防爆应用常见问题

在防爆场所要选择什么模块?

首先要确认技术要求里是气体防爆还是粉尘防爆，接下来确定防爆一区还是防爆一区，不同的级别需要选择不同的防爆技术。

爆炸性物质按形态和存在的场所分为两类

1) 煤矿甲烷类: Group I (煤矿环境)

2) 气体蒸汽及粉尘纤维类: Group II (工厂环境)

对于Group II又进行了如下划分：

国家标准 GB 50058-92 中规定，爆炸性气体危险场所按其危险程度大小，划分为 0 区、1 区、2 区三个级别，爆炸性粉尘危险场所划分为 0 区、11 区两个级别，详见表 4-1。

$Description: C:\Users\PCS7\Desktop\TO OS\TO OS\PCS7_TOP_V1\Special_Function\EX_Application\EX_Application_FAQ\image\image001.png$

关于防爆的原理，请参考下面的文档：

“具有分布式 IO 的工业环境防爆”多媒体演示系统

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/19227549

SIMATIC 防爆原理

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/12521844

在1区使用的常见防爆技术有以下几种：

1) 隔爆型:基本原理是将点燃源与爆炸性气体隔离开

即将正常工作时或发生故障时产生火花,电弧或高温的电气设备,用一个有足够强度的外壳将其与外界环境隔离,在外壳内部即使产生点燃爆炸,也不会引起壳外环境气体爆炸。

2) 正压型:在电气设备外壳内部充以超过大气压力的保护气体,以阻止周围环境中的爆炸性气体侵入电气设备内部的保护型式

3) 增安型:在正常运行条件下不会产生电弧,火花或可能点燃爆炸性混合物的电气设备,或者采取措施避免在正常运行及认可的故障条件下出现电弧,火花或危险高温的设备

4) 本质安全型:在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花或热效应均不能引起可燃性混合物燃烧或爆炸的电气设备

其中隔爆型、本质安全型、正压型是1区应用的技术，增安型是有条件限制的1区防爆技术。对于自控系统来说，最常见的是隔爆和本安两种防爆技术方法。本安防爆技术又具有很多优点，如本质安全，结构简单，可带电检修等，在过程仪表自控系统中是第一选择。

本质安全型电气设备是从限制电路中的能量入手，通过可靠的控制电路参数设计，将潜在的电火花能量降低到可点燃规定的气体混合物能量以下，导线及元件、壳体表面的发热温度也限制在规定的气体混合物的点燃温度之下。本质安全防爆型式的设备内部，所有电路都是由在标准规定条件(包括正常工作和规定的故障条件)下，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的本质安全电路。它又分为“ia”、“ib”两个等级， “ia”等级电气设备，是正常工作和施加一个故障和任意组合的两个故障条件下，均不能引起点燃的本质安全型电气设备；“ib”等级电气设备，是正常工作和施加一个故障条件下，不能引起点燃的本质安全型电气设备(参见GB38364标准)。

本安防爆形式因对能量有严格的限制，因此只能应用于弱电设备中，设备其中Ex-ia设备适用于Ex.Zone 0、1、2区或Ex-ib设备适用于Ex.Zone 1、2区。本安防爆设备可以在带电情况下进行检修和校准，因此尤其适合过程自控系统应用。

西门子的全集成一体化控制系统在危险区的本安防爆应用方式上具有很大的灵活性。具有大量安全防爆产品可供用户设计成为满足不同要求的本安防爆系统，极大的方便了用户的选择和应用，用户可以根据自己的实际情况和资金情况涉及建立最符合自己要求的防爆控制系统。

下面是西门子提供的防爆解决方案示意图：

$Description: C:\Users\PCS7\Desktop\TO OS\TO OS\PCS7_TOP_V1\Special_Function\EX_Application\EX_Application_FAQ\image\image002.png$

上图显示了 SIMATIC PCS 7 过程 I/O 在不同环境条件中的各种应用。

具体有如下的方案供选择：

1) PA/FF总线解决方案

通过DP/PA耦合器或者DP/FF耦合器，在PA/FF 总线上可以连接Ex zone 0、1、2、20、21 或 22 区域中的执行器/传感器，注意在图中要使用有源现场分配器AFDis，关于AFDis的定货号，参考：

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109477080/en

Active Field Distributor SIMATIC AFDiSD with extended fieldbus diagnostics

2) ET 200iSP 分布式 I/O：根据 ATEX 指令 94/9/EC，ET 200iSP 远程 I/O 站适用于气体和粉尘环境，可直接安装在 Ex zone 1、2、21 或 22 中以及非危险区域内。它连接的本安型传感器、执行器和 HART 现场设备也可安装在zone 0 或 20 区域内。

3) 本安防爆I/O卡板解决方案

ET 200M远程 I/O 站可应用于 Ex zone 2或 22 区域中以及在非危险区域中。有特定的 Ex 型 I/O 模块，卡件内置本安回路，可以直接连接位于Ex zone 1 或 21 区域内的本安执行器 / 传感器。

由于可直接与现场两线制本安仪表相连接，省却安全栅环节，构成本安防爆控制系统，接线和可维护性都比较高。

4) 普通的I/O模板加安全栅

这是传统的安全栅解决方案，本安防爆接口以隔离式和齐纳式安全栅为代表。应用特点是本安防爆现场仪表以点对点的接线方式通过电缆接至安全区控制柜内的安全栅，安全栅再以点对点的接线方式接至控制系统(DCS／PLC)的通用I/O卡。

从哪里可以下载到西门子模板的证书?

从西门子全球技术资源库可以免费下载相关的证书，参考下面的链接：

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/en/view/19269170

S7-300, S7-400, S7-1500, ET 200M/SP/PA SMART, IPC 427D, 627C, 677C, SIMATIC Net产品的UL防爆证书

ET200 ISP在防爆1区安装是否需要隔爆箱？

不需要隔爆箱，但是由于ET200ISP的卡件的防护等级为IP 30，如果将 ET 200iSP 用于危险区域现场，则必须将其安装在 Ex E外壳中，以增加防水、防尘的保护和提供机械防护，确保防护等级至少为 IP54，西门子提供防护等级为IP65的增安认证不锈钢外壳，推荐在EX 1区时选配。相关的定货信号可参考：

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/33315921/en

SIMATIC Distributed I/O Wall-mount enclosure 6DL2804-0xxxx

如何在危险区域现场使用触摸屏？

在EX 2/22区域中，西门子提供了大量的通过认证的面板供选择，参考：

当前西门子提供了哪些操作面板和平板显示器可用于易燃易爆环境(Ex2/22)？

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/291285

在EX1/11区域中，可以选择通过认证的瘦客户端，参考：

Delivery release of the SIMATIC panel PC Ex OG

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109478998/en

它的相关参数如下：

Certificates for hazardous area

• IEC Ex, ATEX zones 1, 21 and 2, 22
• NEC (in progress)
• CSA (in progress)
• Others in progress
Optional add-ons
• Integrated WLAN (802.11 a/b/g/n)
• Bluetooth interface
• Mounting via stand bracket or table base
• USB flash drives (also intrinsically safe, with backup function)

定货请参考：

https://support.industry.siemens.com/cs/us/en/pv/6AV7200-2....-..A0/pi

6AV7200-2....-..A0

为什么ET200 ISP的DO 不输出？

ET200ISP的DO卡提供了额外的“Shutdown”功能，它独立于PLC的程序，目前有“H”关断和“L”关断两种类型的卡件供选择：

$Description: C:\Users\PCS7\Desktop\TO OS\TO OS\PCS7_TOP_V1\Special_Function\EX_Application\EX_Application_FAQ\image\image003.png$

关断功能是通过将本安型关闭信号连接至执行器断开输入端子，来控制是否同时取消激活电子模块的所有输出。注意，SHUT DOWN“H”输出模块和 SHUT DOWN“L”输出模块需要单独的开关信号连接。

1) SHUT DOWN“H”输出模块：通过本安型高电平激活的开关信号取消激活。

$Description: C:\Users\PCS7\Desktop\TO OS\TO OS\PCS7_TOP_V1\Special_Function\EX_Application\EX_Application_FAQ\image\image004.png$

2) SHUT DOWN“L”输出模块：通过本安型低电平激活的开关信号取消激活。其中“L”表示当输入的电压是低电平时，模板进入不输出的状态

$Description: C:\Users\PCS7\Desktop\TO OS\TO OS\PCS7_TOP_V1\Special_Function\EX_Application\EX_Application_FAQ\image\image005.png$

通过上边的图可以看出，如果选择了SHUT DOWN“L”输出模块而没有外拉本安关闭信号，那么DO模板将输出关断而不输出。

如果项目并不需要额外的 “Shutdown”功能，也可以参考下图选择后缀为“x”的模板，在参数里将“Deactivate switch-off signal”激活。

$Description: C:\Users\PCS7\Desktop\TO OS\TO OS\PCS7_TOP_V1\Special_Function\EX_Application\EX_Application_FAQ\image\image006.png$

RS 485 IS是否放在1区？

RS 485-iS 耦合器的作用是实现DP总线的本安防爆，普通的DP总线经过它隔离后变成本安的DP总线，模块本身经认证可安装在危险区 Zone 2，因此它不能随ET200 ISP从站放在Zone 1区。如果放置在2区，必须将其安装在防护等级至少 IP54 的外壳内。外壳和所需电缆压盖必须具有可用于 zone 2 区域的制造商声明（符合 EN 50021）。

通常的做法是是把它同PLC放置在非防防爆区。

ET200 ISP从站计算电流？

每个ET200 ISP站点支持最多带有 32 个电子模块，由于每个站点每个站可用的电子模块最大数目有限制，具体取决于完成自动化任务所需的模块电流损耗。但是，最多可使用 16 个电子模块，而不会造成功能限制。

具体的电流请参考ET200 ISP手册里每个模板的电流消耗。

使用EX模板是否还要加安全栅？

EX型模板内部已经集成了安全栅的功能，因此不需要再外加安全栅。

ET200 ISP可以在运行中打开箱盖？

可以在运行中打开箱盖进行维护，这也是ET200 ISP的优点之一。

如何在一个ET200M从站里混合使用标准模块和防爆模块？

混合使用防爆和非防爆模块，必须确保保持了两者之间的最小线距离。
在IM153和第一个防爆I/O模块之间，或者在防爆和非防爆模块之间，安装隔离模块DM 370 (MLFB: 6ES7 370-0AA01-0AA0)。如果您使用的是支持热插拨背板总线(比如在PCS 7 系统中)，那么您可以用防爆隔离墙(订货号: 6ES7 195-1KA00-0XA0)来代替虚拟模块。

$Description: C:\Users\PCS7\Desktop\TO OS\TO OS\PCS7_TOP_V1\Special_Function\EX_Application\EX_Application_FAQ\image\image007.png$

S7-300/400 PLC是否可以放置在EX 1区？

S7-300/400 PLC具有EX 2区的认证，没有1区的认证。如果把它们放到1区，需要放置在隔爆箱或者正压箱体内，在运行中不能打开箱盖，这会对维护带来很多的不便，因此，通常的做法是把它放置在安全区，将ET200 ISP从站放置在1区。