危险区域的系统性数字化

数字化并不止于 1 区。工业 4.0 意义上的全面联网可以在效率方面为过程工业提供显著优势，特别是在集成数据处理、系统监控和远程监控、预测性维护和智能诊断方面。更重要的是通信技术解决方案，使从现场到控制中心的任何地方都可以安全地获取过程数据，可以扩展以满足客户的要求，并且可以轻松无缝地集成到现有网络中。业务开发经理 Jürgen Wenzel 和远程 I/O 产品经理 André Fritsch 提供了对技术发展的一瞥。

FRITSCH 先生，WENZEL 先生，为什么 R. STAHL 作为危险区域过程自动化的系统解决方案供应商脱颖而出？

Jürgen Wenzel：首先，我们在防爆领域拥有 90 多年的经验——从相关的先决条件到开发，实施和特定的行业要求。许多系统供应商低估了在要求苛刻的危险区域进行开发、工程和持续产品维护的工作。我们的专业销售和应用工程师支持我们的客户，从咨询到开发他们的理想解决方案，最后到调试。但我们不会止步于此——即使在这个阶段之后，我们的客户服务团队也随时可以为我们的用户提供建议。我们将自己视为具有防爆优势的合作伙伴；我们与处理整个项目的工程公司和规划公司携手合作。

André Fritsch：用户希望能够安装和使用防爆系统，而不必花费太多时间和精力。这就是为什么我们的目标是设计在功能、安装、处理和维护方面不比非防爆区域的同类系统复杂得多的解决方案。总的来说，我们使用三种方法来实现这一目标：防爆箱体和连接技术、防爆产品系列，例如用于 1 区和 2 区的远程 I/O，以及能量限制信号和接口。相应地，我们提供具有全球认证的完整产品组合，范围从用于信号和数据传输的单个组件到可视化、操作屏和摄像技术。这使我们能够在过程自动化中承担复杂的任务，并提供量身定制的解决方案，使我们的客户能够将工厂控制系统的过程数据从危险区域传输到控制系统，控制系统可以通过现场 HMI 控制且可视化过程，并且可以执行摄像头监控。

这对技术和产品开发意味着什么？

Jürgen Wenzel：在产品开发和系统构建期间，我们采用完全模块化的方法。这使我们能够以更符合客户特定预期目的的方式组合我们的组件。防爆应尽可能少地限制功能。这就要求我们已经全面掌握了各种保护型式。在结构设计过程中，我们不能将自己或我们的客户限制在一种或两种特定类型的保护型式上——我们构建的系统具有更适合其应用的保护等级。我们广泛的创新产品使我们脱颖而出。最近的例子是我们的专利EXpressure技术，我们引入了全新的泄压防引燃概念。我们能够生产常规控制柜尺寸的 Ex d 认证箱体——这使得电气系统布局可以从安全区域转移到危险区域，而无需任何额外的设计工作。

作为系统供应商，用户对 R. STAHL 有何期望？

Jürgen Wenzel：一般来说，用户不会立即想到防爆保护类别——他们专注于他们的核心业务。防爆是一项复杂的、对安全至关重要的专业，需要扎实的专业知识和经验。与该领域的先进技术保持同步需要付出巨大的努力。我们的客户不可能是每个标准和技术相关领域的专家。因此，他们希望我们为他们提供符合其规格的解决方案，根据适用标准进行认证，并根据现场的特定使用条件量身定制。

André Fritsch：作为一家经过认证的制造商，我们有资质根据客户的规格要求构建防爆系统，并且无需外部测试机构的情况下可对系统进行认证。这为我们的客户节省了大量的时间和金钱。这还包括针对系统运营商划分为 2 区的危险区域的解决方案。在这个领域，我们始终坚持高标准。如今，我们为几乎所有产品系列提供经过测试和认证的设备规格，完全满足所有安全标准。除了防爆保护，我们还支持用户获得进一步的认证，例如 SIL 分级、FDA 和 GAMP 验证或授予船舶批准。由于防爆技术通常外包给专业制造商，因此对参数化、安装和调试的全面支持需求很大。这就是为什么我们统一设计我们的系统，以便它们易于安装和维护。

您所面临的挑战有何不同？

Jürgen Wenzel：我们的系统解决方案在全球的每个角落都有使用。我们面临的挑战与使用我们的系统解决方案的地点一样多变。我们拥有遍布全球的自动化专家网络，他们对本地要求有着深入的了解。这不仅是指标准，还包括具体的安全和环境规定，以及操作地点的环境条件。以石油和天然气行业为例——石油生产平台和炼油厂遍布从沙漠到极地地区的所有气候区。开关、控制和通信技术、操作和显示单元以及照明系统必须设计成能够承受相应的温度。因此，我们为我们的整个产品组合提供了专为极端温度范围设计的产品系列。我们还根据需要为我们的防爆开关和控制组合柜配备额外的加热或冷却装置。由于盐含量增加、水分增加和振动增加，海事部门也面临其他挑战。由于船上的安装空间有限，而客户的目标是尽可能减轻每一克重量，因此我们的设计必须特别紧凑和轻便。

您能举出任何具体的例子吗？

André Fritsch：对于海事应用，我们开发了坚固、抗振和耐腐蚀设计的特定系统解决方案。我们的远程 I/O IS1+ 已经针对这些操作条件从头开始开发，并用于油轮上的本质安全信号传输。该系统可以通过总线系统将传感器数据从 1 区的气体液化压缩机传输到控制室。我们的解决方案随着时间的推移不断完善，已获得 12 种不同的船舶认证，从 DNV-GL 到 ABS 和ClassNK ，可在全球范围内使用，并已在液化天然气领域确立了标准。与此同时，大约 80% 的液化气船在船上使用该系统。得益于 8 或 16 通道 Ex i模块，它可以设计成特别紧凑和轻便的版本，使用即插即用在连续运行中易于扩展，无需任何复杂的程序，并满足严格的 EMC 保护海事要求，耐海水且抗振动。另一个例子可以在化学工业中看到——在这个行业，一家工厂运营商最初选择了其它产品，却发现他们的系统设计在 1 区和 2 区之间差异很大，并且允许的温度范围非常不同。借助我们的远程 I/O，该客户现在受益于具有统一操作概念、可管理的组件数量和简单的备件管理的连贯解决方案。

您如何确保远程 I/O对于过程自动化的新趋势，是否面向未来？

Jürgen Wenzel：我们的远程 I/O 系统非常耐用且可靠。事实证明，它们已在某些系统中使用了 20 多年，此时只需要进行少量修改。如果届时需要进行现代化改造，运营商通常会选择将其系统转换为 IS1+。该系统为将现有装置带入数字以太网时代提供了理想的解决方案，而无需进行重大转换工作。通过 IS1+，我们目前提供更新且更具成本效益的数字化平台。已经安装了预防性诊断、IP 通信、冗余解决方案、扩展温度范围和其他未来功能。而且，对于我们的用户来说非常重要的是，它完全向后兼容之前的系统。在开发新产品时，这始终是我们的重中之重。我们的带以太网连接的远程 I/O 在我们的客户中也很受欢迎，因为它能够规划迁移路径并自行调整所需的通信协议。这意味着用户无需一天之内更改所有内容 – 他们可以继续使用现有解决方案，直到新的网络连接可用。

IS1+ 远程 I/O 系统随着数字化的进步，越来越多的基于 IP 的传输路径被用于代替现场总线系统。这对危险区域的过程自动化有什么影响？

André Fritsch：对于防爆数据传输，我们提供从现场总线连接到光纤以及从以太网到 Wi-Fi 通信的所有服务——始终保证我们提供的解决方案更适合用户在其功能和成本方面的应用。就在最近，我们在一个石油生产平台上构建了一个无线系统，该系统非常灵活，客户甚至可以在启动系统之前选择他们想使用哪种无线技术。如今，大多数系统都安装了 PROFIBUS DP 或 Foundation Fieldbus H1 等数字总线解决方案。工业以太网技术现在正在将事物提升到一个新的水平。它与传统以太网技术的主要区别在于其安装技术——它的所有组件，包括电缆、插头连接器、交换机和光电转换器，都需要变得更加坚固。为了向石油、天然气、化学和制药行业的客户提供危险区域的以太网解决方案，我们开发了基于不同保护型式的广泛产品组合。这包括用于铜缆的 Ex e 连接端子，以及用于光本安的 Ex op 版本的隔离栅和交接盒；该系列还具有 Ex i保护型式的本安信号和数据传输，我们还将此种防爆型式用于Wi-Fi 通信的天线。 R. STAHL 参与了许多组织，旨在帮助塑造未来并推动危险区域的数字化处于技术前沿。除了与欧洲和国际标准化机构合作外，我们还积极致力于未来与技术相关的事务，例如以太网高级物理层 (Ethernet-APL)、NAMUR 开放架构 (NOA) 和开放过程自动化论坛 (OPAF)。