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模块式开放型HMI为危险场合中无线局域网应用奠定基础

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无线局域网在流程工业企业中的优点非常明显，在安装操作设备和监控设备时省略了电缆布线的工作。但是，它在易燃易爆危险场合中使用时，必须要求其具有防爆网络技术和HMI防爆保护的功能。但满足这些条件就给系统的维护保养带来了一定的困难。而模块式开放型HMI系列操作设备为易燃易爆危险场合中无线局域网的应用提供了良好的操作性能。

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虽然显示屏的对角线只有19"，但是它也能够一目了然地显示复杂的流程设备

WLAN无线局域网的波澜再起，推动着工业企业前进、再前进。它的优点显而易见：例如在安装操作设备和监控设备时无需进行电缆布线的工作，一切都靠看不见的无线局域网来完成。但在易燃易爆的危险场合中，使用这种无线局域网就不再那么容易了。人们可能会认为无线局域网不像网络技术那样有着严格的防爆技术要求，但是无线局域网是由一个个无线接入点构成的，视周围环境条件的影响，这一个个无线接入点与网络设备的间距不得大于30~70m。但许多连续运行的流程设备在这一距离范围内已经有易燃易爆的设备了，也就是说接入点经常是处在危险的工作环境中。因此就必须对这些接入点采取必要的防爆安全保护措施，通常的做法是在这些接入点上使用抗爆耐压的防护外壳，接入点所使用的天线也必须达到Ex e级的抗爆性能。在易燃易爆危险区域内的无线通信，尤其是这一范围内的所有信号发送装置都不得超过规定的电磁辐射值。如果空气中含有易燃易爆气体，如天然气、氢气或者乙炔，即空气中含有属于易燃易爆II组中的气体物质时，则按照VDE 0848防废气、有害物质和噪音侵入，在频率9kHz~300GHz内使用的信号发送设备的连续工作功率只有2W。在脉冲式的信号源那里，允许的能量值最大只有50μJ。

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通过开放式的无线局域网使得带PC阅读器的开放式人机界面操作设备能够在安全的范围内对服务器进行访问；作为瘦身客户机出口，它也可以对相同物流服务器的虚拟工作站进行联系。

易于维护保养的模块化设计

若只有在易燃易爆危险场合中适用的无线网络系统，则只能算是完成了全部的一半。HMI系统传统的防爆结构设计是：仪器设备的外壳不是采用Ex m级的安全防护措施、将整个仪器设备铸造在一起，就是在仪器设备的外壳中装满了沙子，然后封闭起来（沙封装，安全防护等级Ex q）。

对这样的仪器设备进行检修是非常困难的，其中Ex m级的不可能进行维修，Ex q级的只允许在受监控的条件下拆开、检修、更换零配件并最后恢复原状，也就是说：只有仪器设备的生产厂家才能完成费时费力的检修任务。相对方便的是Ex d级的耐压防护等级，但是从一定尺寸规格开始，这一等级的仪器设备显得粗大笨重，不易手工操作，因为它有着厚厚的坚固外壳和防护板。由R.Stahl公司研发生产的开放式人机界面系统（Open HMI）系列产品采用的是完全不同的设计方案。该仪器的内部模块由多个、具有不同防爆等级的零件构成。少数几个模块达到了Ex m等级的防爆标准（反向浇铸Inverterverguss），有些像CPU和网络部件执行的是Ex d标准，连接电路板不是Ex e就是Ex i防护等级。这种结构设计允许Open HMI仪器设备的外壳在易燃易爆危险场合现场开启，许多模块可以直接就地更换。为了便于维护保养，该系统还提供了一种安全防爆等级高达Ex e的接线盒，使得典型的易损件，例如大容量存储器有了安全舒适的容身之处。利用最大容量可达8GB的USB闪存盘可以省略有旋转移动的零部件，即省略了计算机系统中最容易出故障的零部件。Open HMI系统运行时相当稳定，抗震动性能很好，适合于在环境温度变化大的室外使用，可以说适合在各种环境条件下使用，即满足了超净室条件下使用的要求，也符合GMP技术规范。

利用Renote PC Viewer软件解决方案，Open HMI软件界面设备可以通过WLAN与安装了Windows XP Professionell系统的主控计算机或者VNC服务器在安全范围内保持通信联系。如果不是通过安装了Viewer软件的阅读器对主控计算机或者服务器进行访问，而是通过安全防爆区域内的瘦客户机出口进行的，Open HMI软件界面设备也可以经不同的虚拟工作站与安装了Windows Server 2003软件的同一物理服务器进行联系。不仅远程人机界面功能而且瘦客户机出口技术都得到了现代化控制系统的支持，总而言之，这种解决方案能使所有的操作仪器设备都有效的在当前的嵌入式操作系统中运行。

有些开放式操作仪器设备给人的第一印象仅是在名义上、有限的遵守了有关操作系统的规定，其实际应用则是另外一回事，例如不支持舒适的远程访问。在Open HMI的Windows XP 嵌入式系统中，虽然这也是一种简约型的版本，但是绝不会对功能造成不良影响。它所省略的仅仅是低于的驱动文件库和类似的占据空间、较低性能的文件。类似的、在设备的BIOS中也增强了稳定性和可靠性，其余的都进行了“减肥”。

小结：Open HMI操作设备不仅仅只是一种适合于在易燃易爆危险场合中使用的解决方案。其模块式的结构设计还附带提供了良好的维护保养性能。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (10/20/2010)


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