西门子S7-200模块CPU224CN紧凑型单元

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SIEMENS可编程控制器

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     即FISCO现场总线解决方案。Fieldbus Instinsicailly Safe ConceptModem现场总线本质安全防爆构想模型简称FISCO。FISCO使得PROFIBUS-PA现场总线以本质安全方式安装使用在Ex-区成为可能，以经济简便的方式解决了现场总线的防爆应用问题。FISCO适用于Ex-iaIIC级别的本安防爆方式。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总线防爆系统一般由DP/PA耦合器/链接器，本安配电链接模块，T型总线接头、PA总线电缆和本安现场总线仪表构成。BustoBus方式的应用特点是智能现场总线仪表以总线方式挂接在PROFIBUS-PA上，经过上述产品，仍以现场总线方式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构成。

     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，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，节约了大量控制箱柜空间。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*新的本安防爆接口技术(4)从点对点接线到总线(Pointto 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.Zone1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，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（ATEXII 2 G EEx ib IIC T4）。 ET200iSP可以直接安装在Ex.Zone1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ExI/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(Exe)保护箱中，用于Ex.Zone 2区。ET200M的数据传输采用PROFIBUS-DP，*高速率可达12Mbps，相比ET200iSP的1.5Mbps通讯速率要高。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] IICT4 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.Zone0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。•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。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。送电电源必须安装在安全区。

•每台ET-200iSP的 PROFIBUS DP接口模块*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*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，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"。

•HART 协议模板可实现与HART仪表的无缝集成。

•采用弹簧压紧或螺钉快速连接现场本安设备。

（2）ET200M

     在SIMATIC ET 200 产品系列中， ET 200M 是主要的分布式I/O系统，与SIMATICPCS7一起用于过程应用，支持在线修改( 使用有源总线模块设计)，它可使用丰富的S7-300 I/O模块包括S7-300标准信号模块，冗余信号模块，防爆输入/输出模块以及符合HART协议的防爆模拟量输入和输出模块。每个ET200M接口模块*多可以连接8 个I/O 模块。ET 200M是在PROFIBUS-DP 现场总线上的从站，*大数据传输速率为12 Mbit/s。

•ET200M模块本身采用无火花型防爆，即ATEX II 3 G EEx n II A T4，配合增安型防护箱，可安装在Ex.Zone2区，这已可满足大部分现场机柜安装地点的防爆要求，其连接的本安传感器/执行器可以用于Ex.Zone 1区。

•ET200M可选用有源总线模板进行配置。在非防爆环境中，允许带电热插拔操作，但在危险区使用时不能进行热插拔维护。

（3）本安防爆I/O卡板

表1：SIMATICS7-300系列的隔离式Ex I/O卡板

（4） RS485/IS耦合器

      由于ET200iSP直接安装在Ex.Zone1区，进行本安操作需要本安PROFIBUS-DP总线。RS485-IS耦合器是一个“现场总线隔离器"，非本安的PROFIBUS-DP总线通过RS485-IS耦合器后成为本安的PROFIBUS-DP/iS总线。RS485/IS耦合器对总线进行隔离并限制其能量，使之处于安全范围之内，起到了总线中继和防爆隔离的作用。在危险区内，本安的PROFIBUS-DP/iS可以带电进行插接操作。需要注意RS485-IS耦合器本身必须安装在安全区内。

（5） DP/PA耦合器/链接器

     DP/PA耦合器/链接器实现PROFIBUS-DP到本安现场总线PROFIBUS-PA的转换和连接。PA本安现场总线还可以实现对本安现场总线仪表的馈电。

DP/PA耦合器（Coupler）的主要作用：

• 实现物理层的转换，并通过总线向现场仪表供电