FISCO和FNICO現(xiàn)場(chǎng)總線防爆技術(shù)概述

　　以本質(zhì)安全防爆技術(shù)為核心的FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe COncept，現(xiàn)場(chǎng)總線本質(zhì)安全概念)技術(shù)因其產(chǎn)品重量輕、體積小和可在爆炸性氣體的危險(xiǎn)環(huán)境帶電操作等特點(diǎn)，已成為現(xiàn)場(chǎng)總線防爆技術(shù)的首選，進(jìn)而得到不斷改進(jìn)并日益成熟。但隨著該技術(shù)應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大和準(zhǔn)入場(chǎng)所相繼拓展，劃分為2區(qū)(Zone 2)的危險(xiǎn)場(chǎng)所遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于劃分為1區(qū)(Zone 1)和0區(qū)(Zone 0)的危險(xiǎn)場(chǎng)所，這對(duì)于以應(yīng)用于0區(qū)和1區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所為主要設(shè)計(jì)目的的FISCO技術(shù)而言，在設(shè)計(jì)、制造和認(rèn)證方面成本明顯過(guò)高。近幾年，隨著"n"型防爆技術(shù)的規(guī)范和普及，僅限于使用在2區(qū)的"n"型防爆產(chǎn)品進(jìn)入了防爆總線技術(shù)領(lǐng)域，使源自于FISCO的FNICO(Field Non Incendive Concept，現(xiàn)場(chǎng)總線非易燃性概念)技術(shù)存在著極大發(fā)展空間。由于"n"型防爆產(chǎn)品僅考慮正常工作條件，在對(duì)電壓及電流等安全指標(biāo)放寬的同時(shí)還意味著FNICO允許在危險(xiǎn)區(qū)域連接更多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，從可靠性、高精度、經(jīng)濟(jì)性等角度可獲取最大效益。因此，越來(lái)越多的總線集成商將FNICO技術(shù)作為2區(qū)防爆技術(shù)的首選措施加以采納，而仍將FISCO技術(shù)應(yīng)用于爆炸危險(xiǎn)程度較之2區(qū)相對(duì)較高的0區(qū)和1區(qū)，以科學(xué)而經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到物盡其用，避免資源浪費(fèi)的效果。

　　為保證應(yīng)用于爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)規(guī)范化，2005年版IEC 60079-27已對(duì)原FISCO技術(shù)要求作了部分修改，并在FISCO技術(shù)基礎(chǔ)上增加FNICO技術(shù)要求，符合IEC 60079-27要求的現(xiàn)場(chǎng)總線典型結(jié)構(gòu)，由一臺(tái)電源裝置、最多32臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、分處于主干線兩端的終端器、干線電纜和其他附屬設(shè)備組成，如圖所示。

　　一　FISCO的設(shè)計(jì)要求

　　1. 電源裝置

　　必須說(shuō)明的是，F(xiàn)ISCO系統(tǒng)中電源裝置的概念包含本安關(guān)聯(lián)電路在內(nèi)，通常的方法是把電源裝置從結(jié)構(gòu)和電路兩方面設(shè)計(jì)為符合IEC60079-11規(guī)定要求的關(guān)聯(lián)設(shè)備，即電源自身并不要求防爆，但把限制電氣火花能量的限流限壓功能模塊設(shè)計(jì)在電源電路之內(nèi)，這種電源僅允許在不含爆炸性氣體的非危險(xiǎn)區(qū)域使用。如果要求安裝在危險(xiǎn)區(qū)域，則必須使用IEC60079-0所列的其他防爆措施予以保護(hù)。例如采取隔爆、澆封等防爆技術(shù)，將包括能量限制模塊在內(nèi)的電源電路整體放入隔爆外殼，或?qū)㈦娫措娐吩谡w澆封后放入增安型外殼，同時(shí)接線端子符合增安型要求。市場(chǎng)上防爆標(biāo)志為Ex d[ia/ib]ⅡC或Ex me [ia/ib]ⅡC的總線電源類產(chǎn)品就是采取上述方法加以保護(hù)，確保電源設(shè)備在爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所的使用。

　　電源輸出端由于能量限制模塊的存在把最高輸出電壓Uo和最大輸出電流Io等本安參數(shù)限制在規(guī)定值以下。據(jù)IEC 60079-27要求，對(duì)FISCO總線系統(tǒng)電源最大輸出參數(shù)在充分考慮現(xiàn)場(chǎng)布線開(kāi)路、短路和接地的狀態(tài)下做如下規(guī)定：最高輸出電壓Uo：14～17.5V；最大輸出電流Io：不大于380mA；最大輸出功率Po：不高于5.32W；未被保護(hù)的最大內(nèi)部電容Ci：不大于5nF；未被保護(hù)的最大內(nèi)部電感 Li：不大于10μH。

　　在此需要明確的是，電源作為總線系統(tǒng)的能量供給單元和符合IEC60079-11規(guī)定要求的關(guān)聯(lián)設(shè)備，它的本安級(jí)別決定了現(xiàn)場(chǎng)總線本安防爆系統(tǒng)的防爆標(biāo)志，依據(jù)能量限制模塊的保護(hù)方式和故障分析的結(jié)果分為ia和ib兩個(gè)等級(jí)，Io應(yīng)當(dāng)在Uo確定后借助IEC60079-11本安防爆標(biāo)準(zhǔn)中的點(diǎn)燃曲線，并考慮至少1.5倍安全系數(shù)后確定。但是，當(dāng)電源采用以晶體管元件為主的電子限流器來(lái)限制電源的最大輸出電流Io時(shí)，其防爆標(biāo)志只能為ib級(jí)別。在理想狀態(tài)下，此類限流方法的輸出特性為矩形，對(duì)于具備矩形輸出特性的電源，Io的確定必須依據(jù)表1規(guī)定要求。