24
Fieldbus Foundation™ Freedom to choose. Power to integrate Italia Modello FISCO A cura di: Erwin Malleier, Pepperl+Fuchs srl
Fieldbus Foundation™ Freedom to choose. Power to integrate
Italia
Modello FISCO
A cura di: Erwin Malleier, Pepperl+Fuchs srl
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Premessa
La sicurezza intrinseca con la sua limitazione di energia elettrica verso il
campo con pericolo d’esplosione, non permette al Fieldbus un grande
numero di strumenti collegati ad uno solo Trunk.
Inoltre, bisogna dimostrare anche i parametri di sicurezza tramite un
documento descrittivo per la verifica di:
Uo ≤ Ui, Io ≤ Ii, Po ≤ Pi
Lo ≥ Li+Lc, Co ≥ Ci+Cc
Questo metodo si chiama «ENTITY» e non è proprio facile capire come
calcolare i dati dei cavi, essendo magari una topologia a stella o misto.
La capacità del cavo si somma, ma com’è l’induttanza da interpretare?
Domande che non hanno semplice risposte.
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Applicazioni in tecnica S.I.
Le possibilità seconda la norma IEC EN 60079 sono multipli:
Simile alla tradizionale tecnica della sicurezza
intrinseca, con relativa verifica dei parametri di
sicurezza ENTITY CONCEPT
Per semplificare l’ingegneria e rendere più sicuro e
flessibile è stato introdotto il concetto Fisco FISCO CONCEPT
La combinazione della sicurezza intrinseca e la
sicurezza aumentata, permette di portare più
energia in campo.
IBRIDO
ENTITY/FISCO
La nuova sicurezza intrinseca che permette di
portare più energia in campo. DART TECNOLOGY
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
ENTITY I dati elettrici di un sistema a sicurezza
intrinseca per il gruppo Gas IIC sono:
H1 non alimentata
31.25Kbit/S
Host
Zona 1
Power Repeater I.S. Entity
FT
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Fisco Model
Fieldbus Intrinsically Safe Concept
IEC EN 60079-27
Fissate alcune condizioni tecniche dei partecipanti
all‘architettura del sistema (power supply, cavo,
terminazioni , strumenti)
Il sistema risulta automaticamente
certificato “Intrinsically Safe”
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Fisco Model
Parametri e caratteristiche del modello
Solamente un unica sorgente attiva (power supply) per ogni segmento di BUS
Tutti i nodi del segmento devono essere di tipo passivo
Power Supply
Caratteristiche di uscita trapezoidali o rettangolari
(Vmin = 12.8 V, I=100mA)
Vcc = 12,6...17,5 V
ICC fino a 110 mA per Vcc = 14 V (Gruppo IIC)
Cavo
R´:15 ... 150 ohm/km
L´: 0.4 ... 1 mH/km
C´: 80 ... 200 nF/km
Lunghezza del cavo fino a 1000m (Trunk+Spurs).
Lunghezza derivazioni fino a 30m (Spur)
Terminatori di linea
R = 90 ... 100 Ohm / C = 0 ... 2.2 µF
Strumentazione
Induttanza e capacità trascurabile se
Li 10H / Ci 5nF
Fino a 10 strumenti
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Fieldbus Intrinsically Safe Concept
V Power
supply
I Power
supply
R cable
ohm/Km
Vmin
device
N°
devices L min
Non IS
High Power Trunk 32 V 500 mA
44
ohm/km 9 V Up to 31 1200 m
Dart 22 V 360 mA 44
ohm/km 9 V Up to 16 1000 m
Fisco 12.8 V 100 mA 44
ohm/km 9 V Up to 10 863 m
Entity 10.6 V 70 mA 44
ohm/km 9 V Up to 6 519 m
Un confronto ……..
Fisco Model
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Fisco Model I dati elettrici di un sistema a sicurezza
intrinseca per il gruppo Gas IIC sono:
H1 non alimentata
31.25Kbit/S
Host
Zona 1
Power Repeater I.S. FISCO
FT
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Fnico Model
Fieldbus Non Incentive Concept
IEC EN 60079-27
Come nel modello FISCO, fissate alcune condizioni tecniche dei partecipanti
all‘architettura del sistema (power supply, cavo, terminazioni , strumenti)
FNICO è studiato per la protezione Ex nL che ora è stata eliminata dalla
norma IEC EN 60079-15 e sostituita dalla nuova protezione
Ex ic con il modello FISCO.
Il modello FNICO è quindi automaticamente obsoleto.
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Soluzione Ibrida Ex e + Ex i
• RAMO PRIMARIO (TRUNK)
-Linea con tecnologia “Ex e”, idonea alla Zona -Alimentazione da Power Supply fino a 1A – 32 Vcc -Lunghezza BUS H1 “Ex e” fino a 1900 m -Terminatore incorporato (selezionabile) -Nr. di strumenti collegabili al BUS fino a 31 in relazione all’energia di 1A, resa disponibile dal Power Supply
Dual Fault
alarm 32 Vcc, 1 A
Zona 1 / 21
Zona 2 / 22
Zone 0/1/2
Zone 20/21/22
• RAMO SECONDARIO (SPUR)
-Linea in tecnologia “Ex ia IIC ” idonea alla Zona 0 -Modello FISCO od ENTITY supportato -Massima corrente 40mA per ogni uscita -Protezione dal corto circuito e sovraccarico su ogni uscita
-Separazione galvanica per garantire la sicurezza del BUS
-Lunghezza massima 120m, senza terminatore
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Esempio tecnologia ibrida
Ex e + Ex i – Entity e Fisco
Spurs fino a 120
Host
Zone 1
“Ex e”
Redundand FF
Power Hub, Non IS
Alim. ridondante
FF H1 segment
≤ 29,5 Vcc - 0,5 A
“Ex ia”
Fisco o Entity
o misto
4 uscite
ridondanti H1 31.25Kbit/sec non alim.
I/O Remoto
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Soluzione Ibrida Ex e + Ex i
VANTAGGI DEL MODELLO IBRIDO (1/2)
• Alimentazione ridondante del Trunk H1
• Su di un Trunk ibrido (Ex e + Ex i) H1 fino a 1A / 32 Vcc è
possibile connettere fino a 31 strumenti, idonei per la
Zona 0 potendo così sfruttare pienamente le potenzialità
d’ indirizzamento dell' HOST
• Segmenti di Trunk H1 con cavi più lunghi
• Flessibilità operativa e manutentiva tipica della sicurezza
intrinseca
• Flessibilità progettuale dovuta alla certificazione in
accordo al modello Entity e Fisco dei FieldLink
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Soluzione Ibrida Ex e + Ex i
VANTAGGI DEL MODELLO IBRIDO (2/2)
• Le diramazioni (Spur) dei Trunk H1 in campo non
richiedono Junction Box ed elementi terminatori
aggiuntivi
• Protezione contro corto circuito e sovraccarico per ogni
strumento
• Isolamento galvanico
• Diagnostica avanzata per ogni singolo strumento e rete
• Espansione semplice
• Manutenzione «a caldo», sotto tensione lato Spur
• Power Hub a bassa dissipazione tramite tecnologia con
elementi passivi
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Best Practice
Power-Hubs:
DART Ex-ib
Fieldbus Foundation™ Freedom to choose. Power to integrate
Italia
A cura di: Erwin Malleier, Pepperl+Fuchs srl
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Premessa
La sicurezza intrinseca con la sua limitazione di energia elettrica verso il
campo con pericolo d’esplosione, non permette al Fieldbus un grande
numero di strumenti collegati allo Trunk.
La tecnologia ibrida in esecuzione Ex-e / Ex-i (FISCO ed Entity) è la
soluzione quasi perfetta ma ha il difetto che sul Trunk in esecuzione Ex-e
non è ammesso il lavoro «a caldo» sotto tensione.
La nuova tecnologia DART permette di trasportare una grande quantità di
energia elettrica in campo, a sicurezza intrinseca !
Vedremo come ….
Dynamic Arc Recognition and Termination
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Uq
Un semplice circuito
Ex ib IIC
Tempo di spegnimento arco con tecnologia DART
5…10 µs
POWER SUPPLY CABLE LOAD
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
IF
UF
PF
Fase
iniziale Fase critica
Durata arco tF: 5 µs…2 ms t
U, I,
P
Δi / Δt
Comportamento di un arco tipico
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
IF
UF
PF
Fase
iniziale Fase critica
Durata arco con DART tF ≤ 5 µs
U, I,
P
t
Spegnimento arco con DART
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
2009-0 Andreas
Hennecke
Slide
20
DART – Dati tecnici
DART Fieldbus DART Power
Voltage Uout Power Pout Cable length
DART Power 50 VDC ca. 50 W 100 m
24 VDC ca. 22 W 100 m
50 VDC ca. 8 W 1000 m
Transmitter Supply 16 VDC ca 320 mW 1000 m
DART Fieldbus 24 VDC ca. 8 W 1000 m
FISCO Fieldbus 12.8 VDC ca. 1.4W 1000 m
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
2009-0 Andreas
Hennecke
Slide
21
DART Fieldbus
• Il DART Fieldbus offre:
La rete intera in esecuzione a sicurezza intrinseca,
ridondante per Gruppo di Gas IIC e IIB.
Trunk: Potenza elevata, protetta da DART
Spur: secondo Modello FISCO ed Entity (24 V/250 mA).
• Attributi principali
– Cavo Trunk fino a 1000 m
– Alimentazione ridondante
– Stessa topologia come in tecnologia “High-Power Trunk”
– DART Fieldbus è certificato secondo lo Standard
Internazionale IEC 60079
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
General Purpose Area
Zone 2 Al Host
Zone 1
DART: Intrinsically safe High-Power Trunk
DART Power Supply
DART Segment Protector
The Intrinsically safe High-Power Trunk
protected by DART®
Intrinsically safe spurs
Ex ib IIC
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
Vantaggi
• Interamente a sicurezza intrinseca
• Manutenzione “a caldo” sotto tensione.
• Facile da capire, facile da ingegerizzare
• Utilizzo di strumenti standard a sicurezza
intrinseca
www.technology-dart.com
CATTOLICA 6-GIUGNO-13- GIORNATA DI STUDIO Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Italia
GRAZIE
