法是，采用普通光耦作为附加的隔离器件，并采用符合本质安全要求的熔断丝、限流电阻、齐纳管组成能量限制单元，限制电路的输出能量；另一种方法是选择符合本质安全规范要求的特殊光耦作为附加的隔离器件。

但是，上述两种方法中，都需要增加额外的光耦作为隔离器件来实现安全区和危险区的连接，使得断线检测及报警电路是一个单独的信号传递回路，这将直接导致安全区和危险区的耦合通道增多，大大增加了供给本质安全电路的能量超出安全范围的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电流输出型安全隔离栅，以克服现有技术中在进行危险区断线检测时，由于需要增加额外的光耦作为隔离器件来实现安全区和危险区的连接，进而导致安全区和危险区的耦合通道增多，大大增加了供给本质安全电路的能量超出安全范围的风险的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电流输出型安全隔离栅，包括：电源区、安全区、危险区、输入端以及输出端；

所述输入端与控制系统连接，用于获取电流型标准工业信号，并将所述电流型标准工业信号输入至所述安全区；

所述电源区用于产生供给所述安全区和所述危险区的隔离电源；

所述安全区和所述危险区之间通过隔离变压器进行隔离；

所述输出端与执行器连接，用于将通过隔离变压器耦合产生的输出电流传输给所述执行器。

优选的，所述安全区包括断线检测报警单元和所述隔离变压器的一次侧；

其中，所述断线检测报警单元用于接收所述电流型标准工业信号，并将所述电流型标准工业信号输出给所述隔离变压器的一次侧。

优选的，所述危险区包括限能单元、电流复制单元和所述隔离变压器的二次侧；

其中，所述限能单元，用于保证传输给执行器的电源在预设安全范围内；

所述电流复制单元，用于通过所述隔离变压器的二次侧与所述隔离变压器的一次侧耦合产生所述输出电流。

优选的，所述隔离变压器的一次侧包括：第一开关、第一绕组、第二开关、第二绕组以及第一电容；

其中，所述第一开关的第一端与所述第一绕组的第一端连接；

所述第一绕组的第二端与所述第二绕组的第一端连接；

所述第二绕组的第二端与所述第二开关的第二端连接；

所述第二开关的第一端与所述第一开关的第二端连接；

所述第一电容第一端与所述第一开关的第二端连接；

所述第一电容的第二端与所述第一绕组的第二端连接；

所述隔离变压器一次侧接收的电流型标准工业信号由所述第一绕组的第二端流入。

优选的，所述隔离变压器的二次侧包括：第三绕组、第三开关、第四绕组、第四开关以及第二电容；

其中，所述第三绕组的第一端与所述第三开关的第一端连接；

所述第三开关的第二端与所述第四开关的第一端连接；

所述第四开关的第二端与所述第四绕组的第二端连接；

所述第四绕组的第一端与所述第三绕组的第一端连接；

所述第二电容的第一端与所述第三开关的第二端连接并接地；