技术贴士2005年7月

二零零五年七月二十六日

本周科技小贴士:

防止或控制潜在爆炸的

除非工艺介质是完全惰性的，否则在发生报警情况时，存在火灾、爆炸、腐蚀和/或环境破坏的可能性。在这些灾难中，爆炸和火灾对工厂人员来说往往是最致命的。

有几种方法可以防止爆炸。一种方法是限制危险区域可用电能的数量。控制电压和电流等电气参数需要使用被称为本质安全(IS)屏障的能量限制装置。IS屏障限制了被保护屏障中可用的功率水平。如果不会产生火花或过热，也不会发生火灾或爆炸。虽然在欧洲使用了很多年，但本质安全直到1990年才被纳入美国国家电气法规。

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本质安全电路包含三个组成部分:目标器件、IS屏障和布线。保护区内的设备可分为简单(触点、电阻、热电偶、rtd等)或复杂(变送器、继电器、螺线管等)。复杂的设备通常具有复杂的电路，可以存储多余的电能，并且通常被安全测试和认证组织认证为“本质安全”，例如Underwriters Laboratories(伊利诺伊州诺斯布鲁克)或Factory Mutual(马萨诸塞州诺伍德)。

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选择合适的IS屏障需要计算简单器件的开路电压和短路电流。对于复杂的器件，必须计算允许的电容值和电感值。然后将结果与为各种易燃/易爆介质(气体、蒸气、空气中的灰尘或纤维等)计算的点火曲线进行比较，以确定可用能量是否低于点火所需的量。

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蛮力法

防爆外壳提供了一种强力方法来防止或控制潜在的爆炸情况。这些沉重的铸造(通常但不总是)设备的特点是密封和安全固定的入口门。它们保护内部的正常功率级设备不与爆炸性环境接触。即使在故障条件下，由于密封容器内燃烧的空气有限，通常也不会发生爆炸或火灾。如果真的发生爆炸，外壳的强度足以容纳爆炸。

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尽管在防爆外壳设计上有很多改进，但事实仍然是它们体积庞大，由于它们的重量而难以安装，并且不是最方便的外壳。此外，如果要保证密封、垫圈和净化系统的完整性，则需要对其进行检查和维护。事实仍然是，在经常遇到高压和高电流并且很少重新配置过程系统的行业中，防爆外壳仍然是防止工业悲剧的实用方法。

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迪克·约翰逊，咨询编辑

来源:迪克·约翰逊，《把爆炸精灵关在瓶子里》，控制工程， 2000年7月，第76页。

二零零五年七月十九日

本周科技小贴士:

决定一个自动化项目是应该在内部完成还是外包?

在决定是在内部执行自动化项目还是将其外包给系统集成商时，需要考虑以下事项。

我们应该单独去吗?o: p > & / o: p >

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所需的技术是否成熟且被充分理解?它以前是否应用于类似过程的自动化?

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这个项目是否比内部工程师可能从事的其他工作有更高的投资回报(ROI) ?

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内部工程师是否具备完成项目所需的经验和技能?

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在内部开发更多的工业自动化专业知识是否有其他好处?

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所需的工作量是否适合内部工程师现有的工作量?

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内部工程师是否能够将一整天的时间投入到项目中而不受干扰?

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内部工程师能否在业务要求的时间框架内完成项目?

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内部工程师是否能够使用必要的技术工具，如设计软件?

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工厂管理层是否需要对项目的设计和执行保持严格的控制?

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项目是否涉及必须保持商业机密的专有流程?

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我们需要帮助吗?o: p > & / o: p >

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拟建的自动化系统会否由另一设施取代?

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这个系统会在其他设施复制吗?

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这个系统将来会扩大吗?

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外部观点是否有助于克服内部分歧和政治问题?

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投资回报率是否高到足以让快速交付的成本抵得上外部协助的额外费用?

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是否有一个系统集成商愿意承诺一个固定的价格投标的工作?

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有没有以前做过这种工作的系统集成商?

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内部工程师(由于时间限制或缺乏专业知识)是否更有可能提供一个特别的解决方案，而不是一个精心设计和文档化的系统?

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完成项目有严格的最后期限吗?

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来源:控制工程与数据从noltec系统;NEEDAM软件技术;美国标准/特灵;TransAmerican自动化;和AIA自动化。

资料来源:VanDoren, Vance，“内部/外包辩论”控制工程、2004年7月，32页。

二零零五年七月十二日

本周科技小贴士:

涡轮流量计安装的经验法则。

	安装经验法则
安装场景	上游直管长度	下游直管长度
宽开式管件，或上下游阀门	10管径	5管径
通过尖锐的角度或阀门设计产生曲折的流道	20管径	5管径
使用矫直叶片上游的仪表	3管径前的矫直叶片，2管径的矫直叶片;和2管径后的矫直叶片。	5管径

与大多数流量计类似，涡轮流量计的精度在很大程度上取决于安装确保无旋流条件的能力。

即使在恒定的流量下，涡流也会改变流体和转子叶片之间的攻角，导致转子速度变化，从而改变流量指示。

通过确保足够长度的直管(直管和矫直叶片的组合，或专门的装置，如Vortab的流量调节器)安装在涡轮流量计的上游和下游，可以减少或消除涡流的影响。

用于液体应用的涡轮流量计在水平和垂直方向上表现同样良好，而气体应用需要水平流量计方向才能实现准确的性能。

在间歇式液体应用中安装涡轮流量计时，建议将流量计安装在管道的低点。

涡轮流量计设计用于清洁流体应用。在可能存在固体的地方，建议安装过滤器/过滤器。此外，由于过滤器/过滤器可能会产生涡流，因此它需要位于推荐的上游直管长度之外。

来源:哈罗德，戴夫，“涡轮流量计:简单的优雅，”控制工程、2003年10月，第41页

二零零五年七月五日

本周科技小贴士:

连接器将网络连接在一起

基本网络连接器方法 大多数工业总线使用以下一种或多种连接器或适用的变体: 9 db它由9针微型d型连接器组成。每天使用约250,000个连接器。 微(dc)或欧元，它们是基于M12螺纹的两通六针连接器(外径约14毫米的耦合单元)。每天使用约150,000个连接器。 迷你，其中包括基于直径7/8英寸的16螺距枪管的2至7针连接器。每天使用约50,000个连接器。

网络连接器有几个棘手的工作。它们必须建立积极的连接来传输数据;远离不友好物质;长时间承受环境，并经常在机械压力下将电缆固定在一起。而且，随着网络数据速率从9600 bps持续增加到12mbps甚至更高，连接器还需要屏蔽导电引脚和套管，使其免受电气噪声和干扰。

要选择和实现最合适的连接器，必须考虑物理需求、应用程序需求、布局/拓扑，甚至每个网络协议的不同理念。尽管所有连接器都必须满足基本物理层和布线需求，但这些不同的理念导致了不同的连接器规格。

由于一些协议规范定义了连接器，而另一些则没有，因此用户经常被迫寻找事实上的行业标准。通常由各个用户决定为其网络选择合适的连接器(参见侧栏)。例如，半导体制造中使用的连接器通常是M8 pico，这被过程工业中的用户认为太小了。过程应用程序通常使用7/8-in。用于基金会现场总线、DeviceNet、Profibus、as接口和SDS网络安装的迷你连接器。

不断发展的工业技术和趋势也影响着网络布线和连接器的要求。例如，过程领域长期依赖于螺钉终端，并且传统上没有使用其他应用程序中发现的许多网络连接器。然而，许多流程用户开始使用7/8-in。迷你连接器额定为9安培，有三个，四个或五个引脚，以及M12微型连接器额定为4安培，有四个，五个或八个引脚。

许多传统螺纹连接器以及适配器的安全插件和固定版本在许多应用程序中也越来越普遍。同时，在工业工厂应用中，由于对I/O点和设备的安装要求严格，M12微型连接器已成为“传统”。7/8-in。迷你连接器几乎完全用于供电，这是由于最近PLC和相关网络的增长而推动的。

照顾
最终用户需要注意他们使用的连接器的触点镀金厚度是否合适。这是至关重要的，因为网络在通过每个连接时需要低接触电阻。通常，您希望接触电阻在这些触点的使用寿命内小于5毫伏。大多数传统连接器都不能很好地工作。

低接触电阻非常重要。在具有64个节点的点对点DeviceNet网络中，最后一个设备上的信号在返回之前可能要经过128个连接。高接触电阻会给这样的总线系统带来真正的麻烦。

载流能力通常不是一个大问题，因为工业网络通常不会消耗太多电力。例如，FOUNDATION现场总线通常消耗约20毫安(mA)。同样，DeviceNet被设计为处理4安培。一个迷你连接器可以处理9安培。

使用高质量的连接器同样至关重要，因为它们也会受到与网络其他部分相同的热量，振动，磨料和腐蚀性的影响。高质量的连接器意味着您的网络安装不会遇到随着时间的推移而衰减更快的连接系统中出现的电压漂移。

除了这些基本要求之外，您选择的连接器还取决于您的应用程序需求和个人偏好。使用手套安装架空网络的技术人员需要较大的连接器以便于操作，而小型面板网络系统使用较小的连接器效果更好。

随着工业以太网的出现，RJ-45连接器正在被使用，但是已经做出了很多努力来帮助它们在工厂应用中生存和良好地服务。虽然传统的RJ-45连接器可以进行工业硬化，但其1-in。在制造应用中，直径和直连接仍然更容易受到振动和其他力的影响。一个更好的工业替代方案是M12微型连接器，它有0.5英寸。直径和有较好的接触。

Ann Feitel，物理媒体高级产品经理
InterlinkBT，明尼阿波利斯，MN

资料来源:Feitel, Ann，“连接器将网络连接在一起”，回归基础，控制工程、2002年11月，62页。

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