Zastosowanie systemów sieci przemys³owych

Zastosowanie systemów sieci przemys³owych

Automatyka przemys³owa
Zastosowanie systemów
sieci przemys³owych
w strefach zagro¿onych wybuchem
Andrzej Dereñ
Zadania sterowania urz¹dzeniami i zbieranie danych pomiarowych
w strefach zagro¿onych wybuchem, wymagaj¹ od projektantów
innego, osobnego podejœcia. Ze wzglêdu na specyficzny charakter œrodowiska pracy, energia w obwodzie elektrycznym przy wprowadzaniu i wyprowadzaniu sygna³ów ze strefy jest ograniczana
do wartoœci, która przy pojawieniu siê zak³óceñ (a w konsekwencji Ÿród³a zap³onu) jest zbyt ma³a do rozpoczêcia reakcji spalania.
Urz¹dzenia pracuj¹ce w strefach Ex posiadaj¹ inne wykonanie
elektryczne i musz¹ byæ dopuszczane do pracy przez uprawnione
do tego jednostki certyfikuj¹ce. Ze wzglêdu na koniecznoœæ u¿ycia barier separuj¹cych na drodze urz¹dzenie-sterownik, zwiêksza siê koszt zwi¹zany z u¿yciem dodatkowych urz¹dzeñ, okablowania oraz prefabrykacji i instalacji.
W
niniejszym artykule chcemy zwróciæ Pañstwa uwagê na
kilka alternatywnych sposobów realizacji zadañ sterowania,
daj¹cych mo¿liwoœci ograniczenia kosztów, przy jednoczesnym podniesieniu funkcjonalnoœci uk³adów sterowania, ze szczególnym
uwzglêdnieniem rozwi¹zañ proponowanych przez firmê TURCK. Nowe
podejœcie jest zwi¹zane z wykorzystaniem wymiany informacji miêdzy
obiektem i systemem sterowania poprzez cyfrowe magistrale komunikacyjne. Filozofia zastosowania sieci przemys³owych jest pokazana na rysunku poni¿ej.
danych procesowych i przesy³anie sygna³ów steruj¹cych do urz¹dzeñ
wykonawczych. Zalety tego typu rozwi¹zania to:
• redukcja kosztów zwi¹zanych z okablowaniem i instalacj¹,
• eliminacja barier iskrobezpiecznych i kart we/wy w PLC
• pe³na diagnostyka, konfiguracja i kalibracja urz¹dzeñ obiektowych,
• przy zastosowaniu standaryzowanych protoko³ów, pe³na wymienialnoœæ urz¹dzeñ ró¿nych producentów.
Jednym z najbardziej zaawansowanych systemów sieciowych dedykowanych do zastosowania w strefach zagro¿onych wybuchem jest
standard Profibus-PA. Jego zalety (poza wy¿ej wspomnianymi) to:
• iskrobezpieczna technika transmisji,
• zasilanie urz¹dzeñ obiektowych poprzez kabel magistrali komunikacyjnej,
• wysoka niezawodnoœæ transmisji,
• standaryzacja protoko³u.
Firma TURCK proponuje u¿ytkownikom pe³n¹ gamê komponentów
pozwalaj¹cych na po³¹czenie urz¹dzeñ w standardzie Profibus-PA. S¹ to:
• pasywne wieloportowe modu³y po³¹czeniowe (tak¿e z kontrol¹
zwarcia pod³¹czonych obwodów),
• specjalizowane kable do magistrali,
• wszelkiego rodzaju z³¹cza i trójniki,
• rezystory terminuj¹ce
Przyk³adow¹ strukturê systemu pokazano na rysunku poni¿ej.
Rys. 2. Struktura sieci Profibus-PA.
Rys.1. Porównanie sposobów sterowania w strefach zagro¿onych wybuchem
Urz¹dzenia obiektowe (przetworniki, czujniki, systemy zdalnych wejœæ/
wyjœæ), zaopatrzone w interfejsy komunikacyjne pod³¹czone s¹ do wspólnej, cyfrowej magistrali komunikacyjnej. T¹ drog¹ odbywa siê wymiana
W aplikacjach, gdzie urz¹dzenia detekcyjne, pomiarowe czy wykonawcze nie posiadaj¹ w³asnego interfejsu komunikacyjnego stosuje siê
systemy zdalnych wejœæ/wyjœæ. Wszystkie sygna³y obiektowe s¹ zbierane
lokalnie w modu³ach zdalnych wejœæ/wyjœæ. Modu³y zwykle przeznaczone do zabudowy w strefie, przejmuj¹ zadania zwi¹zane z komunikacja z
nadrzêdn¹ jednostk¹ (PLC, DCS itp.) i dystrybucj¹ sygna³ów pomiarowych i steruj¹cych.
Tak zorganizowany system przedstawiono na rysunku 3.
Firma TURCK opracowa³a dla tego typu aplikacji, w³asny iskrobezpieczny system o nazwie ExCom. Jest to w pe³ni modu³owy zestaw do
pod³¹czania iskrobezpiecznych urz¹dzeñ dwustanowych i analogowych.
Typ ochrony przeciwwybuchowej pozwala na monta¿ systemu bezpoœrednio w strefie 1 lub 2 oraz pod³¹czanie urz¹dzeñ obiektowych tak¿e ze
strefy 0. Jedna kaseta mo¿e obs³ugiwaæ do 64 sygna³ów analogowych
lub 128 dwustanowych. Komunikacja odbywa siê poprzez cyfrow¹ magi-
30
4_2002_chemia.p65
30
2002-12-16, 08:22
Systemy sieciowe
Rys. 3. Iskrobezpieczny system Excom
stralê Profibus-DP V1. Zatem na drodze sterownik - Excom wymagane
jest zastosowanie jedynie kabla transmisyjnego i jednego modu³u separacji (tzw. segment couplera). Poza wspomnianym, zdecydowanym zredukowaniem kosztów u¿ycia kabli oraz prefabrykacji na obiekcie, system
posiada szereg zalet wynikaj¹cych z w³asnoœci Excom’a:
• galwaniczna separacja obwodów wejœciowych, wyjœciowych, zasilania i magistrali,
• redundancja zasilania i magistrali (mo¿liwoœæ umieszczenia w kasecie dwóch modu³ów komunikacji i dwóch zasilaczy),
• programowanie i konfiguracja w trybie on-line (detekcja zwarcia,
przerwy w obwodzie, komunikacja HART),
• mo¿liwoœæ wymiany dowolnej iloœci modu³ów bez potrzeby wstrzymania pracy systemu.
Otwartoœæ systemu pozwala w miarê potrzeb na rozbudowê poprzez
pod³¹czanie do magistrali kolejnych zestawów.
W przedstawionym rozwi¹zaniu firma TURCK dostarcza ca³oœæ komponentów ni¿szego poziomu sieci, a wiêc nie tylko system we/wy, ale
tak¿e osprzêt, czyli: segment couplery, kable, z³¹cza, rozdzielacze i rezystory terminuj¹ce.
Po³¹czeniem konwencjonalnej koncepcji przesy³ania sygna³ów do i
ze stref Ex oraz wykorzystania komunikacji sieciowej jest system Sensoplex MC. Montowany w strefie bezpiecznej system zbiera dane pomiarowe i steruje urz¹dzeniami wykonawczymi, a wszelkie informacje przesy³a
magistral¹ komunikacyjn¹ do systemu nadrzêdnego. Decentralizacja wejœæ/
wyjœæ pozwala wyeliminowaæ bariery iskrobezpieczne i zminimalizowaæ
iloœæ u¿ytych kabli oraz czas monta¿u. Rozwi¹zania oparte na Sensoplex
MC zosta³y wdro¿one w wielu aplikacjach na ca³ym œwiecie. Szczególnie
atrakcyjne cenowo i funkcjonalnie okazuje siê u¿ycie systemu w obszarowo rozleg³ych instalacjach (np. w rafineriach, zak³adach chemicznych),
gdzie pe³ni on rolê taniego i funkcjonalnego uk³adu, przede wszystkim do
zbierania danych pomiarowych.
Przedstawione w niniejszym artykule koncepcje realizacji sterowania
w strefach zagro¿onych wybuchem, to tylko czêœæ z oferowanych przez
firmê TURCK rozwi¹zañ. Poza nieco szerzej opisanymi tu urz¹dzeniami
sieciowymi, firma posiada bogat¹ ofertê barier iskrobezpiecznych dla sygna³ów analogowych i dwustanowych, modu³y specjalizowane (np. monitorowanie prêdkoœci obrotowej, modu³y zasilania elektrozaworów itp.)
czujniki indukcyjne, pojemnoœciowe, magneto-indukcyjne, fotoelektryczne i kontroli obecnoœci przep³ywu w wykonaniach Ex. Serdecznie zapraszamy do zapoznania siê z nasz¹ ofert¹, a tak¿e do odwiedzenia naszej
strony internetowej www.turck.pl.
n
firmy Turck
dla stref zagro¿onych wybuchem
Sensoplex MC
•
•
•
jest prostym, szybkim i tanim rozwi¹zaniem
pozwalaj¹cym na tworzenie systemu rozproszonego w strefach Ex
montowany w strefie bezpiecznej
system zbiera dane pomiarowe
i steruje urz¹dzeniami
wykonawczymi, a wszelkie
informacje przesy³a magistral¹
komunikacyjn¹ do systemu nadrzêdnego
szeroko stosowany w rozleg³ych
obszarowo instalacjach (np. w rafineriach,
zak³adach chemicznych)
Profibus - PA
•
•
•
•
•
31
iskrobezpieczna technika transmisji
zasilanie urz¹dzeñ obiektowych
poprzez kabel magistrali
komunikacyjnej
standaryzacja protoko³u
wysoka niezawodnoϾ transmisji
pe³na gama komponentów:
- pasywne wieloportowe modu³y
po³¹czeniowe
- specjalizowane kable do
magistrali
- wszelkiego rodzaju z³¹cza
i trójniki
- rezystory terminuj¹ce
Excom - modu³y I/O dla stref EX
•
monta¿ bezpoœrednio w strefie 1 lub 2
•
wewnêtrzna redundowana
sieæ komunikacji pomiêdzy
modu³ami oraz mo¿liwoœæ
redundancji zasilania
i magistrali
mo¿liwoœæ monta¿u
modu³ów, programowanie
i konfiguracja w trybie on-line
•
TURCK Sp. z o.o.
ul. Kêpska 2, 45-129 Opole
tel. 0-77/443 48 00, fax 0-77/443 48 01
e-mail: [email protected], internet: www.turck.pl
Biuro terenowe Warszawa:
Biuro terenowe Bydgoszcz:
Dystrybutorzy:
Projekt Sp. z o.o.
Anim-Export
Progres
4_2002_chemia.p65
Serdecznie
zapraszamy
na nasz¹
stronê internetow¹
www.turck.pl
tel. 0 692 478 224
tel. 0 692 478 223
tel.0-77/457 23 12
tel.0-52/320 62 70
tel.0-32/473 22 57
2002-12-16, 08:22