在危險性環(huán)境中安裝現場(chǎng)總線(xiàn)

　　現場(chǎng)總線(xiàn)設備采用了與傳統儀器相同的防爆技術(shù)，而且它與電源之間的相互作用也需要引起重視。

　　無(wú)論是安裝新設備還是進(jìn)行系統改造更新，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)正成為儀器儀表系統的選擇對象。 就像多年前電子儀器的4 - 20mA 的輸出替代了氣動(dòng)的3-15 psi 儀器一樣，數字多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò )將替代點(diǎn)對點(diǎn)的連接和模擬輸入輸出卡，連接在網(wǎng)段（segment中的現場(chǎng)總線(xiàn)設備也將替代傳統的過(guò)程傳輸和控制閥的回路。

　　我們的討論集中在過(guò)程控制設備使用 FF 總線(xiàn)或者是 Profibus-PA 技術(shù)上。這兩種現場(chǎng)總線(xiàn)有相同的物理層規范，因而具有相同的防爆特性。

　　當總線(xiàn)應用在的危險環(huán)境過(guò)程中，連接在一起的設備的數量使總線(xiàn)不同于傳統的電子儀器接線(xiàn)?，F場(chǎng)總線(xiàn)設備采用了與傳統儀器相同的防爆技術(shù)，但它與電源之間存在相互作用，而且網(wǎng)段的總容量會(huì )受通信技術(shù)的影響。

　　防爆系統

　　Exd 儀器一直以來(lái)被認為是最容易理解的，簡(jiǎn)單地說(shuō)，取一個(gè)堅固的大盒子，它能經(jīng)受得住內部燃燒而不會(huì )引燃外部的氣霧，那么無(wú)論你放什么東西進(jìn)去都可以稱(chēng)為 “防爆”。

　　既然大多數現場(chǎng)總線(xiàn)設備目前都普遍以過(guò)程傳感器為基礎，輸出為 4 - 20mA ，采用防爆外殼，大多數儀器的現場(chǎng)總線(xiàn)的不同之處只是內部的一個(gè)新的電路板。

　　一些具有遠見(jiàn)的公司的產(chǎn)品外殼符合通用的安全限制，如內部容量、功耗等。如果設備的新電路板的設計是在外殼的限制要求之內，改為現場(chǎng)總線(xiàn)方式就不會(huì )太困難。然而，一些認證機構可能會(huì )有內部設計的個(gè)體差異，這會(huì )延遲但不會(huì )妨礙整體的認證過(guò)程。作為一項技術(shù)，儀器儀表的防爆技術(shù)并非只受歐洲大陸的偏愛(ài)，而且防爆總線(xiàn)設備出現在 FF 中的概率要大于 Profibus-PA 中。

　　將防爆設備連接在一個(gè)多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò )中也會(huì )產(chǎn)生一些問(wèn)題，主要是在使用防爆接線(xiàn)盒時(shí)。隨著(zhù)現在總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，平均每部分網(wǎng)段使用 8 到 12 臺設備，但設備維護（增加、斷開(kāi)等）不能在防爆系統中帶電進(jìn)行，這樣可降低每部分網(wǎng)段中防爆設備的數量。

　　例如，在現場(chǎng)打開(kāi)防爆外殼也不是件容易的事情：一般來(lái)說(shuō)，所有網(wǎng)段需要斷開(kāi)，或者需要 2 個(gè)工作人員（一個(gè)拿氣體探測器，另一個(gè)用扳手）進(jìn)行現場(chǎng)維修。雖然 Exde 插座式連接頭（plug/socket 能有效地允許獨立的分支斷開(kāi)，無(wú)須斷開(kāi)整個(gè)網(wǎng)段，但在排除故障設備時(shí)也是問(wèn)題重重。

　　本安現場(chǎng)總線(xiàn)

　　過(guò)程儀器一般都采用低電壓，而且本質(zhì)安全（火花能量和熱散被限制）是過(guò)程測量和控制系統的理想方案，控制系統中為保護擴大的電纜網(wǎng)絡(luò )和維護常規終端接入的成本會(huì )非常高。

　　然而多點(diǎn)的現場(chǎng)總線(xiàn)系統的重點(diǎn)是使用了本安技術(shù)，通過(guò)一個(gè)本安接口，驅動(dòng)一個(gè)單獨的 4 - 20mA 儀器存在困難；以相同的獨立電源來(lái)驅動(dòng) 8 或 12 個(gè)驅動(dòng)器的要求，對于常規的技術(shù)來(lái)說(shuō)太多了。交替使用電壓和電流，達到一個(gè)平衡，普通的安全柵在 IIC 中允許大約 80mA ，這等同于 4 個(gè)驅動(dòng)器（假設每個(gè)為 20mA 。

　　FISCO

　　現場(chǎng)總線(xiàn)本質(zhì)安全概念 （Fieldbus Intrinsically Safe Concept ， FISCO） 被認為是關(guān)于普通本質(zhì)安全限制的方法，通過(guò)增加允許的符合本質(zhì)安全設計標準的電流界線(xiàn) ，通過(guò)典型系統組態(tài)的爆炸測試驗證安全性能。這部分的所有元件必須得到 FISCO 認證，這要求對許多供應商的現有設備進(jìn)行重新驗證。 FISCO 提出網(wǎng)段容量需要增家（ IIC 中 110 mA 要優(yōu)于 80mA,IIB 則最好為 240 mA ，但也帶來(lái)一些不利的運行限制 （ 網(wǎng)段長(cháng)度最大為 1000 m, 分支最大為 30m, 連線(xiàn)必須為 FISCO 規格接線(xiàn)，設備也必須符合 FISCO 規范 。

　　向 FISCO 靠近的一個(gè)重要步驟是電纜和設備參數的標準化，這意味著(zhù)大量的昂貴和耗時(shí)的實(shí)體參量（ Entity Parameter 記錄（ log 和分析不再需要。許多傳統的模擬設備的本安用戶(hù)會(huì )陷入實(shí)體參量分析中，因為普通的設備有許多現場(chǎng)儀表類(lèi)型；每個(gè)回路各種不同的電纜長(cháng)度和許多不同的本質(zhì)安全柵都需要獨立的評估和文件。在任何危險區域系統中，實(shí)體參量分析的工程時(shí)間消耗成本可能是本安沒(méi)有成為第一選擇的原因。

　　設備接頭（Device Coupler 在現場(chǎng)總線(xiàn)中是一個(gè)非常有用的部分，它主要是一個(gè)智能包，包括所有接線(xiàn)附件，可進(jìn)行快速安裝，并且易于運行。也可以用傳統的接線(xiàn)盒，但是卻很少采用：現場(chǎng)總線(xiàn)的連接使所有設備在一部分中連在一起，傳統連線(xiàn)技術(shù)使盒子內部像個(gè)老鼠洞一樣雜亂無(wú)章。而且，現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)段需要合并各種形式的獨立的分支性的短回路保護，這樣單獨的故障就不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)段，網(wǎng)段也需要有一個(gè)適合的終端。