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西门子的全集成一体化控制系统在防爆场合的应用解决计划

宣布日期：

2021-12-31

化工生产历程中相当大的一部分场合为具有爆炸危险性气体保存的危险场合，自动控制系统在这类场合下的应用一定要遵从切合防爆清静手艺规范。在爆炸危险区内实质清静防爆（Ex-i）方法是自控设计者经常使用的要领，本安防爆在历程控制系统工程设计、施工、工程造价以及可操作性和维护性等方面相关于其他防爆形式（Ex-d、Ex-e、Ex-m等）具有显着的优越性。

西门子的全集成一体化控制系统在危险区的本安防爆应用方法上具有很大的无邪性。具有大宗清静防爆产品可供用户设计成为知足差别要求的本安防爆系统，极大的利便了用户的选择和应用，用户可以凭证自己的现真相形和资金情形涉及建设更切合自己要求的防爆控制系统。

本文就西门子防爆系统的几种应用方法举行了探讨和总结，以求对防爆用户的设计应用有所资助启发。

1. 爆炸性危险场合的划分

在危险场合中清静地使用爆炸性情形用电气装备的前题条件是合理的选择、准确的装置和思量系统一样平常生产运行时须要的维护。因此应凭证其使用所在的危险场合的性子来合理的选择防爆电气装备。

危险场合就是由于保存着易燃易爆性气体、蒸气、液体、可燃性粉尘或者可燃性纤维而具有引起火灾或者爆炸危险的场合。典范的危险场合，如石油化工行业中爆炸性物质的生产、加工和贮存历程中所形成的情形。对爆炸性气体情形，按场合中危险物质保存时间的是非，将爆炸性气体情形危险区域划分为三个区，即分为Ex.Zone0区、Ex.Zone1区和Ex.Zone2区。

Ex.Zone0区：一连泛起或恒久泛起爆炸性气体混和物的情形。

Ex.Zone1区：在正常运行时可能泛起爆炸性气体混和物的情形。

Ex.Zone2区：在正常运行时不可能泛起爆炸性气体混和物的情形或纵然泛起也仅是短时保存的爆炸性气体混和物的情形。

在工程实践中，Ex.Zone0区一样平常只保存于密闭的容器、贮罐等内部气体空间，在现实设计历程中Ex.Zone1区也很少保存，大大都情形属于Ex.Zone2区。

为实现电气装备防爆，工程上接纳了多种防爆手艺要领，并通过防爆认证，组成防爆电气装备，用来避免爆炸危险性情形形成及其爆炸。主要有隔爆、本安、增安、正压、充油、充砂、无火花型等形式的防爆电气装备。关于自控系统来说，更常见的是隔爆和本安两种防爆手艺要领。本安防爆手艺又具有许多优点，如实质清静，结构简朴，可带电磨练等，在历程仪表自控系统中是第一选择。

实质清静型电气装备是从限制电路中的能量入手，通过可靠的控制电路参数设计，将潜在的电火花能量降低到可点燃划定的气体混淆物能量以下，导线及元件、壳体外貌的发热温度也限制在划定的气体混淆物的点燃温度之下。实质清静防爆型式的装备内部，所有电路都是由在标准划定条件(包括正常事情和划定的故障条件)下，爆发的任何电火花或任何热效应均不可点燃划定的爆炸性气体情形的实质清静电路。它又分为“ia”、“ib”两个品级， “ia”品级电气装备，是正常事情和施加一个故障和恣意组合的两个故障条件下，均不可引起点燃的实质清静型电气装备；“ib”品级电气装备，是正常事情和施加一个故障条件下，不可引起点燃的实质清静型电气装备(拜见GB38364标准)。本安防爆形式因对能量有严酷的限制，因此只能应用于弱电装备中，装备其中Ex-ia装备适用于Ex.Zone 0、1、2区或Ex-ib装备适用于Ex.Zone 1、2区。本安防爆装备可以在带电情形下举行磨练和校准，因此尤其适合历程自控系统应用。
本安防爆手艺的优点和特点使得其在历程自动控制领域获得了越来越普遍的应用，下面就给各人带来几种应用解决计划。

2. 西门子SIMATIC系统在清静防爆场合的几种应用解决计划

由于近年西门子全集成自动化（TIA）理念在西门子系统中的推广和应用，西门子SIMATIC系统尤其PCS 7系统中增添了许多可供用户选择的富厚的清静防爆系统解决计划，大大增强了其在清静防爆领域的应用能力。并且由于实质清静型现场总线PROFIBUS-PA的推广应用，日臻成熟，为解决古板的清静防爆系统设计提供了更无邪、可靠的解决计划。本文主要先容以西门子SIMATIC系统为焦点构架完成一个清静防爆系统的几种典范解决计划。

（1）从点对点接线到点对点接线(Point to Point)解决计划

古板DCS/PLC+清静栅计划，见图1所示。这类本安防爆接口以隔离式和齐纳式清静栅为代表。应用特点是本安防爆现场仪表以点对点的接线方法通过电缆接至清静区控制柜内的清静栅，清静栅再以点对点的接线方法接至控制系统(DCS／PLC)的通用I/O卡。这是古板的本安防爆接口手艺。

（2）本安防爆I/O卡板解决计划

本安防爆I/O卡板解决计划是在DCS／PLC的通用I/O卡板基础上增添本安电路，使之成为本安防爆卡板，可直接与现场两线制本安仪表相毗连，省却清静栅环节，组本钱安防爆控制系统，见图2所示。其实质与DCS/PLC+清静栅计划相同，可是镌汰了清静栅环节，节约了线路毗连点，因此能够降低系统的故障点。并且这类本安�？槿鏢IMATIC S7-300系列的本安防爆式Ex I/O卡板SM322，SM321，SM331，SM332等，其防爆品级为Ex-ibIIC，可以挂接Ex.Zone1区内的本安仪表。由于本安防爆卡板使用了集成清静栅手艺，镌汰了隔离式和齐纳式清静栅的使用，因此结构紧凑，节约了空间和用度。

（3）从总线到总线(Bus to Bus) 解决计划

即FISCO现场总线解决计划。Fieldbus Instinsicailly Safe Concept Modem现场总线实质清静防爆构想模子简称FISCO。FISCO使得PROFIBUS-PA现场总线以实质清静方法装置使用在Ex-区成为可能，以经济轻盈的方法解决了现场总线的防爆应用问题。FISCO适用于Ex-iaIIC级别的本安防爆方法。PROFIBUS-PA总线既能实现数字通讯（31.25kbps），又可实现对所挂接现场总线仪表的本安供电。西门子PROFIBUS-PA总线防爆系统一样平常由DP/PA耦合器/链接器，本安配电链接�？�，T型总线讨论、PA总线电缆和本安现场总线仪表组成。Bus to Bus方法的应用特点是智能现场总线仪表以总线方法挂接在PROFIBUS-PA上，经由上述产品，仍以现场总线方法接至控制系统的现场总线网卡。整个系统的数据信号链路用一条双绞电缆即可组成。其特点是：直接用于危险区域中的现场总线不但节约了大宗的布线本钱，并且也节约了许多古板计划中必需的I/O 信号的隔离栅、配电盘和分流器和大宗信号电缆，同时节约了大宗控制箱柜空间。别的，还可以省去防爆现场元件的机械�；ぷ爸萌缢憔怠⒏郊咏鹗舯；ね�，以及在使用非实质清静导线时所需要的防爆钢管。

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