西门子SIMATIC系统在安全防爆场所的应用

板解决方案是在DCS／PLC的通用I/O卡板基础上增加本安电路，使之成为本安防爆卡板，可直接与现场两线制本安仪表相连接，省却安全栅环节，构成本安防爆控制系统，见图2所示。其本质与DCS/PLC+安全栅方案相同，但是减少了安全栅环节，节省了线路连接点，因此能够降低系统的故障点。而且这类本安模块如SIMATIC S7-300系列的本安防爆式Ex I/O卡板SM322，SM321，SM331，SM332等，其防爆等级为Ex-ibIIC，可以挂接Ex.Zone1区内的本安仪表。由于本安防爆卡板使用了集成安全栅技术，减少了隔离式和齐纳式安全栅的使用，因此结构紧凑，节约了空间和费用。

　　图1：点对点接线本安防爆方案

　　（3）从总线到总线（Bus to Bus） 解决方案

　　即FISCO现场总线解决方案。Fieldbus Instinsicailly Safe Concept Modem现场总线本质安全防爆构想模型简称FISCO。FISCO使得PROFIBUS-PA现场总线以本质安全方式安装使用在Ex-区成为可能，以经济简便的方式解决了现场总线的防爆应用问题。FISCO适用于Ex-iaIIC级别的本安防爆方式。PROFIBUS-PA总线既能实现数字通讯（31.25kbps），又可实现对所挂接现场总线仪表的本安供电。西门子PROFIBUS-PA总线防爆系统一般由DP/PA耦合器/链接器，本安配电链接模块，T型总线接头、PA总线电缆和本安现场总线仪表构成。Bus to Bus方式的应用特点是智能现场总线仪表以总线方式挂接在PROFIBUS-PA上，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。整个系统的数据信号链路用一条双绞电缆即可构成。

　　其特点是：直接用于危险区域中的现场总线不仅节省了大量的布线成本，而且也节约了许多传统方案中必须的I/O 信号的隔离栅、配电盘和分流器和大量信号电缆，同时节约了大量控制箱柜空间。此外，还可以省去防爆现场元件的机械保护装置如双层绝缘、附加金属保护网等，以及在使用非本质安全导线时所需要的防爆钢管。

　　FISCO本质安全现场总线（如PROFIBUS-PA）是最新的本安防爆接口技术。

　　图2：Bus to Bus 接线本安防爆方案

　　（4）从点对点接线到总线（Point to Bus） 解决方案

　　即本安防爆远程分布式I/O方案，产品包括总线式隔离安全栅和本安型的分布式I/O模块。其中极具代表性的是西门子ET200iSP系列本质安全分布式I/O。见图2所示：ET200iSP本身可以安装应用在Ex.Zone 1区，通过点对点电缆连接至Ex.Zone 0区的本安仪表。

　　与从总线到总线（Bus to Bus） 解决方案相比，其应用特点是：现场仪表仍可以采用传统4～20mA本安仪表，以点对点的接线方式接至分布式I/O，而分布式I/O向上则以经本安链接器485/iS隔离后的PROFIBUS-DP/iS（1.5Mbps）总线方式接至控制系统通信总线或现场总线网卡。ET200iSP不仅具有安全栅功能，为现场回路提供本质安全防爆，而且ET200iSP本身还具有很高的防爆安全等级，其I/O模块、电源模块和网关本身也采用本安防爆（ATEX II 2 G EEx ib IIC T4）。 因而ET200iSP可以直接安装在Ex.Zone 1区，可对其所有电子模块（包括电源模块和总线连接模块）进行带电热插拔维护、操作。显然，这种本安防爆解决方案中，现场仪表仍可使用传统的4—20mA仪表。本安防爆远程分布式I/O方案是能兼顾FISCO现场总线方式和点对点方式两类应用方案优点的一种中间方案，也是本文将详细讨论的方案。

　　除ET200iSP外，值得一提的是SIMATIC还有防爆ET200M分布式I/O方案可供用户选择。ET200M如果选用相应的防爆结构和S7-300系列的防爆Ex I/O卡板后，其本身就构成无火花型防爆形式，可以直接安装在危险区。但ET200M本身的防爆级别要比ET200iSP低，只能安装在增安型（Ex e）保护箱中，用于Ex.Zone 2区。ET200M的数据传输采用PROFIBUS-DP，最高速率可达12 Mbps，相比ET200iSP的1.5Mbps通讯速率要高。

　　图3：本安防爆分布式I/O解决方案

4. 西门子控制系统防爆器件介绍

　　（1）ET200iSP

　　SIMATIC ET-200iSP是用于Ex危险区的分布式I/O系统。使用符合欧洲电工标准委员会标准防爆等级Ex［ia/ib］ IIC T4 的新型PROFIBUS分布式外设，可以安装于危险区域Ex.Zone 1中，连接来自Ex.Zone 0区的本安信号。ET-200iSP通过本质安全的PROFIBUS-DP/iS总线实现与控制系统的通讯，传输速率1.5Mbps。

　　ET-200iSP 采用位模块化结构，如图4所示：

　　图4：ET200iSP结构组成

　　一个SIMATIC ET-200iSP 站点由一个密封电源、一个用于连接PROFIBUS-DP 的接口模块（可扩展32 块电子模块），和一个总线终端电阻模块组成。而且，其电源和接口模块均可进行冗余配置。

ET-200iSP的防爆电源是一个隔爆Ex-d的供电模块，由安全总线底板向各电子模块