fisco - Fieldbus Foundation

Ochrona przeciwwybuchowa
Foundation Fieldbus – H1
by
André Fritsch/ Reiner Otterbach / Łukasz Żyliński
Sn. Product Manager Remote I/O & Fieldbus
R. STAHL Schaltgeräte GmbH
Member of the Fieldbus Foundation EMEA Steering Committee
Member of Fieldbus Foundation Wireless & FF HSE-RIO Working Groups
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Rodzaje ochrony przeciwwybuchowej
2
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Benchmark: FF H1 w strefie bezpiecznej
Host
16 (32)
nie-Ex
Maks. 32 urządzenia
Rzeczywiście to maks. 12…16 urządzeń
Redundancja zasilania możliwa
Maks. długość sieci. 1900 m (trunk + spurs)
Długość maks. spur 120 m
Puszki łączeniowe do urządzeń polowych są wymagane
(zalecenie: ochrona przed zwarciem/przepięciem spur)
•
•
•
•
•
3
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Koncepcja rozwijana przez lata
Entity
Host
FISCO
Host
4
6…7
High Power Trunk lub DART
16
Host
4
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Model FISCO – rozwój w latach 90-tych
Wymagania:
FISCO:
• Tylko jedno źródło zasilania I.S. : zasilacz fieldbus power
Fieldbus
Intrinsically • Wszystkie urządzenia polowe są urządzeniami pasywnymi
I.S
Safe
• Efektywne źródło zasilania w urządzeniu polowym jest
Concept
ograniczone do:

•
Li < 10 µH and Ci < 5 nF
Sugestia dla zasilacza fieldbus FISCO:


warunki bezpieczeństwa: Uo = 15 V, Io = 130 mA
nominalne wartości ok. 13 V, 120 mA
•
Terminator (T) zgodny z IEC 61158-2
•
100 Ohm + 1uF
 dokładnie 2 terminatory na segment, instalacja na końcach sieci
 pojemność i możliwe rozproszenie ciepła przez rezystor musi być
wzięte pod uwagę !
Ograniczenie sieci do 1000 m z maks. spur 60 m

5
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Nowa idea z roku 2000:
dlaczego w 100 % iskrobezpieczny fieldbus ?
I.S. / FISCO
FISCO Trunk
Host
FISCO Spurs
Urządzenia FISCO
1. „Hot work” na sieci Trunk (pomiar/podłączanie/rozłączanie)
2. „Hot work” na „spurs”
(podłączenie/rozłączenie urządzeń polowych/
wymiana/pomiar itp.)
Wnioski w sprawie wymagań: Trunk nie-I.S., Spurs FISCO/I.S. tak
6
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Isolating device coupler (patrz AG-181)
non-FISCO
Ochrona Ex:
Ex e (obudowa
wzmocniona) lub nA (nie
iskrząca)
Ochrona Ex:
brak
(Ex e instalacja wymagana
Ochrona Ex:
Ex m (hermetyzacja)
FISCO
Ochrona Ex:
Ex i (iskrobezpieczne)
zgodn. z FISCO
Dostępne 4 lub 8
kanałami
7
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Nazwy i definicje
Nazwy dostawców:
Nowa nazwa Foundation:
• Fieldbarrier
• Isolating Device Coupler
• Fieldbus Barrier
• Multibarrier
• Ex i Field Device Coupler
Definicja:
Coupler dla iskrobezpiecznych / FISCO urządzeń polowych fieldbus
z izolacją galwaniczną pomiędzy iskrobezpiecznym / FISCO spur i
nie-iskrobezpieczną siecią high power trunk
8
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Model FISCO vs. High Power Trunk
Model FISCO:
• Sieć ograniczona do maks. 1000 m dla IIC
• Sieć ograniczona przez niską energię FISCO (12 V /
130 mA dla IIC lub 13 V / 265 mA dla IIB), główny
problemem jest spadek napięcia na przewodach !
• Spury ograniczone do maks. 60 m
• Dla urządzeń nie-I.S. wymagany jest oddzielny
segment
• Redundancja dostępna (tylko jeden dostawca)
• Trunk jest iskrobezpieczny – „hot swap” dla spur
protectorów
Model High power trunk:
• „Hot swap” dla barier fieldbus ;ub spur protectorów
przy obsłudze jest możliwa
• Sieć do maks. 1900 m (ze wzmacniaczem do 5000 m)
• Duży zasób energi dla 32 urządzeń fieldbus
• spurs do 120 m
• FISCO/I.S. i nie-I.S. (Ex d/Ex m/Ex q) mogą być
łączone w jednym segmencie
• Redundancja jest dostępna dla wszystkich dostawców
9
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Device Couplers dla FISCO & nie-Ex i
nie-Ex
16...32 (IIB/IIC)
Host
Ex i / FISCO
Ex d, Ex m, Ex q, Ex e
Mieszanie sygnałów I.S. & nie-I.S. urządzeń polowych jest możliwe
Integracja urządzeń polowych Ex d, Ex m w tym samym segmencie
jest możliwa
Dla urządzeń nie-I.S. tylko ochrona segmentu jest wymagana
Wniosek: Możliwości Fieldbus są w 100 % wykorzystane & bardzo
łatwe w obsłudze




10
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Porównanie FISCO – High Energy Trunk
FISCO
High Energy Trunk
Fieldbus Devices
FISCO
FISCO & non-FISCO/non-Ex
Dostępna enegria IIC/IIB
12 V; 120 mA / 13 V; 265 mA 28 V / 350…1000 mA
Rodzaj ochrony p.wybuch. Ex i
Ex i, Ex e, Ex m
Maks. liczba urządzeń p.
6 (IIC), 12 (IIB)
16…32
Instalacja
Strefa 1, 2, Div. 1, Div. 2
Strefa 1, 2, Div. 2
Trunk
I.S.
Nie-I.S. (Ex e / nie-iskrzace)
Hot-swap urządzeń pol.
Tak
Tak
Hot-swap couplerów
Tak
Tak, ale specjalne złącza
potrzebne
Długość sieci
1000 m
1900 m
Długość Spur
60 m
120 m
Redundancja zasilania
Tak
Tak
11
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Zastosowanie High Power Trunk
Strefa 2/
Div.2
Strefa 1/
Div.2
Strefa 0,1/ Div.1
13
Strefa 0,1
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Który coupler wybrać ?
Strefa 2
Strefa 2 Isolating Strefa 1 Isolating Strefa 1
Device Coupler Device Coupler Device Coupler Device Coupler
Strefa 2
Strefa 1
Fieldbus FF H1, high power trunk (nie-I.S.)
nie-Ex 
Ex ic/nL/nA
nie-Ex 
Ex ia/FISCO
nie-Ex 
Ex ia/FISCO
Ex ic / Ex nL
Ex i / FISCO
Ex i / FISCO
nie-Ex 
Ex d/e/q/m
Ex d / m
14
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Ważna informacja: nL zastąpione ic
Zasilacz
Fieldbus
nie-Ex 
Ex ic/nL/nA
EN 60079-15 (rodzaj ochrony do Strefy 2) nL usuniety od 2010
EN 60079-11 (rodzaj ochrony Ex i) ic występuje od 2007
EN 60079-27 (FISCO fieldbus) ic-FISCO zastąpiło FNICO od 12/2008
Konsekwencje:
• Ex nL i Ex ic są prawie identyczną ochroną przeciwwybuchową
różniącą się („weryfikacją systemu iskrobezpiecznego“).
• Od Maja 2013, żadne urządzenie z ochroną nL nie może być
sprzedawane !
• Lecz: Urządzenia na instalacji, lub jako części zapasowe mogą być
wciąż używane
• Ex ic i nL urządzenie mogą być „mieszane” w układach:
Fig. A
Associated energy
limited apparatus [nL]
nL
Fig. B
Associated energy
limited apparatus [nL]
ic
Fig. C
Associated apparatus
[ic]
Fig. D
Associated apparatus
[ic]
ic
ic
Ex ic / Ex nL
Energy limited field
device nL
•
15
Intrinsically safe field
device ic
Energy limited field
device nL
Intrinsically safe field
device ic
Ważne: jeżeli nL i ic są używane w jednym obwodzie (Fig. B-D),
należy stosować się do wymogów instalacji EN-PN 60079-14
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Problem? Hot-swap dla urządzeń polowych !
hot-swap
hot-swap
U
Zasilacz
Fieldbus
Fieldbus, nie I.S.
Spur
islating device
Protection
coupler
hot-swap
Spur
device coupler
Protection
nie
Ex i
FISCO
hot-swap
Fieldbus
devices
17
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Rozwiązanie: wyłącznik
T
Zone 1 Ex i
Zone 1 Ex i
Zone 1 Ex i
18
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation
Explosion Protection for Fieldbus
nd
© 1994 – 2013 Fieldbus Foundation