一 本质安全防爆接口技术的新格局
为了适应工业过程自动化控制系统及仪表的发展控制工程网版权所有,如今的本质安全防爆接口技术及其产品呈现出前所未有的多样性。归纳起来,可分为3类应用方案:
(1)从点对点接线到点对点接线(Point to Point),即传统安全栅方案。这类本安防爆接口以隔离式和齐纳式安全栅为代表。应用特点是现场仪表以点对点的接线方式接至安全栅,安全栅再以点对点的接线方式接至控制系统(DCS/PLC)的I/O卡。这是传统的本安防爆接口技术。
(2)从总线到总线(Bus to Bus),即现场总线方案。代表产品为现场总线本安中继器、安全网桥、本安配电链接模块和本安配电链接现场模盒等。应用特点是现场仪表以现场总线方式连接,经过上述产品,仍以现场总线方式接至控制系统的现场总线网卡。这是最新的本安防爆接口技术。
(3)从点对点接线到总线(Point to Bus),即远程I/O方案。代表产品为远程I/O型的隔离栅和本安型的远程I/O。应用特点是现场仪表以点对点的接线方式接至远程I/O,而远程I/O则以总线方式接至控制系统的通信总线或现场总线网卡。显然,这是兼顾前两类应用方案的一种中间方案,也是本文将详细讨论的方案。
二 远程I/O型本安防爆接口技术的优势
采用远程I/O型本安接口技术的好处主要体现在以下几点。
1. 与传统安全栅方案相比
(1)由于减少了电缆和控制系统I/O卡的使用量,从而可节省系统的硬件成本;
(2)由于减少了电缆铺设和接线的工作量,从而可降低工程的施工费用;
(3)由于智能化程度大大提高,更方便用户的使用和维护。
2. 与现场总线方案相比
(1)可将传统模拟量信号挂接到现场总线上,这些模拟量信号如4~20mA信号(AI/AO)、热电偶和热电阻信号、NAMUR开关和干接点信号(DI)、NAMUR或干接点频率量信号(PI)、电磁阀驱动信号及报警输出信号(DO)等,并不会很快被现场总线完全取代;
(2)可在一根总线上传递更多点位的测量和控制信息;
(3)更适应员工素质的逐步提高,既可使用传统的仪表检测工具对现场仪表进行维护和检修,又可使用PC机等智能工具学习现场总线仪表的维护和检修方法www.cechina.cn,为今后使用现场总线仪表做准备。
三 适用远程I/O方案的防爆场合
虽然包含本安防爆功能的远程I/O品种现在已经很多了,但是什么样的防爆场合适用远程I/O方案仍然是人们经常关心的话题。实践表明,在以下几种防爆场合,用户会考虑采用远程I/O方案以满足各自不同的要求:
(1)当同时建设几个比较分散的装置时,用户既不愿为每个装置都建设独立的主控室,又不愿将太多的钱花在电缆和桥架上。此时CONTROL ENGINEERING China版权所有,如果这些装置本来就准备采用本安防爆,适当选用带有本安防爆功能的远程I/O便可一举两得。
(2)当主要装置进行建设时,常有某些辅助装置的建设不能同步进行,或者主装置的某一部分不能同步进行,甚至不能确定这些部分何时才能建设。如果预留这部分的主控室空间或DCS容量,耗费又太大。此时CONTROL ENGINEERING China版权所有,若这些辅助装置和不确定的部分需要本安防爆,则可采用远程I/O方案,只需预留DCS的串行通信口就可以了。
(3)当装置改扩建时,用户希望避免在已经拥挤的主控室扩充新的
DCS机柜和安全栅机柜。此时CONTROL ENGINEERING China版权所有,只要原有的DCS系统有备用的串行通信卡,或可以扩展一个通信卡,而且DCS的控制器尚有足够容量,便可采用远程I/O方案。
(4)当一个装置的检测点很多,而控制点较少时,用户会感觉同时购置大量I/O卡和安全栅用于检测点不值得。此时CONTROL ENGINEERING China版权所有,较合理的方案就是采用结合I/O卡和安全栅功能为一体的远程I/O。
(5)当一个装置采用现场总线方案时,用户会发现有些现场仪表没有现场总线型品种,或者不值得采用现场总线型仪表。这时,可采用能挂接到现场总线上去的远程I/O。
四 应用远程I/O时的疑虑及其解答
当一个用户已经习惯了DCSI/O卡配合安全栅的传统方案时,他对远程I/O方案的应用免不了心存疑虑。然而,随着他对远程I/O的了解越来越多,他的疑虑就会越来越少。
1. 疑虑一,系统的可靠性
人们最常遇到的问题就是DCS的控制点I/O卡通常都采用冗余方案,那么远程I/O的I/O模块可以冗余吗?如果不能冗余,岂不是会降低系统的可靠性?
要解答这个疑虑www.cechina.cn,必须再仔细分析I/O卡配合安全栅的应用方案。的确,对于控制点www.cechina.cn,DCS通常采用冗余的I/O卡。但是,应该注意到,安全栅是不冗余的。为了将安全栅故障的影响限制在最小范围内,通常都采用单通道隔离栅,并要求隔离栅可热插拔。所以,如果采用单通道、可热插拔的远程I/O型隔离栅,并采用冗余的网关和通信总线,则采用远程I/O方案时,系统的可靠性事实上并没