真正冗余的現(xiàn)場總線系統(tǒng)

　　圖1和圖2顯示了一個冗余現(xiàn)場總線網段的應用實例。Hawke公司的傳統(tǒng)現(xiàn)場總線電源FPS200連接到標準H1接口，現(xiàn)場總線網段的兩端都連接了終端器。在現(xiàn)場，標準現(xiàn)場總線設備連接到Hawke公司的真正冗余的現(xiàn)場總線系統(tǒng)Mike O’NeillSECURE TrunkGuard單元上，它可以根據(jù)要求提供現(xiàn)場總線分支短路保護功能。S E C U R ETrunkGuard單元有4通道、8通道、10通道3種規(guī)格可以根據(jù)需要選用，它通常與配套的防護等級為IP67的現(xiàn)場保護箱和相應的電纜密封接頭一起成套提供。這樣現(xiàn)場總線網段就具有正常的電源供應和符合要求的終端器，可以通過主H1接口同所有現(xiàn)場設備進行通訊了。
　　當總線電纜斷裂時
　　當總線電纜斷裂時，距離斷點最近的SECURE TrunkGuard單元會發(fā)現(xiàn)：與下游設備的通訊聯(lián)絡中斷了，與此同時自動終端器電路會立刻起作用，為斷開的現(xiàn)場總線網段提供符合規(guī)范要求的100Ω/1μF終端器。這樣斷裂網段的兩個部分都變成了完整的功能正常的現(xiàn)場總線網段，每個部分都有正常的現(xiàn)場總線電源和終端器，都連接到正常的現(xiàn)場總線H1接口單元。DCS對過程數(shù)據(jù)的獲取和監(jiān)視不會有任何的中斷。
　　當然DCS必須有相應的軟件來及時發(fā)現(xiàn)和識別現(xiàn)場網段斷點，以便馬上修復。因為斷裂后形成的兩個網段對于單點故障都是脆弱的，就像傳統(tǒng)的網段一樣。有一個辦法可以解決這個問題，就是在正常運行時對每個H1接口和現(xiàn)場設備之間的通訊都作鏡像，當H1接口和任何現(xiàn)場設備之間的通訊發(fā)生故障時，H1接口就產生出錯標志，負責設備數(shù)據(jù)管理的處理器將會檢測到出錯標志。如果處理器只是從一個H1接口收到出錯標志，而不是從兩個H1接口都收到出錯標志，這就說明現(xiàn)場已經發(fā)生了潛在的斷線故障。如果處理器從兩個H1接口都收到了出錯標志，這說明是現(xiàn)場設備本身出了故障。目前Yokogawa公司正在改造系統(tǒng)以便支持這種冗余解決方案。
　　對現(xiàn)場防爆認證的影響
　　采用“U”形網段的后果之一是：應用于爆炸危險區(qū)域的本質安全技術無法使用了。本質安全防爆認證對輸送到現(xiàn)場去的能量大小有明確的限制，在電纜斷裂之前，由于有兩個現(xiàn)場總線電源為每個網段供電，因此兩個電源的電流總和必須低于本質安全認證規(guī)定的能量限制。當網段電纜斷裂以后，因為只有一個電源為每個網段供電了，這時網段的電流將會嚴重不足，使每個網段實際上只能支持大概兩三臺現(xiàn)場總線儀表。

　　人們在1970年代開發(fā)和應用本質安全防爆技術的原因是：本質安全防爆技術可以使安裝在爆炸危險區(qū)域的現(xiàn)場設備在不斷電的情況下進行檢修、維護。由于技術的發(fā)展，現(xiàn)代現(xiàn)場總線系統(tǒng)已經結合了自診斷技術、數(shù)字通訊技術和高可靠性電子電路等先進技術?，F(xiàn)在可以通過手提電腦對現(xiàn)場設備進行遠程維護。如果需要，甚至可以從另外一個大洲對現(xiàn)場設備進行維護，因此現(xiàn)在已經不再需要進行帶電現(xiàn)場維護了。很多公司都會歡迎用相對簡單的無火花防爆技術或是隔爆型防爆技術來替代昂貴復雜的本質安全防爆技術。