系统概述 I/O 站基本组件 下图显示了用于连接危险区域中设备的 I/O 站的基本组件。 示例： 包含 Ex 模块组的 I/O 站的组态示例 (页 22) I/O 站基本组件 分布式系统的基本组件用于提供与自动化系统的接口。 可能使用的基本组件： • SIMATIC ET 200SP HA • SIMATIC ET 200SP I/O 站的组态规则 (页 39) 连接危险区域中设备的要求 如果位于危险区域 Ex 1 区和 0 区中的设备已连接到 Ex 模块组，则可将这些设备连接到 I/O 站。 位于危险区域中的设备必须是本安型设备（传感器、执行器和 HART 现场设备）。 Ex 模块组的组件： • Ex 基座单元 • Ex 电源模块 • Ex I/O 模块 部署区域 (页 37) 更多信息 • 安全使用的特殊条件 (页 40) • 有关模块的信息，请参见新闻快讯。 • 有关现有产品系列的信息，请参见当前硬件目录。 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 21 3.2 包含 Ex 模块组的 I/O 站的组态示例 下图给出了在基于 SIMATIC ET 200SP HA 的 I/O 站中集成 Ex 模块组的示例。 要集成 Ex 模块组，I/O 站的基本组件中不需要 I/O 模块。 说明 基于 SIMATIC ET 200SP 的 I/O 站 安装 SIMATIC ET 200SP 过程中，可使用 ET 200SP 标准安装导轨作为 I/O 站的基础。 系统概述 3.2 包含 Ex 模块组的 I/O 站的组态示例 危险区域中的设备模块 22 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 3.3 Ex 模块组的组件 定义 可通过下述组件将位于危险区域的设备连接到 SIMATIC ET 200SP HA 或 SIMATIC ET 200SP 分 布式 I/O 系统。 组态 下图显示了分布式 I/O 系统组件中 IO 设备的示例组态： 3-1 Ex 模块组的示例组态 表格 3-1 示例组态的图例说明（按安装顺序排序） ① 标准 I/O （含 ⑥ 服务模块） I/O 站的组态规则 (页 39) 服务模块用于完成分布式 I/O 站的组态。 Ex 模块组的附件 (页 28) ② Ex 电源模块的 Ex 基座单 元 (页 24) Ex 电源模块插槽（含电源插头） ③ Ex 电源模块 (页 24) Ex 模块组电源电压 ④ Ex I/O 模块的 Ex 基座单元 (页 25) Ex I/O 模块插槽（含用于连接传感器、执行器和其它设备的端子块） ⑤ Ex I/O 模块 (页 26) • 通过连接到 Ex 基座单元端子块的传感器，记录当前的过程状态。 • 通过连接到 Ex 基座单元端子块的执行器，触发过程中的响应。 插入 Ex I/O 模块即可对插槽进行编码：编码元件 (页 27) 如果未插入 Ex I/O 模块，则可插入插槽盖板来保护触点。示例组态中未显示 插槽盖板：Ex 模块组的附件 (页 28) 系统概述 3.3 Ex 模块组的组件 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 23 3.4 组件 3.4.1 Ex 电源模块的 Ex 基座单元 定义 Ex 电源模块的 Ex 基座单元是 Ex 模块组中的一个组件，具有电气和机械功能。 组态 表格 3-2 Ex 电源模块的 Ex 基座单元（Ex 基座单元，类型 W0） 功能 图 订货号：6DL1193-6BP00-0DW0 电气功能： • 将电位组与左侧模块隔离 • 将 Ex 电源模块的电源电压连接到电源总线。 • 将背板总线连接到右侧插入的 Ex 基座单元中。 机械功能： • 指定安装导轨上的插槽 • Ex 电源模块的安装和机械保护 • 与左侧的模块进行机械连接（Ex I/O 模块的默认 I/O 或 Ex 基座单元）。 技术规范 - Ex 基座单元 (页 120) 3.4.2 Ex 电源模块 定义 Ex 电源模块是 Ex 模块组的组件。 • Ex 电源模块将电压限制为危险区域的允许值。 • 通过保险丝以电子方式限制输出电流。 系统概述 3.4 组件 危险区域中的设备模块 24 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 组态 表格 3-3 Ex 电源模块 (Ex PM E) 功能 图 订货号：6DL1133-6PX00-0HW0 • Ex 电源模块的电源电压必须通过 SELV/PELV 电路提供。 • Ex 电源模块通过其 Ex 基座单元上的电源总线为后续 Ex I/O 模块供电。 • 安装 Ex 电源模块需要 Ex 基座单元。 技术规范 - Ex 电源模块 (页 118) 3.4.3 Ex I/O 模块的 Ex 基座单元 定义 Ex I/O 模块的 Ex 基座单元是 Ex 模块组中的一个组件，具有电气和机械功能。 Ex 基座单元包括： • Ex I/O 模块插槽 • 用于连接传感器和执行器的端子块。 系统概述 3.4 组件 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 25 组态 表格 3-4 Ex I/O 模块的 Ex 基座单元（Ex 基座单元，类型 X1） 功能 图 订货号：6DL1193-6BP00-0BX1 电气功能： • 连接与所插入 Ex I/O 模块的端子块相连的传感器和执行 器的过程信号。 • 将电源电压和背板总线连接到插入的 Ex I/O 模块中。 • 将电源电压和背板总线接线到右侧插入的 Ex I/O 模块的 Ex 基座单元中。 • 将安装导轨的功能接地端接线至屏蔽端子。 机械功能： • 指定安装导轨上的插槽 • Ex I/O 模块的安装和机械保护 • 与左侧的模块进行机械连接（Ex I/O 模块的 Ex 基座单元 或 Ex 电源模块的 Ex 基座单元）。 技术规范 - Ex 基座单元 (页 120) 3.4.4 Ex I/O 模块 定义 I/O 模块通过端子块连接到过程信号。 • I/O 模块通过连接到 Ex 基座单元端子块的传感器记录当前的过程状态。 • I/O 模块通过连接到 Ex 基座单元端子块的执行器触发过程中的响应。 系统概述 3.4 组件 危险区域中的设备模块 26 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 组态 表格 3-5 Ex I/O 模块 功能 图 有关可用 Ex I/O 模块类型的详细信息，请参见在线目录。 信息与下载 (页 17) 3.4.5 编码元件 定义 机械编码元件是 Ex 模块组中的一个组件。 组态 表格 3-6 编码元件（用于 Ex 基座单元） 功能 图 该元件能够对插入的 Ex I/O 模块的类型进行编码。 有关编码元件功能和处理的信息，请参见所用分布式 I/O 的 系统文档： • SIMATIC ET 200SP HA • SIMATIC ET 200SP 系统概述 3.4 组件 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 27 3.5 Ex 模块组的附件 附件 下列组件不属于 Ex I/O 的部件。这些组件可以作为附件订购。 订货号信息：“附件/备件 (页 129)” 示例 下图所示为 Ex 模块组附件的用途示例： 图 3-2 Ex 模块组的附件 表格 3-7 示例组态图例 ① 参考标识标签 (页 29) 用于插槽识别 ② 标签条 (页 29) 用于标记 Ex 电源模块 ③ BU 盖版（插槽盖板） (页 30) 用于在插槽未占用或保留的情况下保护触点。 ④ 服务模块 标准 I/O 的部件。完成分布式 I/O 的站组态。 ⑤ 屏蔽连接元件 (页 30) 用于将过程电缆的屏蔽连接到功能性接地。 系统概述 3.5 Ex 模块组的附件 危险区域中的设备模块 28 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 3.6 附件 3.6.1 参考标识标签 定义 参考标识标签是 Ex 模块组的附件。工厂设备标签板用于对 Ex 模块组的组件进行工厂特定的 标记。 组态 表格 3-8 参考标识标签 功能 图 参考标识标签主要用于唯一标识 Ex 模块组中的模块。 参考标识标签可打印，并可作为附件订购： • 使用热转印打印机和喷墨打印机打印出的参考标识 标签纸 3.6.2 标签条 定义 标签条属于 Ex 模块组的附件。将标签条贴在模块上可进行工厂特定的标记。 组态 表格 3-9 标签条 功能 图 标签条主要用于唯一标识系统中的组件。 标签条可打印，并可作为附件订购： • 使用热传递打印机打印出的标签条卷 • 激光打印机打印的标签条 A4 纸 系统概述 3.6 附件 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 29 3.6.3 BU 盖版（插槽盖板） 定义 插槽盖板是 Ex 模块组的附件。以下情况下，Ex 基座单元中需插入插槽盖板： • Ex I/O 模块未配有插槽时。 • 将插槽保留供今后扩展时（作为空插槽）。 组态 表格 3-10 插槽盖板（20 mm BU 盖板） 功能 图 插槽盖板用于保护 Ex I/O 模块中未使用的插槽。 工厂设备标牌可保留在插槽盖板中，供 Ex I/O 模块使用。 3.6.4 屏蔽连接元件 定义 借助屏蔽连接可以将过程电缆的屏蔽层与功能性接地相连接。 组态 表格 3-11 屏蔽层连接器 功能 图 屏蔽连接元件是一种特殊夹具，可在最短的组装时间 内实现电缆屏蔽层的低阻抗连接。 系统概述 3.6 附件 危险区域中的设备模块 30 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 工厂规划 4 4.1 规划 ET 200SP HA 分布式 I/O 的组态 依照电气设备标准，所有分布式 IO 系统的组件都被归类为开放式工厂设备。 说明 要操作分布式 I/O 系统的组件，必须确保以下几点： • 只有经过授权、培训或批准的合格人员才有权对分布式 IO 系统（即外壳、控制柜或控制室中 的设备）进行检修。 • 工厂规划中考虑到了分布式 I/O 的环境条件（参见“机械和气候环境条件 (页 111)”部分）。 工厂分析 - 规划 I/O 站的基本组件 您可以在 SIMATIC ET 200SP HA 的文档中找到相关信息。 I/O 站的组态规则 (页 39) 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 31 I/O 站组态示例 承载模块 IM BusAdapter 接口模块 (IM) ⑭ 服务模块 ④ 电位组 1（此处为 ET 200SP HA） • ⑥ 承载模块 2x – ⑦ I/O 模块的浅色端子块 – ⑧ I/O 模块的深色端子块 ⑩ 电位组 3（Ex 模块组） • ⑪ Ex 电源模块的 Ex 基座单元 • ⑫ Ex I/O 模块的 Ex 基座单元 ⑤ 电位组 2（这里是 ET 200SP HA） • ⑥ 承载模块 2x – ⑨ I/O 模块的浅色端子块 ⑬ 电位组 4（Ex 模块组） • ⑪ Ex 电源模块的 Ex 基座单元 • ⑫ Ex I/O 模块的 Ex 基座单元 ⑮ IM 的电源电压 1L+ ⑱ Ex 电源模块的电源电压 1L+（电位组 3） ⑯ 电位组 1 的电源电压 1L+ 和 2L+ ⑲ Ex 电源模块的电源电压 1L+（电位组 4） ⑰ 电位组 2 的电源电压 1L+ 图 4-1 示例：ET 200SP HA 的 I/O 站（基本组件和 Ex 模块组） 工厂规划 4.1 规划 ET 200SP HA 分布式 I/O 的组态 危险区域中的设备模块 32 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 解决方案 如果工厂包含危险区域，规划时需要特别留意以下几方面： • 组件的选择 • 规划电位 • 组件的安装 由于可能存在爆炸危险，请确保以下组件适合使用： • 直接放置在危险区域中的组件 • 连接到危险区域的组件 规划 Ex 模块组 • Ex 模块组的最大机械组态 (页 42) • 规划 Ex I/O 模块 – 根据工厂需求执行规划。 – 如果预期会进行系统扩展，应考虑预留模块。 • 规划电位组和 Ex 电源模块 (页 51) 更多信息 • 操作规则和规定 (页 37) • 最小间隙 (页 44) • 电源和电位比 (页 46) 工厂规划 4.1 规划 ET 200SP HA 分布式 I/O 的组态 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 33 4.2 规划 ET 200SP 分布式 I/O 的组态 依照电气设备标准，所有分布式 IO 系统的组件都被归类为开放式工厂设备。 说明 要操作分布式 I/O 系统的组件，必须确保以下几点： • 只有经过授权、培训或批准的合格人员才有权对分布式 IO 系统（即外壳、控制柜或控制室中 的设备）进行检修。 • 工厂规划中考虑到了分布式 I/O 的环境条件（参见“机械和气候环境条件 (页 111)”部分）。 工厂分析 - 规划 I/O 站的基本组件 您可以在 SIMATIC ET 200SP 的文档中找到相关信息。 I/O 站的组态规则 (页 39) 工厂规划 4.2 规划 ET 200SP 分布式 I/O 的组态 危险区域中的设备模块 34 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA I/O 站组态示例承载模块 IM BusAdapter 头站/接口模块 (IM) I/O 模块的基座单元 ⑭ 服务模块 ⑤ 电位组 1（这里是 ET 200SP） • ⑦ I/O 模块 ⑩ 电位组 3（Ex 模块组） • ⑪ Ex 电源模块的 Ex 基座单元 • ⑫ Ex I/O 模块的 Ex 基座单元 ⑥ 电位组 2（这里是 ET 200SP） • ⑧ 故障安全 I/O 模块 ⑬ 电位组 4（Ex 模块组） • ⑪ Ex 电源模块的 Ex 基座单元 • ⑫ Ex I/O 模块的 Ex 基座单元 ⑨ 电位分配器 请阅读注解“需要进行热解耦”。 ⑮ IM 的电源电压 ⑱ Ex 电源模块的电源电压 1L+（电位组 3） ⑯ 电位组 1 的电源电压 ⑲ Ex 电源模块的电源电压 1L+（电位组 4） ⑰ 电位组 2 的电源电压 图 4-2 示例：ET 200SP 的 I/O 站（基本组件和 Ex 模块组） 工厂规划 4.2 规划 ET 200SP 分布式 I/O 的组态 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 35 说明 需要进行热解耦 要对 ET 200SP 模块和 Ex 模块组进行热解耦，必须在第一个 Ex 电源模块上游安装以下组件： 参见 ⑥ 和 ⑩ 之间的示例 • 带 BU 盖 ⑨ 的空插槽 或 • 建议：电位分配器（PotDis 基座单元 PotDis-BU-P2/B-B 上的 PotDis 端子块 PotDis-TB-P1-R） 可实现对下游 Ex 电源模块的电源电压分配。 解决方案 如果工厂包含危险区域，规划时需要特别留意以下几方面： • 组件的选择 • 规划电位 • 组件的安装 由于可能存在爆炸危险，请确保以下组件适合使用： • 直接放置在危险区域中的组件 • 连接到危险区域的组件 规划 Ex 模块组 • Ex 模块组的最大机械组态 (页 42) • 规划 Ex I/O 模块 – 根据工厂需求执行规划。 – 如果预期会进行系统扩展，应考虑预留模块。 • 规划电位组和 Ex 电源模块 (页 51) 更多信息 • 操作规则和规定 (页 37) • 最小间隙 (页 44) • 电源和电位比 (页 46) 工厂规划 4.2 规划 ET 200SP 分布式 I/O 的组态 危险区域中的设备模块 36 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 4.3 在危险区域中使用时的实用信息 4.3.1 部署区域 本安型设备的部署区域（本安型传感器、执行器和 HART 现场设备） 如果使用 Ex 模块组，可将本安型设备部署在以下区域中： • 区域 0/20（危险区域） • 区域 1/21（危险区域） • 区域 2/22（危险区域） • 安全区域 I/O 站部署区域 允许在以下区域中使用 I/O 站（包括 Ex 模块组）： • 区域 2（危险区域） • 安全区域 特定工厂区域中的组态 • I/O 站基本组件 (页 21) 4.3.2 操作规则和规定 简介 在工厂或系统中集成 I/O 系统时需要遵守特定规则和规定，具体取决于应用领域。 注意 将传感器或执行器连接至 Ex I/O 模块 将传感器或执行器连接到 Ex I/O 模块之前，必须由专家对该本安型电路进行安全分析（如 有必要）。 • 规划本安型电路 (页 50) • 用于安全概念的电气参数 (页 48) 工厂规划 4.3 在危险区域中使用时的实用信息 危险区域中的设备模块 系统手册, 04/2021, A5E50165167-AA 37 本部分介绍了必须遵守的最重要规则的概述。 具体应用 请遵守适用于具体应用的安全和事故预防规定（例如，机器防护准则）。 保护类型 Ex 模块组的组件设计可达到 IP 20 防护等级，能够安装在控制柜中。 急停设备 符合 EN / IEC 60204 标准的“急停”设备必须在工厂或系统的所有操作模式下都保持有效。 电源电压组件 有关合适组件的更多信息，请参见“交互式产品目录 CA01；自动化与驱动 。 排除工厂危险状态 在以下情况中，需要采取适当措施以确保排除危险的操作条件： • 电压骤降或停电后系统重新启动。 • 总线通信在故障后自动启动。 如有必要，必须强制执行“急停”！ 解锁“急停”后，不得执行非受控或未定义的启动。 防止外部电气影响 请注意以下关于电场效应或故障防护的信息： • 在具有分布式 I/O 的工厂中，需确保系统连接到具有足够横截面积的保护导体，从而排除 电磁干扰。 • 确保电源线、信号线和总线电缆的电缆布线和安装正确无误。 • 对于信号线和总线，必须确保断路或绕线不会导致设备或系统出现未定义的状态。