西门子SIMATIC系统在安全防爆场所的应用

　　其特点是：直接用于危险区域中的现场总线不仅节省了大量的布线成本，而且也节约了许多传统方案中必须的I/O 信号的隔离栅、配电盘和分流器和大量信号电缆，同时节约了大量控制箱柜空间。此外，还可以省去防爆现场元件的机械保护装置如双层绝缘、附加金属保护网等，以及在使用非本质安全导线时所需要的防爆钢管。

　　FISCO本质安全现场总线（如PROFIBUS-PA）是最新的本安防爆接口技术。

　　图2：Bus to Bus 接线本安防爆方案

　　（4）从点对点接线到总线（Point to Bus） 解决方案

　　即本安防爆远程分布式I/O方案，产品包括总线式隔离安全栅和本安型的分布式I/O模块。其中极具代表性的是西门子ET200iSP系列本质安全分布式I/O。见图2所示：ET200iSP本身可以安装应用在Ex.Zone 1区，通过点对点电缆连接至Ex.Zone 0区的本安仪表。

　　与从总线到总线（Bus to Bus） 解决方案相比，其应用特点是：现场仪表仍可以采用传统4～20mA本安仪表，以点对点的接线方式接至分布式I/O，而分布式I/O向上则以经本安链接器485/iS隔离后的PROFIBUS-DP/iS（1.5Mbps）总线方式接至控制系统通信总线或现场总线网卡。ET200iSP不仅具有安全栅功能，为现场回路提供本质安全防爆，而且ET200iSP本身还具有很高的防爆安全等级，其I/O模块、电源模块和网关本身也采用本安防爆（ATEX II 2 G EEx ib IIC T4）。 因而ET200iSP可以直接安装在Ex.Zone 1区，可对其所有电子模块（包括电源模块和总线连接模块）进行带电热插拔维护、操作。显然，这种本安防爆解决方案中，现场仪表仍可使用传统的4—20mA仪表。本安防爆远程分布式I/O方案是能兼顾FISCO现场总线方式和点对点方式两类应用方案优点的一种中间方案，也是本文将详细讨论的方案。

　　除ET200iSP外，值得一提的是SIMATIC还有防爆ET200M分布式I/O方案可供用户选择。ET200M如果选用相应的防爆结构和S7-300系列的防爆Ex I/O卡板后，其本身就构成无火花型防爆形式，可以直接安装在危险区。但ET200M本身的防爆级别要比ET200iSP低，只能安装在增安型（Ex e）保护箱中，用于Ex.Zone 2区。ET200M的数据传输采用PROFIBUS-DP，最高速率可达12 Mbps，相比ET200iSP的1.5Mbps通讯速率要高。

　　图3：本安防爆分布式I/O解决方案

4. 西门子控制系统防爆器件介绍

　　（1）ET200iSP

　　SIMATIC ET-200iSP是用于Ex危险区的分布式I/O系统。使用符合欧洲电工标准委员会标准防爆等级Ex［ia/ib］ IIC T4 的新型PROFIBUS分布式外设，可以安装于危险区域Ex.Zone 1中，连接来自Ex.Zone 0区的本安信号。ET-200iSP通过本质安全的PROFIBUS-DP/iS总线实现与控制系统的通讯，传输速率1.5Mbps。

　　ET-200iSP 采用位模块化结构，如图4所示：

　　图4：ET200iSP结构组成

　　一个SIMATIC ET-200iSP 站点由一个密封电源、一个用于连接PROFIBUS-DP 的接口模块（可扩展32 块电子模块），和一个总线终端电阻模块组成。而且，其电源和接口模块均可进行冗余配置。

　　ET-200iSP的防爆电源是一个隔爆Ex-d的供电模块，由安全总线底板向各电子模块供电。电源模块本身的供电通过Ex-e端子实现，在危险区不允许拆开此连接。而且送电电源必须安装在安全区。

　　每台ET-200iSP的 PROFIBUS DP接口模块最多可连接64个模拟信号或128个数字信号。

　　ET-200iSP的模块化结构为用户提供了最大限度的灵活性，可以连接NAMUR 数字量输入、电磁阀、模拟量输入/ 输出、HART 输入/ 输出、热电耦以及热电阻等。所有电子模块均具有本安结构，而且在危险1区可对所有的电子模块（包括供电及总线连接模块）带电进行更换，即“热插拔”。