在爆炸危險區通過本安遠程I/O實現安全和可靠的通訊

2026-04-07 13:33:42

  化工業在係統故障安全和操作的可靠性上都有特殊的要求。由於這個原因,本文引用經實踐證實的概念和技術。基於詳細的成本分析,Clariant公司決定放棄采用傳統的接線方式,而選擇TURCK的遠程I/O係統excom。在過程工業中,係統的安全和可靠是主要考慮的因素。冗餘的遠程I/O係統滿足以上兩方麵的要求。

  坐落在德國南部Gendorf 的巴伐利亞“化工三角洲”的Clariant 工廠,Clariant是十個Gendorf大企業中的第二大企業。1000個雇員的公司每年輸出的如紡織品和皮革製品半成品和成品量可達到800,000噸。在超過30年的舊工廠裏,機器一直靠幾個分散控製櫃工作,直到1997年,係統開始全麵更新,工廠的第一部分選用ABB的過程控製係統“Freelance”。

  緊湊型

  使用遠程I/O係統excom,所有常規的“EEx i” 現場設備——不管是數字量還是模擬量,都可直接連接在現場危險一區。係統的特征包括:提高了可靠性,現場設備通過總線進行HART參數化,模塊可帶電插拔等,在一個地址下,通過較高級別的總線係統,例如PROFIBUS-DP,現場設備通過網關到過程控製係統可以連接128個開關量或64個模擬量。純數字信號的循環周期時間小於5ms,純模擬量信號小於20ms,所有模塊集成有“EEX i”接口,可不加安全柵。

  為了在化工廠施工安裝技術上有個好的方案,公司技術部測量和控製技術人員沃格爾先生比較了常規接線方式和遠程I/O接線方式。

  他得出這樣的結論,當用遠程I/O方案時,安裝和維護費用可減少超過23%。這zhe些xie費fei用yong的de節jie約yue是shi因yin為wei減jian少shao了le大da量liang從cong現xian場chang到dao控kong製zhi室shi的de電dian纜lan,從cong而er還hai可ke減jian少shao設she計ji製zhi圖tu的de工gong作zuo量liang並bing減jian少shao複fu雜za的de安an裝zhuang工gong作zuo。而er且qie,分fen散san式shi的de係xi統tong結jie構gou節jie約yue了le控kong製zhi室shi空kong間jian及ji其qi機ji櫃gui。在zai決jue定ding作zuo出chu前qian,係xi統tong的de穩wen定ding性xing是shi另ling外wai一yi個ge因yin素su,新xin的de技ji術shu至zhi少shao與yu常chang規gui接jie線xian方fang案an一yi樣yang穩wen定ding,在zai這zhe種zhong工gong廠chang裏li係xi統tong停ting車che是shi極ji其qi嚴yan格ge的de,必bi須xu保bao證zheng係xi統tong無wu中zhong斷duan的de長chang期qi運yun行xing,這zhe是shi非fei常chang重zhong要yao的de。

  目前,excom可連接NAMUR傳感器,“EEX i”電磁閥,HART變送器,模擬量執行器。HART變送器可通過Profibus-DP總線在工程師站上進行組態,而且excom支持非周期的Profibus-DP-V1功能。Profibus 地址可通過撥碼開關手動設定。

  excom係統還有溫度,頻率測量及驅動低功率閥的I/O模塊。而且TURCK為所有普通過程控製係統提供各種驅動程序。同樣支持FDT/DTM技術。為了保護現場高端電器元件,係統需要安裝在合適的箱體內。TURCK機電公司,專門為客戶量身定做簡單的及特殊型外殼。

  TURCK機電公司涉及到控製櫃,開關櫃的設計,特殊客戶接線方案和文檔服務。Clariant公司為excom配備了帶可視窗口的標準箱體,可不用打開箱體讀到係統通道狀態。

  該工程是專業公司與用戶之間友好合作的例子,新技術因此可快速和順利地完成。

  1997年化工廠開始進行過程控製技術的改造,在2003年初,常規接線轉變成excom係統。這個決定不僅基於技術方麵而且基於服務方麵。沃格爾先生認為,技術上的優勢是係統的模塊化和緊湊性,一個總線地址能轉換128個開關量或64個模擬量。“電源,網關冗餘,安裝在危險1區,可連接0區的信號,可帶電更換所有模塊,包括電源模塊,能安裝在1區對我們來說是非常重要的。而且,對於TURCK產品我們有多年的經驗,特別是總線係統sensoplex MC,”他繼續說。

  冗餘技術

  在化纖廠,該係統已被證實是非常高效的,3周之內可完成工廠區域劃分,安裝和組態。可提前恢複生產。為了能得到完美的係統,過程控製係統采用冗餘配置,包括遠程I/O的電源及Profibus-DP總線。遠程I/O係統excom允許在危險1區對電源模塊和網關在線插拔,無須停止操作係統。

  為什麼通用電源那麼重要?

  對(dui)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)來(lai)說(shuo)電(dian)源(yuan)的(de)任(ren)務(wu)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de),必(bi)須(xu)保(bao)護(hu)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)不(bu)受(shou)意(yi)外(wai)影(ying)響(xiang)。而(er)且(qie),電(dian)源(yuan)須(xu)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)儲(chu)能(neng)並(bing)且(qie)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)防(fang)爆(bao)要(yao)求(qiu)。還(hai)要(yao)滿(man)足(zu)用(yong)戶(hu)和(he)設(she)計(ji)的(de)需(xu)要(yao)。以(yi)前(qian),各(ge)種(zhong)設(she)備(bei)都(dou)為(wei)自(zi)己(ji)保(bao)留(liu)一(yi)定(ding)數(shu)量(liang)的(de)庫(ku)存(cun),然(ran)而(er)今(jin)天(tian),隻(zhi)需(xu)一(yi)個(ge)寬(kuan)範(fan)圍(wei)的(de)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya),因(yin)此(ci)重(zhong)要(yao)設(she)備(bei)的(de)預(yu)算(suan),購(gou)買(mai),庫(ku)存(cun)管(guan)理(li)和(he)維(wei)護(hu)都(dou)變(bian)的(de)非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)。

  戰略優勢

  用於工業自動化的通用型供電方式是重要的。設計為通用電源的最新接口設備,隻裝有兩個端子用來連接AC和DC電壓。直流是雙極性的。通用電源可滿足所有電壓的需要。

  由於各個國家可能有不同的供電電壓,以下是世界不同國家供電電壓表格

  世界上的主要電源電壓(有時一種接口設備需要12種不同電壓)

  100VAC Japan, Korea

  110VAC Brazil, Jamaica, Colombia, Morocco, Peru and Taiwan

  115VAC Barbados, Bolivia, Cuba, El Salvador and Syria

  120VAC Ecuador, Guatemala, Cambodia, Canada, Colombia, Mexico, Nicaragua, Panama, Puerto Rico and the USA

  127VAC Algeria, Brazil, Ecuador, Mexico, Spain and Vietnam

  200VAC in Macao

  220VAC Egypt, Argentina, Bangladesh, Brazil, Chile, China, Hong Kong, Indonesia,  Jordan, Korea, Pakistan, Peru, Spain, South Africa, Thailand, United Arab  Emirates, Uruguay, Zaire

  230VAC Belgium, Denmark, Germany, Finland, France, Greece Great Britain,  India,  Ireland, Israel, Italy, the Netherland s, Nigeria, Norway, Austria, Poland,  Portugal, Romania, Russia and CIS, Czech Republic, Sweden,  Switzerland, Slovakia, South Africa , Spain, Sri Lanka, Turkey and Hungary

  圖爾克公司工業自動化產品出口到世界各個國家,因此他們采用先進的寬範圍的供電電壓,範圍從20-250V。

  他(ta)的(de)成(cheng)功(gong)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu)合(he)適(shi)的(de)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)及(ji)能(neng)滿(man)足(zu)特(te)殊(shu)需(xu)求(qiu),設(she)備(bei)能(neng)臨(lin)時(shi)地(di)或(huo)永(yong)久(jiu)地(di)通(tong)過(guo)發(fa)電(dian)機(ji)或(huo)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)。在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia),有(you)可(ke)能(neng)使(shi)用(yong)特(te)殊(shu)電(dian)源(yuan),因(yin)為(wei)這(zhe)種(zhong)電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)是(shi)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de),要(yao)比(bi)標(biao)準(zhun)電(dian)網(wang)差(cha)的(de)多(duo)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)會(hui)出(chu)現(xian)很(hen)多(duo)問(wen)題(ti)。寬(kuan)範(fan)圍(wei)電(dian)壓(ya)可(ke)彌(mi)補(bu)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang),因(yin)為(wei)各(ge)種(zhong)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)都(dou)能(neng)工(gong)作(zuo)並(bing)且(qie)防(fang)止(zhi)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)。

  過壓安全

  當然,設計也必須觀察各種應用區域。例如,電源電壓可能是24VDC,24VAC,36VDC,42VDC,48VAC,60VDC和60VAC。當接口設備使用標準電源或以前的通用電源(85VUC到250VUC),設she計ji必bi須xu事shi先xian知zhi道dao使shi用yong何he種zhong電dian源yuan,特te殊shu設she備bei可ke能neng有you特te殊shu電dian源yuan,如ru果guo設she計ji人ren員yuan沒mei有you被bei正zheng確que通tong知zhi或huo係xi統tong被bei安an裝zhuang在zai國guo界jie線xian附fu近jin,可ke能neng會hui出chu現xian不bu同tong的de電dian網wang,可ke能neng出chu現xian複fu雜za問wen題ti。

  係xi統tong設she計ji人ren員yuan和he維wei護hu人ren員yuan會hui將jiang不bu同tong電dian源yuan的de設she備bei留liu有you一yi定ding數shu量liang的de庫ku存cun,這zhe樣yang會hui導dao致zhi庫ku存cun數shu量liang的de增zeng加jia。所suo有you這zhe些xie問wen題ti能neng使shi用yong通tong用yong電dian源yuan簡jian單dan解jie決jue。

  寬電壓的最大王牌優勢(包括隔離開關放大器,轉速監控器,溫度變送器,極限值監控器和模擬量隔離柵)是在工作期間:youyuguoyayinqibiaozhunshebeifashengguzhang。jinguanguodadeshurudianyajiadaoshebeishangtongyongdianyuanshebeirengnengzhengchangkekaogongzuo,shenzhiyunxudidianyazhichaoxian,liru,zaididianyadianwangxia。

  寬(kuan)電(dian)壓(ya)設(she)備(bei)的(de)利(li)用(yong)減(jian)少(shao)了(le)功(gong)能(neng)相(xiang)同(tong)但(dan)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)不(bu)同(tong)的(de)設(she)備(bei)的(de)備(bei)件(jian),為(wei)用(yong)戶(hu)節(jie)約(yue)了(le)成(cheng)本(ben)。由(you)於(yu)交(jiao)流(liu)錯(cuo)誤(wu),維(wei)護(hu)人(ren)員(yuan)可(ke)能(neng)拿(na)錯(cuo)備(bei)件(jian)必(bi)須(xu)往(wang)返(fan)現(xian)場(chang)兩(liang)次(ci)。當(dang)然(ran),這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)用(yong)通(tong)用(yong)電(dian)源(yuan)不(bu)會(hui)發(fa)生(sheng)。

  標準的和通用電源的設備因此可互相替換。

  

 

  

  

 

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