在爆炸危險區通過本安遠程I/O實現安全和可靠的通訊
http://m.moduwu.com 2013-08-16 13:40 來源：圖爾克（天津）傳感器有限公司
化工業在系統故障安全和操作的可靠性上都有特殊的要求。由于這個原因，本文引用經實踐證實的概念和技術。基于詳細的成本分析，Clariant公司決定放棄采用傳統的接線方式，而選擇TURCK的遠程I/O系統excom。在過程工業中，系統的安全和可靠是主要考慮的因素。冗余的遠程I/O系統滿足以上兩方面的要求。
坐落在德國南部Gendorf 的巴伐利亞“化工三角洲”的Clariant 工廠，Clariant是十個Gendorf大企業中的第二大企業。1000個雇員的公司每年輸出的如紡織品和皮革制品半成品和成品量可達到800，000噸。在超過30年的舊工廠里，機器一直靠幾個分散控制柜工作，直到1997年，系統開始全面更新，工廠的第一部分選用ABB的過程控制系統“Freelance”。
緊湊型
使用遠程I/O系統excom，所有常規的“EEx i” 現場設備——不管是數字量還是模擬量，都可直接連接在現場危險一區。系統的特征包括：提高了可靠性，現場設備通過總線進行HART參數化，模塊可帶電插拔等，在一個地址下，通過較高級別的總線系統，例如PROFIBUS-DP，現場設備通過網關到過程控制系統可以連接128個開關量或64個模擬量。純數字信號的循環周期時間小于5ms，純模擬量信號小于20ms，所有模塊集成有“EEX i”接口，可不加安全柵。
為了在化工廠施工安裝技術上有個好的方案，公司技術部測量和控制技術人員沃格爾先生比較了常規接線方式和遠程I/O接線方式。
他得出這樣的結論，當用遠程I/O方案時，安裝和維護費用可減少超過23%。這些費用的節約是因為減少了大量從現場到控制室的電纜，從而還可減少設計制圖的工作量并減少復雜的安裝工作。而且，分散式的系統結構節約了控制室空間及其機柜。在決定作出前，系統的穩定性是另外一個因素，新的技術至少與常規接線方案一樣穩定，在這種工廠里系統停車是極其嚴格的，必須保證系統無中斷的長期運行，這是非常重要的。
目前，excom可連接NAMUR傳感器，“EEX i”電磁閥，HART變送器，模擬量執行器。HART變送器可通過Profibus-DP總線在工程師站上進行組態，而且excom支持非周期的Profibus-DP-V1功能。Profibus 地址可通過撥碼開關手動設定。
excom系統還有溫度，頻率測量及驅動低功率閥的I/O模塊。而且TURCK為所有普通過程控制系統提供各種驅動程序。同樣支持FDT/DTM技術。為了保護現場高端電器元件，系統需要安裝在合適的箱體內。TURCK機電公司，專門為客戶量身定做簡單的及特殊型外殼。
TURCK機電公司涉及到控制柜，開關柜的設計，特殊客戶接線方案和文檔服務。Clariant公司為excom配備了帶可視窗口的標準箱體，可不用打開箱體讀到系統通道狀態。
該工程是專業公司與用戶之間友好合作的例子，新技術因此可快速和順利地完成。
1997年化工廠開始進行過程控制技術的改造，在2003年初，常規接線轉變成excom系統。這個決定不僅基于技術方面而且基于服務方面。沃格爾先生認為，技術上的優勢是系統的模塊化和緊湊性，一個總線地址能轉換128個開關量或64個模擬量。“電源，網關冗余，安裝在危險1區，可連接0區的信號，可帶電更換所有模塊，包括電源模塊，能安裝在1區對我們來說是非常重要的。而且，對于TURCK產品我們有多年的經驗，特別是總線系統sensoplex MC,”他繼續說。
冗余技術
在化纖廠，該系統已被證實是非常高效的，3周之內可完成工廠區域劃分，安裝和組態。可提前恢復生產。為了能得到完美的系統，過程控制系統采用冗余配置，包括遠程I/O的電源及Profibus-DP總線。遠程I/O系統excom允許在危險1區對電源模塊和網關在線插拔，無須停止操作系統。
為什么通用電源那么重要？
對開關電路來說電源的任務是非常重要的，必須保護電子元器件不受意外影響。而且，電源須提供足夠的儲能并且必須滿足防爆要求。還要滿足用戶和設計的需要。以前，各種設備都為自己保留一定數量的庫存，然而今天，只需一個寬范圍的供電電壓，因此重要設備的預算，購買，庫存管理和維護都變的非常容易。
戰略優勢
用于工業自動化的通用型供電方式是重要的。設計為通用電源的最新接口設備，只裝有兩個端子用來連接AC和DC電壓。直流是雙極性的。通用電源可滿足所有電壓的需要。
由于各個國家可能有不同的供電電壓，以下是世界不同國家供電電壓表格
世界上的主要電源電壓（有時一種接口設備需要12種不同電壓）
100VAC Japan, Korea
110VAC Brazil, Jamaica, Colombia, Morocco, Peru and Taiwan
115VAC Barbados, Bolivia, Cuba, El Salvador and Syria
120VAC Ecuador, Guatemala, Cambodia, Canada, Colombia, Mexico, Nicaragua, Panama, Puerto Rico and the USA
127VAC Algeria, Brazil, Ecuador, Mexico, Spain and Vietnam
200VAC in Macao
220VAC Egypt, Argentina, Bangladesh, Brazil, Chile, China, Hong Kong, Indonesia, Jordan, Korea, Pakistan, Peru, Spain, South Africa, Thailand, United Arab Emirates, Uruguay, Zaire
230VAC Belgium, Denmark, Germany, Finland, France, Greece Great Britain, India, Ireland, Israel, Italy, the Netherland s, Nigeria, Norway, Austria, Poland, Portugal, Romania, Russia and CIS, Czech Republic, Sweden, Switzerland, Slovakia, South Africa , Spain, Sri Lanka, Turkey and Hungary
圖爾克公司工業自動化產品出口到世界各個國家，因此他們采用先進的寬范圍的供電電壓，范圍從20-250V。
他的成功之處在于合適的電源電壓及能滿足特殊需求，設備能臨時地或永久地通過發電機或電池供電。在某些情況下，有可能使用特殊電源，因為這種電源通常是不穩定的，要比標準電網差的多。這種情況會出現很多問題。寬范圍電壓可彌補這種情況，因為各種輸入電壓都能工作并且防止電壓波動。
過壓安全
當然，設計也必須觀察各種應用區域。例如，電源電壓可能是24VDC，24VAC，36VDC，42VDC，48VAC，60VDC和60VAC。當接口設備使用標準電源或以前的通用電源（85VUC到250VUC），設計必須事先知道使用何種電源，特殊設備可能有特殊電源，如果設計人員沒有被正確通知或系統被安裝在國界線附近，可能會出現不同的電網，可能出現復雜問題。
系統設計人員和維護人員會將不同電源的設備留有一定數量的庫存，這樣會導致庫存數量的增加。所有這些問題能使用通用電源簡單解決。
寬電壓的最大王牌優勢（包括隔離開關放大器，轉速監控器，溫度變送器，極限值監控器和模擬量隔離柵）是在工作期間：由于過壓引起標準設備發生故障。盡管過大的輸入電壓加到設備上通用電源設備仍能正常可靠工作，甚至允許低電壓值超限，例如，在低電壓電網下。
寬電壓設備的利用減少了功能相同但供電電壓不同的設備的備件，為用戶節約了成本。由于交流錯誤，維護人員可能拿錯備件必須往返現場兩次。當然，這種情況用通用電源不會發生。
標準的和通用電源的設備因此可互相替換。
編輯精選
