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FISCO和FNICO现场总线防爆技术概述

2007.05.08阅读 2652

  关键词: FISCO FNICO

  以本质安全防爆技术为核心的FISCO   (Fieldbus Intrinsically Safe COncept,现场总线本质安全概念)技术因其产品重量轻、体积小和可在爆炸性气体的危险环境带电操作等特点,已成为现场总线防爆技术的首选,进而得到不断改进并日益成熟。但随着该技术应用规模持续扩大和准入场所相继拓展,划分为2区(Zone 2)的危险场所远远多于划分为1区(Zone 1)和0区(Zone 0)的危险场所,这对于以应用于0区和1区危险场所为主要设计目的的FISCO技术而言控制工程网版权所有,在设计、制造和认证方面成本明显过高。近几年,随着"n"型防爆技术的规范和普及,仅限于使用在2区的"n"型防爆产品进入了防爆总线技术领域,使源自于FISCO的FNICO(Field Non Incendive Concept,现场总线非易燃性概念)技术存在着极大发展空间。由于"n"型防爆产品仅考虑正常工作条件,在对电压及电流等安全指标放宽的同时还意味着FNICO允许在危险区域连接更多的现场设备,从可靠性、高精度、经济性等角度可获取最大效益。因此,越

来越多的总线集成商将FNICO技术作为2区防爆技术的首选措施加以采纳,而仍将FISCO技术应用于爆炸危险程度较之2区相对较高的0区和1区,以科学而经济的方式达到物尽其用,避免资源浪费的效果。

  为保证应用于爆炸性气体危险环境的现场总线技术规范化,2005年版IEC 60079-27已对原FISCO技术要求作了部分修改,并在FISCO技术基础上增加FNICO技术要求,符合IEC 60079-27要求的现场总线典型结构,由一台电源装置、最多32台现场设备、分处于主干线两端的终端器、干线电缆和其他附属设备组成,如图所示。

  一 FISCO的设计要求

  1. 电源装置

  必须说明的是,FISCO系统中电源装置的概念包含本安关联电路在内,通常的方法是把电源装置从结构和电路两方面设计为符合IEC60079-11规定要求的关联设备,即电源自身并不要求防爆,但把限制电气火花能量的限流限压功能模块设计在电源电路之内,这种电源仅允许在不含爆炸性气体的非危险区域使用。如果要求安装在危险区域,则必须使用IEC60079-0所列的其他防爆措施予以保护。例如采取隔爆、浇封等防爆技术控制工程网版权所有,将包括能量限制模块在内的电源电路整体放入隔爆外壳控制工程网版权所有,或将电源电路在整体浇封后放入增安型外壳,同时接线端子符合增安型要求。市场上防爆标志为Ex d[ia/ib]ⅡC或Ex me [ia/ib]ⅡC的总线电源类产品就是采取上述方法加以保护,确保电源设备在爆炸性危险场所的使用。

FISCO和FNICO现场总线防爆技术概述如图

  电源输出端由于能量限制模块的存在把最高输出电压Uo和最大输出电流Io等本安参数限制在规定值以下。据IEC 60079-27要求,对FISCO总线系统电源最大输出参数在充分考虑现场布线开路、短路和接地的状态下做如下规定:最高输出电压Uo:14~17.5V;最大输出电流Io:不大于380mA;最大输出功率Po:不高于5.32W;未被保护的最大内部电容Ci:不大于5nF;未被保护的最大内部电感 Li:不大于10μH。

  在此需要明确的是,电源作为总线系统的能量供给单元和符合IEC60079-11规定要求的关联设备,它的本安级别决定了现场总线本安防爆系统的防爆标志CONTROL ENGINEERING China版权所有,依据能量限制模块的保护方式和故障分析的结果分为ia和ib两个等级,Io应当在Uo确定后借助IEC60079-11本安防爆标准中的点燃曲线,并考虑至少1.5倍安全系数后确定。但是,当电源采用以晶体管元件为主的电子限流器来限制电源的最大输出电流Io时,其防爆标志只能为ib级别。在理想状态下CONTROL ENGINEERING China版权所有,此类限流方法的输出特性为矩形,对于具备矩形输出特性的电源,Io的确定必须依据表1规定要求。

  对于电源装置的本安关联电路,推荐采用符合IEC60079-11要求的隔离式安全栅电路。由于现场总线系统必须满足在地电位平衡的状态下运行,隔离式安全栅可有效地将危险场所的电路与地可靠隔离,从而保证现场总线系统的安全运行。

FISCO和FNICO现场总线防爆技术概述如图

  2. 现场设备

  用于FISCO系统的本安型现场设备应同时满足以下要求:

  (1)符合IEC 60079-27要求的安全参数,最高输入电压Ui:不低于17.5V;最大输入电流Ii:不低于380mA;最大输入功率Pi:不低于5.32W;未保护的最大内部电容Ci:≤5nF;未保护的最大内部电感Li:≤10μH。

  (2)符合IEC 60079-11规定要求,同时防爆等级应达到Ex iaⅡC或Ex ibⅡC。

  (3)通过相应的本安防爆认证。

  根据IEC 60079-27的要求,为避免总线上出现多点接地的情况,FISCO系统中现

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