西門子SIMATIC系統(tǒng)在安全防爆方面的應(yīng)用
(1)ET200iSP
SIMATIC ET-200iSP是用于Ex危險(xiǎn)區(qū)的分布式I/O系統(tǒng)。使用符合歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)防爆等級(jí)Ex[ia/ib] IIC T4 的新型PROFIBUS分布式外設(shè),可以安裝于危險(xiǎn)區(qū)域Ex.Zone 1中,連接來(lái)自Ex.Zone 0區(qū)的本安信號(hào)。ET-200iSP通過(guò)本質(zhì)安全的PROFIBUS-DP/iS總線實(shí)現(xiàn)與控制系統(tǒng)的通訊,傳輸速率1.5Mbps。
ET-200iSP 采用位模塊化結(jié)構(gòu),如圖5所示:
圖5:ET200iSP結(jié)構(gòu)組成
• 一個(gè)SIMATIC ET-200iSP 站點(diǎn)由一個(gè)密封電源、一個(gè)用于連接PROFIBUS-DP 的接口模塊(可擴(kuò)展32 塊電子模塊),和一個(gè)總線終端電阻模塊組成。而且,其電源和接口模塊均可進(jìn)行冗余配置。
• ET-200iSP的防爆電源是一個(gè)隔爆Ex-d的供電模塊,由安全總線底板向各電子模塊供電。電源模塊本身的供電通過(guò)Ex-e端子實(shí)現(xiàn),在危險(xiǎn)區(qū)不允許拆開(kāi)此連接。而且送電電源必須安裝在安全區(qū)。
• 每臺(tái)ET-200iSP的 PROFIBUS DP接口模塊最多可連接64個(gè)模擬信號(hào)或128個(gè)數(shù)字信號(hào)。
• ET-200iSP的模塊化結(jié)構(gòu)為用戶提供了最大限度的靈活性,可以連接NAMUR 數(shù)字量輸入、電磁閥、模擬量輸入/ 輸出、HART 輸入/ 輸出、熱電耦以及熱電阻等。所有電子模塊均具有本安結(jié)構(gòu),而且在危險(xiǎn)1區(qū)可對(duì)所有的電子模塊(包括供電及總線連接模塊)帶電進(jìn)行更換,即“熱插拔”。
• HART 協(xié)議模板可實(shí)現(xiàn)與HART儀表的無(wú)縫集成。
• 采用彈簧壓緊或螺釘快速連接現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備。
(2)ET200M
在SIMATIC ET 200 產(chǎn)品系列中, ET 200M 是主要的分布式I/O系統(tǒng),與SIMATIC PCS7一起用于過(guò)程應(yīng)用,支持在線修改( 使用有源總線模塊設(shè)計(jì)),它可使用豐富的S7-300 I/O 模塊包括S7-300標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)模塊,冗余信號(hào)模塊,防爆輸入/ 輸出模塊以及符合HART協(xié)議的防爆模擬量輸入和輸出模塊。每個(gè)ET200M接口模塊最多可以連接8 個(gè)I/O 模塊。ET 200M 是在PROFIBUS-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線上的從站,最大數(shù)據(jù)傳輸速率為12 Mbit/s。
• ET200M模塊本身采用無(wú)火花型防爆,即ATEX II 3 G EEx n II A T4,配合增安型防護(hù)箱,可安裝在Ex.Zone 2區(qū),這已可滿足大部分現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜安裝地點(diǎn)的防爆要求,其連接的本安傳感器/執(zhí)行器可以用于Ex.Zone 1區(qū)。
• ET 200M可選用有源總線模板進(jìn)行配置。在非防爆環(huán)境中,允許帶電熱插拔操作,但在危險(xiǎn)區(qū)使用時(shí)不能進(jìn)行熱插拔維護(hù)。
(3)本安防爆I/O卡板
(4)RS485/IS耦合器
由于ET200iSP直接安裝在Ex.Zone 1區(qū),進(jìn)行本安操作需要本安PROFIBUS-DP總線。RS485-IS耦合器是一個(gè)“現(xiàn)場(chǎng)總線隔離器”,非本安的PROFIBUS-DP總線通過(guò)RS485-IS耦合器后成為本安的PROFIBUS-DP/iS總線。RS485/IS耦合器對(duì)總線進(jìn)行隔離并限制其能量,使之處于安全范圍之內(nèi),起到了總線中繼和防爆隔離的作用。在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi),本安的PROFIBUS-DP/iS可以帶電進(jìn)行插接操作。
需要注意RS485-IS耦合器本身必須安裝在安全區(qū)內(nèi)。
(5)DP/PA耦合器/鏈接器
DP/PA耦合器/鏈接器實(shí)現(xiàn)PROFIBUS-DP到本安現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-PA的轉(zhuǎn)換和連接。PA本安現(xiàn)場(chǎng)總線還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)本安現(xiàn)場(chǎng)總線儀表的饋電。
DP/PA耦合器(Coupler)的主要作用:
• 實(shí)現(xiàn)物理層的轉(zhuǎn)換,并通過(guò)總線向現(xiàn)場(chǎng)儀表供電
• 實(shí)現(xiàn)安全柵隔離功能,使危險(xiǎn)區(qū)與安全區(qū)電氣隔離。
DP/PA鏈接器(Link)的主要作用:
• 完成過(guò)程儀表與主控制器之間的數(shù)據(jù)通訊工作,它肩負(fù)著主設(shè)備和從設(shè)備的雙重身份。作為主設(shè)備,它控制著內(nèi)部總線的正常工作;作為從設(shè)備,它又擔(dān)負(fù)著與上一層總線的通訊任務(wù)。
• DP/PA 鏈接器是一種非常簡(jiǎn)單的網(wǎng)關(guān),它可互連PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA,但去耦傳輸速率。這就意味著PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA可以組合使用,而不會(huì)影響PROFIBUS -DP的性能。
(6)本安操作員面板
如果防爆現(xiàn)場(chǎng)需要更多的信息顯示和操作,在控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)選擇防爆操作界面是非常必要的。安全防爆操作屏由于功率較大,大多采用隔爆形式實(shí)現(xiàn)防爆。
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