Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogro

1
Povezava procesnega elementa veksplozijsko
ogroženem okoljuJanez Kokalj,
univ.dipl.inž.ELSING Inženiring, d.o.o. Ljubljana
2
Oblika protieksplozijske zašcite EExi
lastna varnost
Ex okolje Varno okolje
Varnostna bariera pridružen element
Transmiter lastnovaren element
Krmilnik
IOUT
Zalito
RS
UOUT
UN
UZ
PA
3
Klasicni nacin povezave

• Prednosti
• enostavnost
• za dolocene oblike instrumentacije edina možna
  rešitev
• varnost
• Pomanjkljivosti
• množica kablov, splonk, barier

4
Dislociran sistem

• Prednosti
• malo kablov med Ex in varnim okoljem, malo sponk,
  barier
• enostavnost uporabe
• Pomanjkljivosti
• razen o procesni velicini ne zvemo nic drugega od
  procesnega elementa
• diagnostika le za RIO postaje

Ex
5
Dislociran sistem (RIO) - primer
6
Lastnosti procesnih vodil

• Prednosti
• vec informacij
• mocna diagnostika
• Pomanjkljivosti
• nova in nepoznana tehnologija
• dražji procesni elementi
• vec razlicnih standardov
• omejitve v Ex okolju glede prenosa moci

7
Pregled nekaterih procesnih vodil
8
HART

• Hibridna zgradba
• 4-20 mA in komunikacija
• FSK modulacija
• Hitrost samo 1,2 kbit/s
• Lastna varnost Exi
• Multidrop (le teoreticno)
• 4 mA samo za napajanje

FSK frequency shift keying Multidrop vec
porabnikov na skupnem vodilu (Bus)
9
Standard medija IEC 61158-2

• Velja za Foundation Fieldbus H1 in Profibus PA
• hitrost 31.25 kbit/s
• max dolžina kabla 1900 m brez repeaterja
• lahko obstojeci kabli za 4-20 mA
• moc in podatki na isti parici
• komunikacija moduliranje bazicnega toka s -9mA
• primerno za Ex okolja, Exi interface zahtevan
• napetost tip. 24 V DC (specialni napajalniki)
• procesni elementi 9-32 V / 10 mA
• max. štev. procesnih elementov (omejitev
  standarda) 31
• max. štev. procesnih elementov (omejitev zaradi
  Exi) 4 do 6
• terminator 100 Ohm 1 uF

10
Dostop do vodila (Profibus)
logicni krog pošiljanja med master postajami
activne postaje, master
Profibus
pasivne postaje (slave), ki jih klice master
11
Dostop do vodila (Foundation Fieldbus)

• Urnik prenosa

Urnik
a b c
LAS
Fizicni medij
2. DL(a)
Element x
1. CD(x,a)
Element y
Element z
a
b
c
a
d
a
P
P
P
S
S
S
LAS Link Active Scheduler / urnik dovoljenja
pošiljanja P Publisher / ponudnik S
Subscriber / narocnik
DL Data Link Packet / Prenos podatkovnega
paketa CD Compel Data / Proženje prenosa
12
Kateri nacin je najboljši?
13
FuRIOS primerjalna študija med procesnim
vodilom in RIO

• Referencni objekt
• Kemicna sinteza v farmaciji, Aventis, Frankfurt,
  2002
• 369 merilnikov in aktuatorjev s 821 I/O tockami
• realiziran z RIO
• naknadna študija o posledicah uporabe procesnih
  vodil
• Vkljuceni proizvajalci opreme ABB, Emerson,
  EndressHauser, Camile Bauer, Honeywell,
  PepperlFuchs, Samson, Siemens, Wika

14
PROFIBUS PA
Profibus-PA komunikacija, realizirana z Exi
napajalniki ali z barierami v coni 1
15
FuRIOS primerjalna študija med procesnim
vodilom in RIO

• Rezultati študije
• Prednosti procesnih vodil
• odpadejo I/O moduli
• enostavnejše projektiranje
• enostavnejša izvedba programske opreme
• zveznim merilnikom ni potrebno nastavljati
  merilnih obmocij (npr. 0-5bar /4-20mA)
• vec podatkov

16
FuRIOS primerjalna študija med procesnim
vodilom in RIO

• Rezultati študije
• Prednosti RIO
• cenejša obdelava on/off signalov (koncna stikala,
  krmiljenje on/off ventilov)
• tudi RIO omogocajo digitalno komunikacijo z
  analognimi procesnimi elementi - HART
• vecja razpoložljivost procesnih elementov z
  analognimi signali napram s procesnimi vodili
• višji nivo zahtevane varnosti celotnega sistema
  (SIL Safety Integrity Level po IEC 61508)

17
Integracija razlicnih komunikacij
Ethernet TCP/IP
Krmilnik
Profibus DP
Remote I/O
Segment coupler
PROFIBUS-PA
HART naprave
4 - 20 mA naprave
18
Povezava procesnega elementa veksplozijsko
ogroženem okoljuJanez Kokalj,
univ.dipl.inž.ELSING Inženiring, d.o.o. Ljubljana