西门子SIMATIC系统在安全防爆方面的应用

• ET-200iSP的模块化结构为用户提供了最大限度的灵活性，可以连接NAMUR 数字量输入、电磁阀、模拟量输入/ 输出、HART 输入/ 输出、热电耦以及热电阻等。所有电子模块均具有本安结构，而且在危险1区可对所有的电子模块(包括供电及总线连接模块)带电进行更换，即"热插拔"。

　　• HART 协议模板可实现与HART仪表的无缝集成。

　　• 采用弹簧压紧或螺钉快速连接现场本安设备。

　　(2)ET200M

　　在SIMATIC ET 200 产品系列中， ET 200M 是主要的分布式I/O系统，与SIMATIC PCS7一起用于过程应用，支持在线修改( 使用有源总线模块设计)，它可使用丰富的S7-300 I/O 模块包括S7-300标准信号模块，冗余信号模块，防爆输入/ 输出模块以及符合HART协议的防爆模拟量输入和输出模块。每个ET200M接口模块最多可以连接8 个I/O 模块。ET 200M 是在PROFIBUS-DP 现场总线上的从站，最大数据传输速率为12 Mbit/s。

　　• ET200M模块本身采用无火花型防爆，即ATEX II 3 G EEx n II A T4，配合增安型防护箱，可安装在Ex.Zone 2区，这已可满足大部分现场机柜安装地点的防爆要求，其连接的本安传感器/执行器可以用于Ex.Zone 1区。

　　• ET 200M可选用有源总线模板进行配置。在非防爆环境中，允许带电热插拔操作，但在危险区使用时不能进行热插拔维护。

　　(3)本安防爆I/O卡板

　　(4)RS485/IS耦合器

　　由于ET200iSP直接安装在Ex.Zone 1区，进行本安操作需要本安PROFIBUS-DP总线。RS485-IS耦合器是一个"现场总线隔离器"，非本安的PROFIBUS-DP总线通过RS485-IS耦合器后成为本安的PROFIBUS-DP/iS总线。RS485/IS耦合器对总线进行隔离并限制其能量，使之处于安全范围之内，起到了总线中继和防爆隔离的作用。在危险区内，本安的PROFIBUS-DP/iS可以带电进行插接操作。

　　需要注意RS485-IS耦合器本身必须安装在安全区内。

　　(5)DP/PA耦合器/链接器

　　DP/PA耦合器/链接器实现PROFIBUS-DP到本安现场总线PROFIBUS-PA的转换和连接。PA本安现场总线还可以实现对本安现场总线仪表的馈电。

　　DP/PA耦合器(Coupler)的主要作用：

　　• 实现物理层的转换，并通过总线向现场仪表供电

　　• 实现安全栅隔离功能，使危险区与安全区电气隔离。

　　DP/PA链接器(Link)的主要作用：

　　• 完成过程仪表与主控制器之间的数据通讯工作，它肩负着主设备和从设备的双重身份。作为主设备，它控制着内部总线的正常工作;作为从设备，它又担负着与上一层总线的通讯任务。

　　• DP/PA 链接器是一种非常简单的网关，它可互连PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA，但去耦传输速率。这就意味着PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA可以组合使用，而不会影响PROFIBUS -DP的性能。

　　(6)本安操作员面板

　　如果防爆现场需要更多的信息显示和操作，在控制系统中设计选择防爆操作界面是非常必要的。安全防爆操作屏由于功率较大，大多采用隔爆形式实现防爆。

　　 5. 西门子本安防爆系统的综合应用

　　前文所述4种本安防爆控制系统解决方案有各自的特点和应用场合，在实践中均有很多应用实例。而且SIMATIC系统还提供了很大的灵活性，用户可以很方便的利用一种解决方案组成自己的本安防爆控制系统。因为西门子的集成一体化思想在SIMATIC产品上的充分体现，我们可以通过一条PROFIBUS-DP现场总线将几种防爆解决方案统一在一个防爆控制系统中，如图5所示，甚至将防爆应用和非防爆应用统一在一个控制系统中。这常见于西门子PCS7系统中多区域、多场所、多站点的应用。

　　因此用户可以根据自己生产的特点，充分的利用不同防爆解决方案的特点，灵活组合几种防爆解决方案组成自己的本安防爆控制系统。图5是西门子SIMATIC本安防爆系统的综合应用。

　　图5西门子防爆系统的综合应用

　　6. 应用体会和结论

　　1)西门子本安防爆分布式I/O方案的技术优势

　　传统的现场设备和HART现场设备或智能化现场过程设备更适宜通过使用ET200系列分布式I/O 连接到PROFIBUS。这些本安传感器/ 执行器还可用于Ex.Zone 2、1或0区。这使得分布式过程I/O成为现在的主流产品。

　　本文认为：由于本安防爆分布式I/O方案能够兼顾兼顾FISCO现场总线方式和点对点方式两类应用方案的优点，能照顾和符合目前大部分用户的使用、维护水平和要求，工程投资节约也非常明显，因此将得到广泛应用。采用本安防爆分布式I/O方案的优势主要体现在以下方面：

　　与传统安全栅方案相比

　　• 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;

• 本