遠程I/O及其本質安全

　　一 本質安全防爆接口技術的新格局
　　為了適應工業過程自動化控制系統及儀表的發展，如今的本質安全防爆接口技術及其產品呈現出的多樣性。歸納起來，可分為3類應用方案：
　　（1）從點對點接線到點對點接線（Point to Point），即傳統安全柵方案。這類本安防爆接口以隔離式和齊納式安全柵為代表。應用特點是現場儀表以點對點的接線方式接至安全柵，安全柵再以點對點的接線方式接至控制系統（DCS/PLC）的I/O卡。這是傳統的本安防爆接口技術。
　　（2）從總線到總線（Bus to Bus），即現場總線方案。代表產品為現場總線本安中繼器、安全網橋、本安配電鏈接模塊和本安配電鏈接現場模盒等。應用特點是現場儀表以現場總線方式連接，經過上述產品，仍以現場總線方式接至控制系統的現場總線網卡。這是的本安防爆接口技術。
　　（3）從點對點接線到總線（Point to Bus），即遠程I/O方案。代表產品為遠程I/O型的隔離柵和本安型的遠程I/O。應用特點是現場儀表以點對點的接線方式接至遠程I/O，而遠程I/O則以總線方式接至控制系統的通信總線或現場總線網卡。顯然，這是兼顧前兩類應用方案的一種中間

方案，也是本文將詳細討論的方案。
　　二 遠程I/O型本安防爆接口技術的優勢
　　采用遠程I/O型本安接口技術的好處主要體現在以下幾點。
　　1. 與傳統安全柵方案相比
　　（1）由于減少了電纜和控制系統I/O卡的使用量，從而可節省系統的硬件成本；
　　（2）由于減少了電纜鋪設和接線的工作量，從而可降低工程的施工費用；
　　（3）由于智能化程度大大提高，更方便用戶的使用和維護。
　　2. 與現場總線方案相比
　　（1）可將傳統模擬量信號掛接到現場總線上，這些模擬量信號如4~20mA信號（AI/AO）、熱電偶和熱電阻信號、NAMUR開關和干接點信號（DI）、NAMUR或干接點頻率量信號（PI）、電磁閥驅動信號及報警輸出信號（DO）等，并不會很快被現場總線*取代；
　　（2）可在一根總線上傳遞更多點位的測量和控制信息；
　　（3）更適應員工素質的逐步提高，既可使用傳統的儀表檢測工具對現場儀表進行維護和檢修，又可使用PC機等智能工具學習現場總線儀表的維護和檢修方法，為今后使用現場總線儀表做準備。
　　三 適用遠程I/O方案的防爆場合
　　雖然包含本安防爆功能的遠程I/O品種現在已經很多了，但是什么樣的防爆場合適用遠程I/O方案仍然是人們經常關心的話題。實踐表明，在以下幾種防爆場合，用戶會考慮采用遠程I/O方案以滿足各自不同的要求：
　　（1）當同時建設幾個比較分散的裝置時，用戶既不愿為每個裝置都建設獨立的主控室，又不愿將太多的錢花在電纜和橋架上。此時，如果這些裝置本來就準備采用本安防爆，適當選用帶有本安防爆功能的遠程I/O便可一舉兩得。
　　（2）當主要裝置進行建設時，常有某些輔助裝置的建設不能同步進行，或者主裝置的某一部分不能同步進行，甚至不能確定這些部分何時才能建設。如果預留這部分的主控室空間或DCS容量，耗費又太大。此時，若這些輔助裝置和不確定的部分需要本安防爆，則可采用遠程I/O方案，只需預留DCS的串行通信口就可以了。
　　（3）當裝置改擴建時，用戶希望避免在已經擁擠的主控室擴充新的
　　DCS機柜和安全柵機柜。此時，只要原有的DCS系統有備用的串行通信卡，或可以擴展一個通信卡，而且DCS的控制器尚有足夠容量，便可采用遠程I/O方案。
　　（4）當一個裝置的檢測點很多，而控制點較少時，用戶會感覺同時購置大量I/O卡和安全柵用于檢測點不值得。此時，較合理的方案就是采用結合I/O卡和安全柵功能為一體的遠程I/O。
　　（5）當一個裝置采用現場總線方案時，用戶會發現有些現場儀表沒有現場總線型品種，或者不值得采用現場總線型儀表。這時，可采用能掛接到現場總線上去的遠程I/O。

　　四 應用遠程I/O時的疑慮及其解答
　　當一個用戶已經習慣了DCSI/O卡配合安全柵的傳統方案時，他對遠程I/O方案的應用免不了心存疑慮。然而，隨著他對遠程I/O的了解越來越多，他的疑慮就會越來越少。
　　1. 疑慮一，系統的可靠性
　　人們zui常遇到的問題就是DCS的控制點I/O卡通常都采用冗余方案，那么遠程I/O的I/O模塊可以冗余嗎？如果不能冗余，豈不是會降低系統的可靠性？
　　要解答這個疑慮，必須再仔細分析I/O卡配合安全柵的應用方案。的確，對于控制點，DCS通常采用冗余的I/O卡。但是，應該注意到，安全柵是不冗余的。為了將安全柵故障的影響限制在zui小范圍內，通常都采用單通道隔離柵，并要求隔離柵可熱插拔。所以，如果采用單通道、可熱插拔的遠程I/O型隔離柵，并采用冗余的網關和通信總線，則采用遠程I/O方案時，系統的可靠性事實上并沒

•