現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備采用了與傳統(tǒng)儀器相同的防爆技術(shù),,而且它與電源之間的相互作用也需要引起重視,。
無論是安裝新設(shè)備還是進(jìn)行系統(tǒng)改造更新,,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)正成為儀器儀表系統(tǒng)的選擇對(duì)象,。就像多年前電子儀器的4 - 20mA的輸出替代了氣動(dòng)的3-15 psi儀器一樣,,數(shù)字多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)將替代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接和模擬輸入輸出卡,,連接在網(wǎng)段(segment)中的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備也將替代傳統(tǒng)的過程傳輸和控制閥的回路。
我們的討論集中在過程控制設(shè)備使用FF總線或者是Profibus-PA技術(shù)上。這兩種現(xiàn)場(chǎng)總線有相同的物理層規(guī)范,,因而具有相同的防爆特性,。
當(dāng)總線應(yīng)用在的危險(xiǎn)環(huán)境過程中,連接在一起的設(shè)備的數(shù)量使總線不同于傳統(tǒng)的電子儀器接線?,F(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備采用了與傳統(tǒng)儀器相同的防爆技術(shù),,但它與電源之間存在相互作用,而且網(wǎng)段的總?cè)萘繒?huì)受通信技術(shù)的影響,。
防爆系統(tǒng)
Exd儀器一直以來被認(rèn)為是zui容易理解的,,簡(jiǎn)單地說,取一個(gè)堅(jiān)固的大盒子,,它能經(jīng)受得住內(nèi)部燃燒而不會(huì)引燃外部的氣霧,,那么無論你放什么東西進(jìn)去都可以稱為"防爆"。
既然大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備目前都普遍以過程傳感器為基礎(chǔ),,輸出為4 - 20mA,,采用防爆外殼,大多數(shù)儀器的現(xiàn)場(chǎng)總線的不同之處只是內(nèi)部的一個(gè)新的電路板,。
一些具有遠(yuǎn)見的公司的產(chǎn)品外殼符合通用的安限制,,如內(nèi)部容量、功耗等,。如果設(shè)備的新電路板的設(shè)計(jì)是在外殼的限制要求之內(nèi),,改為現(xiàn)場(chǎng)總線方式就不會(huì)太困難。然而,,一些認(rèn)證機(jī)構(gòu)可能會(huì)有內(nèi)部設(shè)計(jì)的個(gè)體差異,,這會(huì)延遲但不會(huì)妨礙整體的認(rèn)證過程。作為一項(xiàng)技術(shù),,儀器儀表的防爆技術(shù)并非只受歐洲大陸的偏愛,,而且防爆總線設(shè)備出現(xiàn)在FF中的概率要大于Profibus-PA中。
將防爆設(shè)備連接在一個(gè)多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)中也會(huì)產(chǎn)生一些問題,,主要是在使用防爆接線盒時(shí),。隨著現(xiàn)在總線技術(shù)的發(fā)展,平均每部分網(wǎng)段使用8到12臺(tái)設(shè)備,,但設(shè)備維護(hù)(增加,、斷開等)不能在防爆系統(tǒng)中帶電進(jìn)行,這樣可降低每部分網(wǎng)段中防爆設(shè)備的數(shù)量,。
例如,,在現(xiàn)場(chǎng)打開防爆外殼也不是件容易的事情:一般來說,所有網(wǎng)段需要斷開,,或者需要2個(gè)工作人員(一個(gè)拿氣體探測(cè)器,,另一個(gè)用扳手)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維修,。雖然Exde 插座式連接頭(plug/socket)能有效地允許獨(dú)立的分支斷開,無須斷開整個(gè)網(wǎng)段,,但在排除故障設(shè)備時(shí)也是問題重重,。
本安現(xiàn)場(chǎng)總線
過程儀器一般都采用低電壓,而且本質(zhì)安(火花能量和熱散被限制)是過程測(cè)量和控制系統(tǒng)的理想方案,,控制系統(tǒng)中為保護(hù)擴(kuò)大的電纜網(wǎng)絡(luò)和維護(hù)常規(guī)終端接入的成本會(huì)非常高,。
然而多點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的重點(diǎn)是使用了本安技術(shù),通過一個(gè)本安接口,,驅(qū)動(dòng)一個(gè)單獨(dú)的4 - 20mA儀器存在困難,;以相同的獨(dú)立電源來驅(qū)動(dòng)8或12個(gè)驅(qū)動(dòng)器的要求,對(duì)于常規(guī)的技術(shù)來說太多了,。交替使用電壓和電流,,達(dá)到一個(gè)平衡,普通的安柵在IIC中允許大約80mA,,這等同于4個(gè)驅(qū)動(dòng)器(假設(shè)每個(gè)為20mA),。
FISCO
現(xiàn)場(chǎng)總線本質(zhì)安概念(Fieldbus Intrinsically Safe Concept,FISCO)被認(rèn)為是關(guān)于普通本質(zhì)安限制的方法,,通過增加允許的符合本質(zhì)安設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的電流界線 ,,通過典型系統(tǒng)組態(tài)的爆炸測(cè)試驗(yàn)證安性能。這部分的所有元件必須得到FISCO認(rèn)證,,這要求對(duì)許多供應(yīng)商的現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行重新驗(yàn)證,。FISCO提出網(wǎng)段容量需要增家(IIC 中110 mA要優(yōu)于80mA,IIB則為240 mA),但也帶來一些不利的運(yùn)行限制(網(wǎng)段長度zui大為1000 m,分支zui大為30m,連線必須為FISCO規(guī)格接線,,設(shè)備也必須符合FISCO規(guī)范),。
向FISCO靠近的一個(gè)重要步驟是電纜和設(shè)備參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化,這意味著大量的昂貴和耗時(shí)的實(shí)體參量(Entity Parameter)記錄(log)和分析不再需要,。許多傳統(tǒng)的模擬設(shè)備的本安用戶會(huì)陷入實(shí)體參量分析中,,因?yàn)槠胀ǖ脑O(shè)備有許多現(xiàn)場(chǎng)儀表類型;每個(gè)回路各種不同的電纜長度和許多不同的本質(zhì)安柵都需要獨(dú)立的評(píng)估和文件,。在任何危險(xiǎn)區(qū)域系統(tǒng)中,,實(shí)體參量分析的工程時(shí)間消耗成本可能是本安沒有成為*選擇的原因。
設(shè)備接頭(Device Coupler)在現(xiàn)場(chǎng)總線中是一個(gè)非常有用的部分,,它主要是一個(gè)智能包,,包括所有接線附件,可進(jìn)行快速安裝,,并且易于運(yùn)行,。也可以用傳統(tǒng)的接線盒,但是卻很少采用:現(xiàn)場(chǎng)總線的連接使所有設(shè)備在一部分中連在一起,,傳統(tǒng)連線技術(shù)使盒子內(nèi)部像個(gè)老鼠洞一樣雜亂無章,。而且,,現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段需要合并各種形式的獨(dú)立的分支性的短回路保護(hù),,這樣單獨(dú)的故障就不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)段,,網(wǎng)段也需要有一個(gè)適合的終端。
非易燃性
它在概念上類似于本質(zhì)安,,但沒有涉及內(nèi)部故障,,非易燃性(non-incendive)儀器的被技術(shù)人員接受的程度并不高。Exn只允許應(yīng)用于2區(qū)中,,但經(jīng)常被Exi替代,,如果一個(gè)工廠中的儀器位于0區(qū)和1區(qū)范圍,本質(zhì)安是的技術(shù),。所有的本安接口制造商認(rèn)為Exn有些多余,,其實(shí)并非明智的選擇,本安毫無疑問是較好的方案,。Exn設(shè)備成本節(jié)約的主要原因是因?yàn)椴恍璧谌秸J(rèn)證,,但是大多數(shù)zui終用戶拒絕接受供應(yīng)商的自認(rèn)證,因而它的成本與本安相當(dāng),,在*也就有所限制,。
對(duì)于Exn來說,現(xiàn)場(chǎng)總線也許是必要的經(jīng)濟(jì)型驅(qū)動(dòng)器,。本安接口公司在推出采用傳統(tǒng)技術(shù)的本安現(xiàn)場(chǎng)總線時(shí),,市場(chǎng)反響不佳,現(xiàn)在他們已經(jīng)掉轉(zhuǎn)方向,,步入Exn陣營,,MTL也得到不斷發(fā)展,現(xiàn)在正推動(dòng)FNICO(現(xiàn)場(chǎng)總線非易燃性概念)或2區(qū)FISCO的發(fā)展,。
當(dāng)然,,還幾乎沒有Exn現(xiàn)場(chǎng)儀表,MTL建議FNICO應(yīng)允許FISCO設(shè)備的接入,,當(dāng)集成FISCO電纜和FISCO應(yīng)用規(guī)則時(shí),,有允許帶電工作的可能性。FNICO在性能上與FISCO相似,,限制能量的方式也相同,。FNICO在節(jié)約成本方面可謂是的本質(zhì)安的選擇,它主要的特點(diǎn)是防爆界限的模糊性,,但這將在工廠的1區(qū)和2區(qū)的設(shè)備中產(chǎn)生一些問題,。
在危險(xiǎn)區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)總由連接裝置支撐,這些裝置適用于所有形式的總線設(shè)備,。問題區(qū)域如1區(qū)中的Exd設(shè)備的維護(hù)過程,,以及區(qū)和氣體組(Gas Group)中本安設(shè)備的網(wǎng)段容量等問題能進(jìn)行很好的解決,,無論危險(xiǎn)是否,都不需在任何過程測(cè)量和控制中采用現(xiàn)場(chǎng)總線安柵,。
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