1 引言
現(xiàn)場總線系統(tǒng)應用在工藝過程中必須滿足一定的要求。除了功能方面以外，常常必須遵循安全技術規(guī)定。在石油、化工爆炸危險區(qū)(Ex—區(qū))內(nèi)，“EExi—本質安全防爆方式”是經(jīng)常使用的防爆方法，它在設計、制造開銷和可操作性方面明顯地優(yōu)于其他方式(EEx e，EEx d和EEx m等)。
自動化技術產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)和置于危險區(qū)生產(chǎn)設備的用戶對此極感興趣，因為本安防爆應用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)無疑是十分有益的。
1990年，德國聯(lián)邦物理工程研究院(PTB)作為防爆檢測與認證中心和一些知名的PNO會員企業(yè)合作研究現(xiàn)場總線系統(tǒng)本質安全防爆問題。當時選擇了物理層國際標準草案IEC61158—2作為研究的基礎標準之一。
1993年，研究成果"Fieldbus Intrinsically Safe Concept，現(xiàn)場總線本質安全防爆構想”，簡稱FISCO—模型開始進入PROFIBUS—PA技術的范疇。FISC0使得PROFIBUS—PA以本質安全防爆方式安裝、應用在Ex—區(qū)中成為可能，以十分經(jīng)濟、簡便的方式解決了現(xiàn)場總線的防爆問題。
FISCO適用于EEx ia IIc—和EEx ib IIC／IIB本安防爆方式。研究表明，掛接于PROFIBUS—PA分段上的現(xiàn)場儀表數(shù)量只受段耦合器(Segmentkoppler)電力特性的限制；每段可掛接的現(xiàn)場儀表數(shù)量達到了最大值，明顯地多于其他現(xiàn)場總線；分段可以在FISCO的限制內(nèi)擴充，但無須重新進行本安核算；不同生產(chǎn)廠的現(xiàn)場儀表可以互換，也無須再進行本安核算。尤其重要的一點是無須系統(tǒng)認證，只須對一些主要參數(shù)的匹配進行驗證即可；工程設計與計算，安裝與維護大為簡化，費用明顯節(jié)省；極大地提高了生產(chǎn)安全性。
FISCO—模型的上述優(yōu)點對PROFIBUS—PA(IEC 61158，Parts 2—6，Type3)有Ex—區(qū)中應用的迅速擴大，無疑起了重要的推動作用。
本報告概述迄今為止還鮮為人知的FISCO—模型的基本概念規(guī)則、結論及應用。最后簡要提及當前的標準狀況。
2 “i”—現(xiàn)場總線(PROFIBUS)基礎
2．1 典型結構
2.2 電氣設備的防爆
眾所周知，電火花和熾熱表面在一定的前提下能夠點燃爆炸性混合物。但在許多情況下，不可能將潛在的引爆源—電器—由爆炸危險區(qū)中消除掉。所以，必須采取一些防爆措施：盡量避免引爆源，使之失效或大大減小它起引爆作用的概率。必要的防爆措施的范圍是針對爆炸氣氛出現(xiàn)的頻度而定的。
2.2.1 爆炸危險范圍的地區(qū)劃分
就爆炸性氣氛存在的概率(時間上的和地點上的)而言，并作為確定防爆措施范圍的基礎，可燃氣體、蒸汽或霧同空氣的混合物存在于以下3個不同的地區(qū)：
0區(qū)：經(jīng)常地或持久地存在著爆炸氣氛(如液化氣罐中的氣室)；
1區(qū)：爆炸氣氛偶爾出現(xiàn)(如在反應容器安全閥的四周)；
2區(qū)：爆炸氣氛罕見且短時出現(xiàn)(如石化企業(yè)空曠區(qū))。
大多數(shù)情況為1區(qū)，防爆措施通常是針對該地區(qū)制訂的。
2.2.2 本質安全防爆方式
EN50020以此有下列定義：
本質安全防爆電路：在此電路中，在本標準所規(guī)定的試驗條件下(包括正常運行條件和出現(xiàn)一定事故的條件)出現(xiàn)的火花和熱效應不能引爆一定的爆炸氣氛。本安電路或電器分為兩類，即“ ia”和“ib”，其中“ia”同“ib"相比有更高的安全水準。從基本結構來看,“ia"是在0區(qū)應用的先決條件，而“ib”則相當于在1區(qū)中使用。
定義中有兩種具有不同物理特征的引爆源，即電火花(火花引爆)和熾熱表面(熱引爆)。對前者進行了實驗性研究，所使用的儀器是符合VDE 0171并由IEC和EN50020推薦的標準電火花試驗儀，由德國PTB研制，見圖PTB—3。</f
