双重安全--I/O技术:集安全和防爆功能于一体数字量输入模块

作者:Helmut Börjes 文章来源:Wago公司 发布时间:2013-06-06

根据不同应用,自动化技术除了满足电气安全要求外,还应满足功能性安全和防爆的要求。Wago公司推出的新一代750系列I/O模块750-663满足所有技术标准的要求。

人身安全和设备安全在流程工业中起到决定性的作用。电气安全经常被放在安全考量的首位。电气安全是指触电事故人生安全保障,比如确保设备操作者在无意中接触到设备的高压零部件时不会发生危险。自动化技术应用在许多情况下对电气安全从源头就做出了规定,元器件的工作电压被限制为24V。为此,必须采用满足SELV/PELV要求的电源适配器,这些电源在出现故障时最高输出电压为60V。


新的模块支持现行版本的Profisafe协议,因此可以在Profibus 和Profinet 现场总线系统中使用

功能性安全

在过去的几年时间里,结合新版的机械设计指令以及相应的新版DIN EN ISO 13849-1标准,业内对功能性安全进行了广泛的讨论。这个标准的初衷是保护操作者免受机械设备潜在的危险性机械动作的伤害。采用如光栅、安全门、安全继电器或者安全控制系统等典型元器件可以满足这一标准。在这种情况下,所有元器件以及相应的控制系统可靠安全地工作当然就非常重要。功能性安全一般通过冗余和诊断两种重要方式来实现。

在评估系统的安全性时,所有采用的元器件必须达到所规定的安全性指标。例如元器件的平均危险性故障间隔(MTBFd - Mean Time Between Dangerous Failure)或者每小时内出现危险性故障的概率(PFHd - Probability of Dangerous Failure per Hour)。在这些参数的帮助下,按照现行的安全标准,系统的安全性能水平才能得到确认。

工业设备安全性的另外一个重要领域就是防爆保护。防爆保护措施分一级、二级和三级共3种。一级防爆措施指避免产生易爆的混合性气体和粉尘,二级防爆措施指防止产生火花。三级防爆措施指采取综合性保护措施把爆炸的风险降到最低。

Atex标准根据易爆性气体或粉尘混合物出现的持续时间和频率把易爆危险区域分为三类。对于易爆性气体这些区域称为0区、1区和2区,对于粉尘则称为20区、21区和22区。

在上述不同区域使用的自动化技术元器件必须满足不同的要求。电气设备的一个通常的要求是降低点火的可能性,这可能是由火花或电弧触发。如果电气设备的工作电流或电压受到限制从而避免出现能点火的能量,那么该设备就达到了“本安”或“Ex-i”保护标准。这种要求不但在电气设备的正常运行时需要满足,在发生短路时也必须满足。

当功能性安全遭遇防爆要求

若实际应用既要求功能性安全又要求防爆保护,那么这对自动化技术来说是一个特殊的挑战。在这类应用中所采用的元器件必须同时满足不同的标准和技术规范的要求。

现在,Wago提供的一种新型的4通道数字量输入模块(详见色块中的介绍)正适用于这类应用。750-663 模块可以无缝集成于Wago公司的750系列I/O系统。这样,这个集安全和防爆功能于一体的模块可以与其他标准模块组合使用。

典型应用

这个新模块的典型应用可以在所有对安全和防爆同时有要求的领域内找到。例如,该模块可应用于粉尘性或易燃性固体或液体的自动化包装系统,因为这些应用环境中存在可燃性蒸气。

这个新模块支持现有的Profisafe协议,所以可集成于Profibus或则Profinet总线系统中。利用Wago的安全编辑器(Safty-Editor)可以进行参数设置。其内置的iPar服务器功能使得模块更换变得简单和安全。参数数据通过现场总线的一种标准服务存储于iPar服务器上,可自动且安全地传输到新替换的模块上。

Wago新推出的4通道数字量输入模块750-663能够实现要求功能性安全并且同时在应用场合存在爆炸危险的自动化方案。并且,这个新型模块也能够与WAGO I/O系统的标准模块集成在一个系统中。

仅24mm宽度即可保障安全

适用于Profisafe应用的750-663模块可用于所有易爆0区和1区的对人生安全保护有要求的应用。这个750系列WAGO-I/O-SYSTEM的4通道数字量输入模块可跟典型的自动化元器件一同安装于2区。4个具备功能性安全的本安输入通道可达到“SIL 3”和“Kat 4 Ple”标准。尽管该模块集成了两种不同的特性,但并没有对调试过程提出特殊的要求:该4通道数字量输入模块跟WAGO的其他纯安全模块的使用方式一致。

基于Profisafe V1或V2协议,750-663的输入通道信息跟其余的过程数据一起经同一条现场总线传输。输入信息通过交叉电路和外部电源进行持续监控。总线模块的各种设置可以通过WAGO-I/O-CHECK软件来实现:包括工作模式、用于开和关操作的测试脉冲、差异时间和滤波时间。适用于易爆危险场合的安全自动化控制技术是流程工业(粮食加工、煤炭加工,水泥加工以及沼气处理设备等)以及能源工业(石油和天然气生产设施等)不可或缺的技术。
 

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