Описание
P＋F公司95年推出的新型Z系列齐纳式安全栅专为配合DCS系统而设计。依照最新齐纳式安全栅应用理念设计，精益求精地选配元器件，采用一丝不苟的精湛工艺制作，使其优秀品质得以充分体现：
①理想化的齐纳特性
②无源纯阻性电路
③适应DCS对智能变送器回路供电
④一台齐纳式安全栅负责一个检测点或一个控制点
⑤避免除安全需要以外的安全栅的损耗
理想化的齐纳特性
齐纳式安全栅的基本电路如图1所示。
注：为简化图示，将三重冗余的齐纳管只标出一个。
理想的齐纳式安全栅特性是当回路电压V低于齐纳式安全栅安全限压V0时，齐纳管截止，漏电流Ileak为零；而当回路电压等于安全限压值时，齐纳管突然导通，漏电流跳升至足够大，使回路电压永不超过安全限压值。当然，理想的齐纳特性并不存在。当回路电压接近安全限压值时，齐纳管总是逐渐导通的。实践中，人们将齐纳管漏电流Ileak达到10μA时的回路电压V10μA认作齐纳管导通的开启电压。此V10μA越靠近安全限压值，则齐纳特性越理想。
P＋F公司追求齐纳特性的理想化可谓精益求精。例如用于标称24V回路的Z系列安全栅，其安全限压值为28V，而V10μA做到26.5V。齐纳特性的理想化，一方面因回路漏电流减小而使检测精度提高；另一方面也大大增加了安全栅对回路电压的宽容度，从而使P+F公司能够在不影响齐纳式安全栅适用范围的情况下，淘汰原有的有源齐纳式安全栅。
无源纯阻性电路
Z系列齐纳式安全栅采用无源的纯电阻性电路，与有源齐纳式安全栅相比，这种电路不仅元器件少，故障率低，成本低，而且有利于回路信号的保真和抗干扰。
Z系列齐纳式安全栅中常用的电路有六种：
齐纳式安全栅电路一 单线浮空（图2）
显然，这是最简单的齐纳式安全栅电路。其特点是廉价。典型品种为Z728和Z715等。其中Z728适用于大多数DCS的4-20mA模拟量输出回路。
Z系列齐纳式安全栅仍保留负极性品种，即将上图中齐纳管反向设置，如Z828等。但负极性齐纳式安全栅会使工程的配电和接地问题更趋复杂，除非万不得已，一般不建议采用。所以，此样本不作详述。
齐纳式安全栅电路二 双线浮空、反向截止（图3）
最典型的品种有Z787.H和Z787。其中Z787.H被广泛应用于智能变送器回路。
齐纳式安全栅电路三 4-20mA/1-5V转换（图4）
典型品种为Z788.R。其特点为能将变送器4-20mA信号转换为1-5V信号给DCS。
齐纳式安全栅电路四 双极星形结构（图5）
此电路±mV信号回路。特点为有较高的共模抑制比。典型品种为Z960。专门用于连接热电偶。
齐纳式安全栅电路五 双极性 三线浮空（图6）
这是连接三线制热电阻的专用电路。特点为具有完全相同的三个通路。齐纳式安全栅型号为Z954。
齐纳式安全栅电路六 双极性二线浮空（图7）
过去这种电路曾被用于热电阻回路，但缺陷是配三线制热电阻时需要一个半安全栅，多有不便。现在则主要用于称重测力传感器的应变电桥回路。典型品种有Z966（用于电桥配电）和Z964（用于电桥测量）。
适应DCS对智能变送器回路供电
在齐纳式安全栅与DCS的配合时，人们常会遇到因齐纳式安全栅回路压降过大，而导致DCS的回路供电不够驱动智能变送器的情况。为此，P+F公司特别推出Z787.H型齐纳式安全栅。当用户使用霍尼韦尔、横河、艾默生、ABB公司的DCS和智能变送器时，只要选择Z787.H便无后顾之忧。
Z787.H配合DCS应用于智能变送器回路如图8所示。
1-8端端电阻：250欧姆
4-5端端电阻：25欧姆
首先，Z787.H的齐纳管开启电压V10μA为26.5V。使回路供电电压范围为24V-26.5V。许多DCS如Centum-CS3等，其标准回路供压可设定在25.5V。此时选用Z787.H显然是最理想的。
其次，Z787.H合理设计其两个通路的端端电阻，以适应现代智能变送器，如横河EJA、艾默生3051、ABB600、霍尼韦尔ST3000等，对回路电阻的要求。
以3051为例。其对回路电阻的要求为：
250Ω ≤ R ≤ (Vloop-10.5V) ÷ 0.023A
当DCS供压为24V时，回路电压
Vloop ＝ 24V - 0.9V ＝ 23.1V于是：
250Ω ≤ R ≤ 548Ω
而应用Z787.H时，回路电阻
R = 250Ω + 25Ω + 250Ω = 525Ω
显然满足3051变送器的要求。
Z787.H并非只适合有DCS进行回路供电。某些DCS的AI卡要求齐纳式安全栅外供电（如DCS的AI卡内阻较大）时，Z787.H也是理想的齐纳式安全栅。
一台齐纳式安全栅负责一个检测或控制点
P+F公司建议用户采用单通道齐纳式安全栅，即一台齐纳式安全栅负责一个检测点或一个控制点。同样，一个检测点（如三线制热电阻）也应避免设计两台齐纳式安全栅。这样做的好处是当维护齐纳式安全栅时，不会影响到其他回路的正常工作。
避免除安全需要以外的安全栅损耗
当回路电压高于齐纳式安全栅的安全限压值时，将因齐纳管导通而导致保险丝熔断。这是齐纳式安全栅保证本质安全的正常功能。但除此以外的安全栅损耗则应尽量避免。
实践中，为了减少齐纳式安全栅的意外损耗，用户在现场一侧作业时，通常会切断相关回路的供电。这就使本安防爆允许现场带电作业的优点得不到利用。
为最大限度避免除安全需要以外的意外损耗，P+F公司对Z系列齐纳式安全栅的参数进行了周密的设计。对于模拟量输出、热偶和热阻输入、数字量输入、纯电流和电压输入、频率输入、选用Z787.H的模拟量（变送器）输入等回路，在DCS回路供电的条件下，只要系统一侧无故障，Z系列齐纳式安全栅就允许现场一侧带电作业。此时现场的短路和开路均不会损坏齐纳式安全栅。
以变送器回路采用Z787.H为例。设回路电压为26.5V，DCS系统一侧无故障，而现场短路。如图9所示。
此时，回路电流为Isc。
Isc = (26.5V-0.9V)÷(250Ω+25Ω+250Ω)=49mA
由于Z787.H采用80mA高速保险丝，容量足够，此时不会熔断。
可更换保险丝的齐纳式安全栅
实践中，齐纳式安全栅的损坏绝大部分表现为保险丝熔断。于是人们设计出装有可更换保险丝的齐纳式安全栅，希望能减少用户的损失。
图10所示为可更换保险丝的齐纳式安全栅Z787.H.F。与不可更换保险丝的Z787.H比较可以看出，Z787.H.F在Z787.H的基础上增加了可更换的保险丝F3和F4。保险丝F1和F2的作用示保护齐纳管Z，不允许更换。所以Z787.H.F用可更换保险丝F3和F4来保护保险丝F1和F2。
通过了这么详细的讲解 ，我相信对我们公司的安全栅产品质量信任更会提高一个台阶，希望我们的合作愉快。商者无域，相融共生！
