简化的安全性:危险环境的故障安全功能

在有爆炸性环境的地区安装故障安全机器控制系统一直是一个问题，因为大多数机器控制设备通常使用的产品在断开时可能会产生火花。在爆炸性环境中，任何此类火花对生命、肢体和设备都是危险的。

最终的解决方案是重新设计设备，将电压和电流限制在不可能产生火花的水平。当然，这对每个人来说都是好消息，从周围社区的消防部门到潜在着火点的维修人员。没有灾难就是好灾难!

这听起来很简单，但要把这个概念付诸实践，需要从半导体开始完全重新设计控制电子器件。这使得设备本质上是安全的，这意味着防爆不是附加的。它不像一个可以被击败或失败的盾牌。这是设备基本设计的一部分。

在本质安全设备中，所有电压和电流都被限制在确保不会产生火花的值。此外，所有的电子设备都包含电路元件，例如与开关触点并联的电容器或MOVs，以便在电感电路中中断电流时吸收反流能量，并排出可能在设备内任何地方积聚的静电荷。

当然，对电压和电流的限制也限制了形成反作用力的能量，使其达到大气本身能够在火花出现之前将其扼杀的水平。这就是所谓的“本质安全”。

本质安全:无故障模式

本质安全控制元件的优点是不存在故障模式。你不能得到火花，因为没有任何东西能够产生火花。在任何情况下，爆炸的可能性都降为零。

以前，工程师在设计可能存在爆炸性环境的装置时，必须设置一个安全屏障来保护危险区域。虽然“安全屏障”这个词让人想起沉重的混凝土墙，但事实并非如此。

当然，爆炸性气体聚集的区域周围有墙壁。这就是使可燃气体、蒸汽或粉尘积聚到爆炸水平的原因。然而，这些高墙本身就是问题，而不是解决办法。

相反，安全屏障解决方案是一套电子系统组件，在信号进入危险区域之前将其降低到安全、无火花的水平。图[安全屏障]说明了这个概念。屏障外的控制系统组件都在标准电压、电流和功率水平下工作。

将故障安全组件集成到本质安全控制系统中，消除了对安全屏障的需求。这大大减少了布线、布线和工程成本。将本质安全技术与故障安全技术相结合的原因是如此重要，特别是故障安全设备可以尽可能靠近它们所控制的过程。这意味着在危险的大气中放置故障安全装置。如果不包括本质安全技术，这是不可能的。

爆炸性环境应用

有害大气问题出现在许多行业，如化工、石化、石油和天然气，甚至农业，其中有机粉尘以无预警爆炸而闻名。无论在哪里制造、加工、运输或储存可燃材料，通常都会产生或释放气体、蒸汽或雾到环境中。还有其他过程会产生可燃粉尘，比如研磨和碾磨，在这些过程中你会产生颗粒状固体或粉尘。

今天，有本质安全的故障安全装置制造用于爆炸性环境。这些是第一代用于危险区域机器安全回路的I/O模块化解决方案，例如模块化分布式SIMATIC ET200 iSP，这是一种专为安装在危险区域的I/O解决方案。ET 200iSPO以类似于标准SIMATIC PLC的方式编程，并通过PROFIBUS使用STEP 7软件进行分布式I/O模块。所有这些模块都可以在爆炸条件下更换。如果技术人员需要更换某些部件，他们只需拔出一个模块，并在那里放置一个类似的模块，然后继续操作，从而减少停机时间，进一步提高生产率。

总体而言，将本质安全技术与机器安全相结合的好处包括:不需要安全屏障，减少布线，一根电缆同时承载标准和安全通信，内置HART通信，热插拔，运行模式下的重新配置，集成诊断。没有障碍，更少的布线，更少的布线，更少的工程直接转化为更少的安装和运行成本。现在，使用故障安全本质安全控制系统解决方案，可以进一步简化危险区域的应用设计，并提高效率。

John D 'Silva是西门子工业安全集成解决方案的市场经理。联系他:john.dsilva@siemens.com

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本文提交给西门子简化安全定制通讯。参见西门子简化安全通讯中的其他文章。

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