西門子SIMATIC系統(tǒng)在安全防爆場所的應(yīng)用

　　其特點是：直接用于危險區(qū)域中的現(xiàn)場總線不僅節(jié)省了大量的布線成本，而且也節(jié)約了許多傳統(tǒng)方案中必須的I/O 信號的隔離柵、配電盤和分流器和大量信號電纜，同時節(jié)約了大量控制箱柜空間。此外，還可以省去防爆現(xiàn)場元件的機(jī)械保護(hù)裝置如雙層絕緣、附加金屬保護(hù)網(wǎng)等，以及在使用非本質(zhì)安全導(dǎo)線時所需要的防爆鋼管。

　　FISCO本質(zhì)安全現(xiàn)場總線（如PROFIBUS-PA）是最新的本安防爆接口技術(shù)。

　　圖2：Bus to Bus 接線本安防爆方案

　?。?）從點對點接線到總線（Point to Bus） 解決方案

　　即本安防爆遠(yuǎn)程分布式I/O方案，產(chǎn)品包括總線式隔離安全柵和本安型的分布式I/O模塊。其中極具代表性的是西門子ET200iSP系列本質(zhì)安全分布式I/O。見圖2所示：ET200iSP本身可以安裝應(yīng)用在Ex.Zone 1區(qū)，通過點對點電纜連接至Ex.Zone 0區(qū)的本安儀表。

　　與從總線到總線（Bus to Bus） 解決方案相比，其應(yīng)用特點是：現(xiàn)場儀表仍可以采用傳統(tǒng)4～20mA本安儀表，以點對點的接線方式接至分布式I/O，而分布式I/O向上則以經(jīng)本安鏈接器485/iS隔離后的PROFIBUS-DP/iS（1.5Mbps）總線方式接至控制系統(tǒng)通信總線或現(xiàn)場總線網(wǎng)卡。ET200iSP不僅具有安全柵功能，為現(xiàn)場回路提供本質(zhì)安全防爆，而且ET200iSP本身還具有很高的防爆安全等級，其I/O模塊、電源模塊和網(wǎng)關(guān)本身也采用本安防爆（ATEX II 2 G EEx ib IIC T4）。 因而ET200iSP可以直接安裝在Ex.Zone 1區(qū)，可對其所有電子模塊（包括電源模塊和總線連接模塊）進(jìn)行帶電熱插拔維護(hù)、操作。顯然，這種本安防爆解決方案中，現(xiàn)場儀表仍可使用傳統(tǒng)的4—20mA儀表。本安防爆遠(yuǎn)程分布式I/O方案是能兼顧FISCO現(xiàn)場總線方式和點對點方式兩類應(yīng)用方案優(yōu)點的一種中間方案，也是本文將詳細(xì)討論的方案。

　　除ET200iSP外，值得一提的是SIMATIC還有防爆ET200M分布式I/O方案可供用戶選擇。ET200M如果選用相應(yīng)的防爆結(jié)構(gòu)和S7-300系列的防爆Ex I/O卡板后，其本身就構(gòu)成無火花型防爆形式，可以直接安裝在危險區(qū)。但ET200M本身的防爆級別要比ET200iSP低，只能安裝在增安型（Ex e）保護(hù)箱中，用于Ex.Zone 2區(qū)。ET200M的數(shù)據(jù)傳輸采用PROFIBUS-DP，最高速率可達(dá)12 Mbps，相比ET200iSP的1.5Mbps通訊速率要高。

　　圖3：本安防爆分布式I/O解決方案

4. 西門子控制系統(tǒng)防爆器件介紹

　?。?）ET200iSP

　　SIMATIC ET-200iSP是用于Ex危險區(qū)的分布式I/O系統(tǒng)。使用符合歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)委員會標(biāo)準(zhǔn)防爆等級Ex［ia/ib］ IIC T4 的新型PROFIBUS分布式外設(shè)，可以安裝于危險區(qū)域Ex.Zone 1中，連接來自Ex.Zone 0區(qū)的本安信號。ET-200iSP通過本質(zhì)安全的PROFIBUS-DP/iS總線實現(xiàn)與控制系統(tǒng)的通訊，傳輸速率1.5Mbps。

　　ET-200iSP 采用位模塊化結(jié)構(gòu)，如圖4所示：

　　圖4：ET200iSP結(jié)構(gòu)組成

　　一個SIMATIC ET-200iSP 站點由一個密封電源、一個用于連接PROFIBUS-DP 的接口模塊（可擴(kuò)展32 塊電子模塊），和一個總線終端電阻模塊組成。而且，其電源和接口模塊均可進(jìn)行冗余配置。

　　ET-200iSP的防爆電源是一個隔爆Ex-d的供電模塊，由安全總線底板向各電子模塊供電。電源模塊本身的供電通過Ex-e端子實現(xiàn)，在危險區(qū)不允許拆開此連接。而且送電電源必須安裝在安全區(qū)。

　　每臺ET-200iSP的 PROFIBUS DP接口模塊最多可連接64個模擬信號或128個數(shù)字信號。

　　ET-200iSP的模塊化結(jié)構(gòu)為用戶提供了最大限度的靈活性，可以連接NAMUR 數(shù)字量輸入、電磁閥、模擬量輸入/ 輸出、HART 輸入/ 輸出、熱電耦以及熱電阻等。所有電子模塊均具有本安結(jié)構(gòu)，而且在危險1區(qū)可對所有的電子模塊（包括供電及總線連接模塊）帶電進(jìn)行更換，即“熱插拔”。