oblika protieksplozijske zaščite: “eexi – lastna varnost”
DESCRIPTION
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju Janez Kokalj, univ.dipl.inž. ELSING Inženiring, d.o.o. Ljubljana. Oblika protieksplozijske zaščite: “EExi – lastna varnost”. Ex okolje Varno okolje. Varnostna bariera – pridružen element. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 107.04.05
Povezava procesnega elementa veksplozijsko ogroženem okolju
Janez Kokalj, univ.dipl.inž.ELSING Inženiring, d.o.o. Ljubljana
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 207.04.05
Oblika protieksplozijske zaščite: “EExi – lastna varnost”
Ex okolje Varno okolje
Transmiter – lastnovaren element
UZ
RSIOUT
UOUT UN
KrmilnikVarnostna bariera – pridružen element
PA
Zalito
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 307.04.05
Klasični način povezave
Prednostienostavnostza določene oblike
instrumentacije edina možna rešitev
varnost
Pomanjkljivostimnožica kablov, splonk,
barier
Prednostienostavnostza določene oblike
instrumentacije edina možna rešitev
varnost
Pomanjkljivostimnožica kablov, splonk,
barier
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 407.04.05
Dislociran sistem
Prednostimalo kablov med Ex in
varnim okoljem, malo sponk, barier
enostavnost uporabe
Pomanjkljivostirazen o procesni veličini
ne zvemo nič drugega od procesnega elementa
diagnostika le za RIO postaje
Prednostimalo kablov med Ex in
varnim okoljem, malo sponk, barier
enostavnost uporabe
Pomanjkljivostirazen o procesni veličini
ne zvemo nič drugega od procesnega elementa
diagnostika le za RIO postaje
Ex
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 507.04.05
Dislociran sistem (RIO) - primer
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 607.04.05
Lastnosti procesnih vodil
Prednosti več informacijmočna diagnostika
Pomanjkljivostinova in nepoznana
tehnologijadražji procesni elementiveč različnih standardovomejitve v Ex okolju glede
prenosa moči
Prednosti več informacijmočna diagnostika
Pomanjkljivostinova in nepoznana
tehnologijadražji procesni elementiveč različnih standardovomejitve v Ex okolju glede
prenosa moči
PLC/DCS
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 707.04.05
Pregled nekaterih procesnih vodil
AS-Interface
CAN ControlNet Ethernet HART Interbus-S LONWorks Modbus P-Net Profibus Profibus ProfibusFoundation
FieldbusSDS DP FMS PA H1
DeviceNet
hitrost bit/s 167 k <= 1 M 5 M 10 M 1200 500 k 78k/1.25Mtyp 9.6 ..
38.4k76.8 k
9,6 k .. 12 M
9.6 .. 500 k 31.25 k 31.25 k
moč + podatki na vodilu
Y N N N Y N Y N N N N Y Y
medij 2 wiretwisted
pairRG-6 coax
twisted pair, coax,
fibre2 wire
twisted pair, fibre
twisted pair, coax, fibre,
radio
twisted pair
?twisted
pair, fibretwisted
pair, fibretwisted pair twisted pair
max dolžina (brez repeaterja)
100 40 .. 1000 1000 500 ~2000 400 <=2000 1200 12001200 ..
2001200 .. 400 1900 1900
topologija any line line line any ring line line line, ring line line trunk + spur trunk + spur
elementov / segment
1M+31S 128 or 64 48 200 2M+15S 1M+255S 256 1M+31S 125 32 32 32 32
Ex i N N N N Y N (Y) (Y) (Y) N Y Y
dostop do vodilamaster,
slaveCSMA/NB
ACTDMA CSMA/CD
master, slave
n.a.predictive
media access
master, slave
virtual token
token passing
token passing
token passing
token (LAS)
prenos podatkov cyclicmessage oriented
cyclic, acyclic, message oriented
message oriented
cyclic, acyclic
cyclicmessage oriented
cycliccyclic, acyclic
cyclic, acyclic
cyclic, acyclic
cyclic, acyclic
standard medija N (RS 485) N N N RS 485 RS 485 RS 485 RS 485 RS 485 IEC 61158-2 IEC 61158-2
standard EN 50 295 ISO 11898(EN 50
254)
IEEE 802.3, ISO
8802.3N EN 50 254 N N EN 50 170
EN 50 170, EN 50 254
EN 50 170 (EN 50 170) ISA SP50
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 807.04.05
HART
Hibridna zgradba4-20 mA in
komunikacijaFSK modulacija
Hitrost samo 1,2 kbit/sLastna varnost „Exi“Multidrop (le teoretično)
4 mA samo za napajanje
Hibridna zgradba4-20 mA in
komunikacijaFSK modulacija
Hitrost samo 1,2 kbit/sLastna varnost „Exi“Multidrop (le teoretično)
4 mA samo za napajanje
FSK = frequency shift keyingMultidrop = več porabnikov na skupnem vodilu (Bus)
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 907.04.05
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 obstoječi kabli za 4-20 mA moč in podatki na isti parici komunikacija: moduliranje bazičnega 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
Velja za Foundation Fieldbus H1 in Profibus PA: hitrost: 31.25 kbit/s max dolžina kabla: 1900 m brez repeaterja lahko obstoječi kabli za 4-20 mA moč in podatki na isti parici komunikacija: moduliranje bazičnega 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
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1007.04.05
Dostop do vodila (Profibus)
pasivne postaje (slave), ki jih kliče master
activne postaje, master
PLCPLCPC
®
PROCESS FIELD BUS
logični krog pošiljanja med master postajami
Profibus
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1107.04.05
Dostop do vodila (Foundation Fieldbus)
Urnik prenosa
Fizični medij
a
P
b
S
c
P
a
S
d
P
a
S
2. DL(a)
LAS
Urnik
LAS = Link Active Scheduler / urnik dovoljenja pošiljanjaP = Publisher / ponudnikS = Subscriber / naročnik
Element x Element y Element z
abc
1. CD(x,a)
DL = Data Link Packet / Prenos podatkovnega paketaCD = Compel Data / Proženje prenosa
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1207.04.05
Kateri način je najboljši?
realna arhitektura
H2
DI / DO
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1307.04.05
FuRIOS: primerjalna študija med procesnim vodilom in RIO
Referenčni objekt:
Kemična sinteza v farmaciji, Aventis, Frankfurt, 2002: 369 merilnikov in aktuatorjev s 821 I/O točkami realiziran z RIO naknadna študija o posledicah uporabe procesnih
vodil Vključeni proizvajalci opreme: ABB, Emerson,
Endress+Hauser, Camile Bauer, Honeywell, Pepperl+Fuchs, Samson, Siemens, Wika
Referenčni objekt:
Kemična sinteza v farmaciji, Aventis, Frankfurt, 2002: 369 merilnikov in aktuatorjev s 821 I/O točkami realiziran z RIO naknadna študija o posledicah uporabe procesnih
vodil Vključeni proizvajalci opreme: ABB, Emerson,
Endress+Hauser, Camile Bauer, Honeywell, Pepperl+Fuchs, Samson, Siemens, Wika
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1407.04.05
PROFIBUS PA
Profibus-PA komunikacija, realizirana z Exi napajalniki ali z barierami v coni 1
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1507.04.05
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
območij (npr. 0-5bar /4-20mA) več podatkov
Rezultati študije:
Prednosti procesnih vodil odpadejo I/O moduli enostavnejše projektiranje enostavnejša izvedba programske opreme zveznim merilnikom ni potrebno nastavljati merilnih
območij (npr. 0-5bar /4-20mA) več podatkov
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1607.04.05
FuRIOS: primerjalna študija med procesnim vodilom in RIO
Rezultati študije:
Prednosti RIO cenejša obdelava on/off signalov (končna stikala,
krmiljenje on/off ventilov) tudi RIO omogočajo digitalno komunikacijo z
analognimi procesnimi elementi - HART večja razpoložljivost procesnih elementov z
analognimi signali napram s procesnimi vodili višji nivo zahtevane varnosti celotnega sistema (SIL
– Safety Integrity Level po IEC 61508)
Rezultati študije:
Prednosti RIO cenejša obdelava on/off signalov (končna stikala,
krmiljenje on/off ventilov) tudi RIO omogočajo digitalno komunikacijo z
analognimi procesnimi elementi - HART večja razpoložljivost procesnih elementov z
analognimi signali napram s procesnimi vodili višji nivo zahtevane varnosti celotnega sistema (SIL
– Safety Integrity Level po IEC 61508)
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1707.04.05
®
PROCESS FIELD BUSIntegracija različnih komunikacij
Krmilnik
Segmentcoupler
Remote I/O
PROFIBUS-PA
4 - 20 mA naprave
HART naprave
Ethernet TCP/IP
Profibus DP
Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju
AIG 2005
Stran 1807.04.05
Povezava procesnega elementa veksplozijsko ogroženem okolju
Janez Kokalj, univ.dipl.inž.ELSING Inženiring, d.o.o. Ljubljana