FISCO和FNICO現(xiàn)場總線防爆技術(shù)概述

　　以本質(zhì)安全防爆技術(shù)為核心的FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe COncept，現(xiàn)場總線本質(zhì)安全概念)技術(shù)因其產(chǎn)品重量輕、體積小和可在爆炸性氣體的危險(xiǎn)環(huán)境帶電操作等特點(diǎn)，已成為現(xiàn)場總線防爆技術(shù)的首選，進(jìn)而得到不斷改進(jìn)并日益成熟。但隨著該技術(shù)應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大和準(zhǔn)入場所相繼拓展，劃分為2區(qū)(Zone 2)的危險(xiǎn)場所遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于劃分為1區(qū)(Zone 1)和0區(qū)(Zone 0)的危險(xiǎn)場所，這對于以應(yīng)用于0區(qū)和1區(qū)危險(xiǎn)場所為主要設(shè)計(jì)目的的FISCO技術(shù)而言，在設(shè)計(jì)、制造和認(rèn)證方面成本明顯過高。近幾年，隨著"n"型防爆技術(shù)的規(guī)范和普及，僅限于使用在2區(qū)的"n"型防爆產(chǎn)品進(jìn)入了防爆總線技術(shù)領(lǐng)域，使源自于FISCO的FNICO(Field Non Incendive Concept，現(xiàn)場總線非易燃性概念)技術(shù)存在著極大發(fā)展空間。由于"n"型防爆產(chǎn)品僅考慮正常工作條件，在對電壓及電流等安全指標(biāo)放寬的同時還意味著FNICO允許在危險(xiǎn)區(qū)域連接更多的現(xiàn)場設(shè)備，從可靠性、高精度、經(jīng)濟(jì)性等角度可獲取最大效益。因此，越來越多的總線集成商將FNICO技術(shù)作為2區(qū)防爆技術(shù)的首選措施加以采納，而仍將FISCO技術(shù)應(yīng)用于爆炸危險(xiǎn)程度較之2區(qū)相對較高的0區(qū)和1區(qū)，以科學(xué)而經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到物盡其用，避免資源浪費(fèi)的效果。

　　為保證應(yīng)用于爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境的現(xiàn)場總線技術(shù)規(guī)范化，2005年版IEC 60079-27已對原FISCO技術(shù)要求作了部分修改，并在FISCO技術(shù)基礎(chǔ)上增加FNICO技術(shù)要求，符合IEC 60079-27要求的現(xiàn)場總線典型結(jié)構(gòu)，由一臺電源裝置、最多32臺現(xiàn)場設(shè)備、分處于主干線兩端的終端器、干線電纜和其他附屬設(shè)備組成，如圖所示。

　　一　FISCO的設(shè)計(jì)要求

　　1. 電源裝置

　　必須說明的是，F(xiàn)ISCO系統(tǒng)中電源裝置的概念包含本安關(guān)聯(lián)電路在內(nèi)，通常的方法是把電源裝置從結(jié)構(gòu)和電路兩方面設(shè)計(jì)為符合IEC60079-11規(guī)定要求的關(guān)聯(lián)設(shè)備，即電源自身并不要求防爆，但把限制電氣火花能量的限流限壓功能模塊設(shè)計(jì)在電源電路之內(nèi)，這種電源僅允許在不含爆炸性氣體的非危險(xiǎn)區(qū)域使用。如果要求安裝在危險(xiǎn)區(qū)域，則必須使用IEC60079-0所列的其他防爆措施予以保護(hù)。例如采取隔爆、澆封等防爆技術(shù)，將包括能量限制模塊在內(nèi)的電源電路整體放入隔爆外殼，或?qū)㈦娫措娐吩谡w澆封后放入增安型外殼，同時接線端子符合增安型要求。市場上防爆標(biāo)志為Ex d[ia/ib]ⅡC或Ex me [ia/ib]ⅡC的總線電源類產(chǎn)品就是采取上述方法加以保護(hù)，確保電源設(shè)備在爆炸性危險(xiǎn)場所的使用。

　　電源輸出端由于能量限制模塊的存在把最高輸出電壓Uo和最大輸出電流Io等本安參數(shù)限制在規(guī)定值以下。據(jù)IEC 60079-27要求，對FISCO總線系統(tǒng)電源最大輸出參數(shù)在充分考慮現(xiàn)場布線開路、短路和接地的狀態(tài)下做如下規(guī)定：最高輸出電壓Uo：14～17.5V；最大輸出電流Io：不大于380mA；最大輸出功率Po：不高于5.32W；未被保護(hù)的最大內(nèi)部電容Ci：不大于5nF；未被保護(hù)的最大內(nèi)部電感 Li：不大于10μH。

　　在此需要明確的是，電源作為總線系統(tǒng)的能量供給單元和符合IEC60079-11規(guī)定要求的關(guān)聯(lián)設(shè)備，它的本安級別決定了現(xiàn)場總線本安防爆系統(tǒng)的防爆標(biāo)志，依據(jù)能量限制模塊的保護(hù)方式和故障分析的結(jié)果分為ia和ib兩個等級，Io應(yīng)當(dāng)在Uo確定后借助IEC60079-11本安防爆標(biāo)準(zhǔn)中的點(diǎn)燃曲線，并考慮至少1.5倍安全系數(shù)后確定。但是，當(dāng)電源采用以晶體管元件為主的電子限流器來限制電源的最大輸出電流Io時，其防爆標(biāo)志只能為ib級別。在理想狀態(tài)下，此類限流方法的輸出特性為矩形，對于具備矩形輸出特性的電源，Io的確定必須依據(jù)表1規(guī)定要求。