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远程I/O及其本质安全

www.cechina.cn2008.12.12阅读 8864

  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,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,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,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www.cechina.cn,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,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,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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,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,必须再仔细分析I/O卡配合安全栅的应用方案。的确控制工程网版权所有,对于控制点,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,系统的可靠性事实上并没

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