真正冗余的現(xiàn)場總線系統(tǒng)

　　圖1和圖2顯示了一個冗余現(xiàn)場總線網(wǎng)段的應(yīng)用實例。Hawke公司的傳統(tǒng)現(xiàn)場總線電源FPS200連接到標(biāo)準(zhǔn)H1接口，現(xiàn)場總線網(wǎng)段的兩端都連接了終端器。在現(xiàn)場，標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線設(shè)備連接到Hawke公司的真正冗余的現(xiàn)場總線系統(tǒng)Mike O’NeillSECURE TrunkGuard單元上，它可以根據(jù)要求提供現(xiàn)場總線分支短路保護功能。S E C U R ETrunkGuard單元有4通道、8通道、10通道3種規(guī)格可以根據(jù)需要選用，它通常與配套的防護等級為IP67的現(xiàn)場保護箱和相應(yīng)的電纜密封接頭一起成套提供。這樣現(xiàn)場總線網(wǎng)段就具有正常的電源供應(yīng)和符合要求的終端器，可以通過主H1接口同所有現(xiàn)場設(shè)備進行通訊了。
　　當(dāng)總線電纜斷裂時
　　當(dāng)總線電纜斷裂時，距離斷點最近的SECURE TrunkGuard單元會發(fā)現(xiàn)：與下游設(shè)備的通訊聯(lián)絡(luò)中斷了，與此同時自動終端器電路會立刻起作用，為斷開的現(xiàn)場總線網(wǎng)段提供符合規(guī)范要求的100Ω/1μF終端器。這樣斷裂網(wǎng)段的兩個部分都變成了完整的功能正常的現(xiàn)場總線網(wǎng)段，每個部分都有正常的現(xiàn)場總線電源和終端器，都連接到正常的現(xiàn)場總線H1接口單元。DCS對過程數(shù)據(jù)的獲取和監(jiān)視不會有任何的中斷。
　　當(dāng)然DCS必須有相應(yīng)的軟件來及時發(fā)現(xiàn)和識別現(xiàn)場網(wǎng)段斷點，以便馬上修復(fù)。因為斷裂后形成的兩個網(wǎng)段對于單點故障都是脆弱的，就像傳統(tǒng)的網(wǎng)段一樣。有一個辦法可以解決這個問題，就是在正常運行時對每個H1接口和現(xiàn)場設(shè)備之間的通訊都作鏡像，當(dāng)H1接口和任何現(xiàn)場設(shè)備之間的通訊發(fā)生故障時，H1接口就產(chǎn)生出錯標(biāo)志，負責(zé)設(shè)備數(shù)據(jù)管理的處理器將會檢測到出錯標(biāo)志。如果處理器只是從一個H1接口收到出錯標(biāo)志，而不是從兩個H1接口都收到出錯標(biāo)志，這就說明現(xiàn)場已經(jīng)發(fā)生了潛在的斷線故障。如果處理器從兩個H1接口都收到了出錯標(biāo)志，這說明是現(xiàn)場設(shè)備本身出了故障。目前Yokogawa公司正在改造系統(tǒng)以便支持這種冗余解決方案。
　　對現(xiàn)場防爆認證的影響
　　采用“U”形網(wǎng)段的后果之一是：應(yīng)用于爆炸危險區(qū)域的本質(zhì)安全技術(shù)無法使用了。本質(zhì)安全防爆認證對輸送到現(xiàn)場去的能量大小有明確的限制，在電纜斷裂之前，由于有兩個現(xiàn)場總線電源為每個網(wǎng)段供電，因此兩個電源的電流總和必須低于本質(zhì)安全認證規(guī)定的能量限制。當(dāng)網(wǎng)段電纜斷裂以后，因為只有一個電源為每個網(wǎng)段供電了，這時網(wǎng)段的電流將會嚴(yán)重不足，使每個網(wǎng)段實際上只能支持大概兩三臺現(xiàn)場總線儀表。

　　人們在1970年代開發(fā)和應(yīng)用本質(zhì)安全防爆技術(shù)的原因是：本質(zhì)安全防爆技術(shù)可以使安裝在爆炸危險區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備在不斷電的情況下進行檢修、維護。由于技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代現(xiàn)場總線系統(tǒng)已經(jīng)結(jié)合了自診斷技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)和高可靠性電子電路等先進技術(shù)。現(xiàn)在可以通過手提電腦對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程維護。如果需要，甚至可以從另外一個大洲對現(xiàn)場設(shè)備進行維護，因此現(xiàn)在已經(jīng)不再需要進行帶電現(xiàn)場維護了。很多公司都會歡迎用相對簡單的無火花防爆技術(shù)或是隔爆型防爆技術(shù)來替代昂貴復(fù)雜的本質(zhì)安全防爆技術(shù)。