在危險(xiǎn)性環(huán)境中安裝現(xiàn)場總線

　　現(xiàn)場總線設(shè)備采用了與傳統(tǒng)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。

　　無論是安裝新設(shè)備還是進(jìn)行系統(tǒng)改造更新，現(xiàn)場總線技術(shù)正成為儀器儀表系統(tǒng)的選擇對象。 就像多年前電子儀器的4 - 20mA 的輸出替代了氣動的3-15 psi 儀器一樣，數(shù)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(xiàn)場總線設(shè)備也將替代傳統(tǒng)的過程傳輸和控制閥的回路。

　　我們的討論集中在過程控制設(shè)備使用 FF 總線或者是 Profibus-PA 技術(shù)上。這兩種現(xiàn)場總線有相同的物理層規(guī)范，因而具有相同的防爆特性。

　　當(dāng)總線應(yīng)用在的危險(xiǎn)環(huán)境過程中，連接在一起的設(shè)備的數(shù)量使總線不同于傳統(tǒng)的電子儀器接線。現(xiàn)場總線設(shè)備采用了與傳統(tǒng)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?cè)萘繒芡ㄐ偶夹g(shù)的影響。

　　防爆系統(tǒng)

　　Exd 儀器一直以來被認(rèn)為是最容易理解的，簡單地說，取一個(gè)堅(jiān)固的大盒子，它能經(jīng)受得住內(nèi)部燃燒而不會引燃外部的氣霧，那么無論你放什么東西進(jìn)去都可以稱為 “防爆”。

　　既然大多數(shù)現(xiàn)場總線設(shè)備目前都普遍以過程傳感器為基礎(chǔ)，輸出為 4 - 20mA ，采用防爆外殼，大多數(shù)儀器的現(xiàn)場總線的不同之處只是內(nèi)部的一個(gè)新的電路板。

　　一些具有遠(yuǎn)見的公司的產(chǎn)品外殼符合通用的安全限制，如內(nèi)部容量、功耗等。如果設(shè)備的新電路板的設(shè)計(jì)是在外殼的限制要求之內(nèi)，改為現(xiàn)場總線方式就不會太困難。然而，一些認(rèn)證機(jī)構(gòu)可能會有內(nèi)部設(shè)計(jì)的個(gè)體差異，這會延遲但不會妨礙整體的認(rèn)證過程。作為一項(xiàng)技術(shù)，儀器儀表的防爆技術(shù)并非只受歐洲大陸的偏愛，而且防爆總線設(shè)備出現(xiàn)在 FF 中的概率要大于 Profibus-PA 中。

　　將防爆設(shè)備連接在一個(gè)多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)中也會產(chǎn)生一些問題，主要是在使用防爆接線盒時(shí)。隨著現(xiàn)在總線技術(shù)的發(fā)展，平均每部分網(wǎng)段使用 8 到 12 臺設(shè)備，但設(shè)備維護(hù)（增加、斷開等）不能在防爆系統(tǒng)中帶電進(jìn)行，這樣可降低每部分網(wǎng)段中防爆設(shè)備的數(shù)量。

　　例如，在現(xiàn)場打開防爆外殼也不是件容易的事情：一般來說，所有網(wǎng)段需要斷開，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(xiàn)場維修。雖然 Exde 插座式連接頭（plug/socket 能有效地允許獨(dú)立的分支斷開，無須斷開整個(gè)網(wǎng)段，但在排除故障設(shè)備時(shí)也是問題重重。

　　本安現(xiàn)場總線

　　過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）是過程測量和控制系統(tǒng)的理想方案，控制系統(tǒng)中為保護(hù)擴(kuò)大的電纜網(wǎng)絡(luò)和維護(hù)常規(guī)終端接入的成本會非常高。

　　然而多點(diǎn)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)的重點(diǎn)是使用了本安技術(shù)，通過一個(gè)本安接口，驅(qū)動一個(gè)單獨(dú)的 4 - 20mA 儀器存在困難；以相同的獨(dú)立電源來驅(qū)動 8 或 12 個(gè)驅(qū)動器的要求，對于常規(guī)的技術(shù)來說太多了。交替使用電壓和電流，達(dá)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(qū)動器（假設(shè)每個(gè)為 20mA 。

　　FISCO

　　現(xiàn)場總線本質(zhì)安全概念 （Fieldbus Intrinsically Safe Concept ， FISCO） 被認(rèn)為是關(guān)于普通本質(zhì)安全限制的方法，通過增加允許的符合本質(zhì)安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的電流界線 ，通過典型系統(tǒng)組態(tài)的爆炸測試驗(yàn)證安全性能。這部分的所有元件必須得到 FISCO 認(rèn)證，這要求對許多供應(yīng)商的現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行重新驗(yàn)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 ，但也帶來一些不利的運(yùn)行限制 （ 網(wǎng)段長度最大為 1000 m, 分支最大為 30m, 連線必須為 FISCO 規(guī)格接線，設(shè)備也必須符合 FISCO 規(guī)范 。

　　向 FISCO 靠近的一個(gè)重要步驟是電纜和設(shè)備參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，這意味著大量的昂貴和耗時(shí)的實(shí)體參量（ Entity Parameter 記錄（ log 和分析不再需要。許多傳統(tǒng)的模擬設(shè)備的本安用戶會陷入實(shí)體參量分析中，因?yàn)槠胀ǖ脑O(shè)備有許多現(xiàn)場儀表類型；每個(gè)回路各種不同的電纜長度和許多不同的本質(zhì)安全柵都需要獨(dú)立的評估和文件。在任何危險(xiǎn)區(qū)域系統(tǒng)中，實(shí)體參量分析的工程時(shí)間消耗成本可能是本安沒有成為第一選擇的原因。

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