- Aree classificate possibili soluzioni. - Dalla pneumatica al Bus di campo

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1 Fieldbus Foundation Freedom to choose. Power to integrate - Aree classificate possibili soluzioni - Dalla pneumatica al Bus di campo

2 La pneumatica La pneumatica con lo standard 3-15 PSI VANTAGGI Idonea anche per zone con pericoli di esplosione (zona 0) E' consentita la manutenzione delle apparecchiature on-line. Grande energia trasportabile in zone con pericolo d esplosione (Valvole pneumatiche). SVANTAGGI Consumo continuo di energia Poca intelligenza per regolazioni complesse Richiede molto spazio nelle sale di controllo Richiede manutenzione continua ed impegnativa

3 L elettronica L elettronica con lo standard 4-20 ma VANTAGGI Consumi energetici minori rispetto alla tecnologia pneumatica Più intelligenza rispetto alla pneumatica Richiede spazi ridotti Manutenzione ridotta rispetto alla tecnologia pneumatica Costi ridotti SVANTAGGI Di base non idonea per zone con pericolo d esplosione Sensibile a disturbi di tipo EMC Richiedeva una nuova generazione di manutentori di tipo elettrici/elettronici

4 L elettronica protezione tipo Flameproof ovvero EEx d IEC - EN (EN 50018) VANTAGGI Idonea anche per zona 1 Molta energia a disposizione in zona EX SVANTAGGI Non permette la manutenzione sotto tensione Non idoneo per la zona 0 Installazione costosa Manutenzione costosa e onerosa

5 L elettronica Sicurezza Intrinseca EEx ia - EEx ib IEC - EN VANTAGGI Idonea anche per la ZONA 0 E' consentita la manutenzione delle apparecchiature in presenza di tensione Tecnica accettata ormai diffusa ovunque. Non è richiesto l utilizzo di cavi con requisiti speciali SVANTAGGI Bassa disponibilità di energia..

6 3-15 PSI - Un progetto semplice Regolatore da campo Alimentazione aria strumenti Zone 0/ PSI 3-15 PSI Trasmettitore

7 4-20 ma - Un progetto semplice Alimentazione elettrica Zona 2 Tecnica a 2 fili, 4-20 ma EEx- i Regolatore Tecnica a 2 fili, 4-20 ma EEx- i Zone 0/1 Alimentazione aria strumenti

8 Il protocollo HART/SMART La nascita di strumentazione da campo intelligente con microprocessori a bordo semplifica alcuni aspetti VANTAGGI Trasferimento di più variabili nello stesso doppino Parametrizzazione centralizzata anche da remoto SVANTAGGI Comunicazione lenta non idonea per processi

9 La prima comunicazione digitale HART Paralleli, tecnica a 2 fili, EEx- i Strumenti senza modulazione di corrente, fissi a 4 ma Barriera EEx-i, 4-20 ma trasparente HART da 1 a massimo Zone 0/1 5 strumenti Indicatore con comunicazione HART

10 4-20 ma HART- Un progetto semplice Regolatore Alimentazione elettrica Zona 2 Tecnica a 2 fili, 4-20 ma EEx- i Tecnica a 2 fili, 4-20 ma EEx- i Zone 0/1 Alimentazione aria strumenti RS-485 HART- Multiplexer

11 E nato il Bus di campo POWER REPEATER 70mA, 10,6 Vcc (ENTITY) 100 ma, 13 Vcc (FISCO) Host H1 in esecuzione EEx-i 31.25Kbit/S Terminatore H1 Segnali e comandi binari EEx-i Zone 0/1 H1 non alimentata Fino a 31 carichi 31.25Kbit/S

12 Valori teorici del bus H1 Lunghezza max. del cavo 1900 m Fino a 240 field devices indirizzabili 32 elementi in comunicazione per segmento Attraverso l utilizzo di repeaters possono essere messi in comunicazione fino a 240 partecipanti La limitazione di 8 o 12 field devices per segmento dovuta a: Tempo di ciclo Massimo numero di Function Blocks, che possono essere gestiti da un controller H1. Fino a 251 Byte per telegramma

13 I blocchi funzione Ogni dispositivo verrà descritto attraverso una serie di blocchi Resource Block (esattamente uno per device) transducer Block (minimo 1 per device) Function Block (minimo 1 per device)

14 Il Bus da campo Il garante di compatibilità e sviluppo futuro è l organizzazione e la norma internazionale VANTAGGI L intercoperabilita Velocità adeguata per la comunicazione di processo Gestione di numero elevato di strumenti Possibilita di diagnostica molto elevata Compressione dei costi e tempi Riduzione di ingegneria SVANTAGGI Nessuna ridondanza prevista In caso di guasto, perdita più di 1 strumento alla volta

15 Applicazioni in tecnica S.I. I miglioramenti per aumentare il numero di strumenti collegati ad un ramo (Trunk) e per aumentare la disponibilità impianto. ENTITY CONCEPT Simile alla tradizionale tecnica della sicurezza intrinseca, con relativa verifica dei parametri di sicurezza FISCO/FNICO CONCEPT Per semplificare l ingegneria e rendere più sicuro e flessibile è stato introdotto il concetto Fiscoed in concetto Fnico IBRIDA La combinazione della sicurezza intrinseca e la sicurezza aumentata, permette di portare più energia in campo.

16 Entity Model Host H1 non alimentata 31.25Kbit/S Power Repeater I.S. Entity 70 ma, 10,6 VDC Nr. 3 strumenti per segmento Zona 1 Segmento a sicurezza intrinseca Power Repeater fornisce l isolamento galvanico e l alimentazione al segmento Bassa energia disponibile sul Bus Basso numero di strumenti collegabili al BUS Richiesta verifica coordinamento elettrico FT

17 Fisco Model Fieldbus Intrinsically Safe Concept IEC EN TS Fissate alcune condizioni tecniche dei partecipanti all architettura del sistema (power supply, cavo, terminazioni, strumenti) Il sistema risulta automaticamente certificato Intrinsically Safe

18 Fisco Model Host H1 non alimentata 31.25Kbit/S Power Repeater I.S. FISCO 100 ma, 12,8 VDC Nr.5 strumenti per segmento Zone 1 Segmento a sicurezza intrinseca Power Repeater fornisce l isolamento galvanico e l alimentazione al segmento Non è richiesta la verifica di coordinamento elettrico per ciò che concerne i parametri di induttanza e capacità Maggior numero di strumenti collegabili al BUS FT

19 Fnico Model Fieldbus Non Incentive Concept IEC EN Come nel modello FISCO, fissate alcune condizioni tecniche dei partecipanti all architettura del sistema (power supply, cavo, terminazioni, strumenti) Il sistema risulta automaticamente certificato Intrinsically Safe

20 Fnico Model Installazione apparecchiature consentita in ZONA 2 se : - Power Repeater Certificato EEx na + Segment Protector (J(J-Box) Certificata EEx na[nl] - Field Devices Certificate EEx nl o EEx i Elevato numero di strumenti collegabili al BUS H1 Uscita H1 non alimentata Fino a 31 strumenti 31.25Kbit/s Power HUB 500 ma, 17 Vcc Nr. 16 strumenti per trunk Segment Protector 4/6/8/12 Spur Zone 2

21 Soluzione Ibrida EEx e + EEx i RAMO PRIMARIO (TRUNK) 32 Vcc, 1 A Zone 0/1 Dual Fault alarm Zona 1 1 -Linea con tecnologia EEx e, idonea alla Zona 1 tramite normali cavi CEI Alimentazione da Power Supply fino a 1A 32 Vcc -Lunghezza BUS H1 EEx e fino a 1900 m -Terminatore incorporato (selezionabile) -Nr. di strumenti collegabili al BUS fino a 31 in relazione all energia resa disponibile dal Power Supply RAMO SECONDARIO (SPUR) -Linea in tecnologia EEx ia IIC idonea alla Zona 0 -Modello FISCO od ENTITY supportato -Massima corrente 40mA per uscita -Protezione dal corto circuito su ogni ramo -Separazione galvanica -Rigenerazione segnale -Lunghezza massima 120m

22 Esempio tecnologia ibrida EEx e + EEx i Redundand FF Power Hub, Non IS Alim. ridondante H Kbit/sec non alim. Host 4 uscite ridondanti 29,5 Vcc - 0,5 A FF H1 segment I/O Remoto EEx e Spurs fino a Zone 1 EEx ia Fisco o Entity o misto

23 Soluzione Ibrida EEx e + EEx i VANTAGGI DEL MODELLO IBRIDO (1/2) Alimentazione ridondante del Trunk H1 Su di un Trunk ibrido (EEx e + EEx i) H1 fino a 1A / 32 Vcc è possibile connettere fino a 31 strumenti, idonei anche 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/Fnico dei FieldLink

24 Soluzione Ibrida EEx e + EEx 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 circuiti per ogni strumento Isolamento galvanico verso la rete dorsale (Trunk) Diagnostica base e avanzata dello singolo strumento e della rete Espansione semplice Manutenzione sotto tensione lato Spur Power Hub a bassa dissipazione tramite tecnologia con elementi passivi

25 System Overview 4 Hosts Redundant Power 4 redundant Hosts Fault Diagnostic Module 4 Trunks Redundant Power Fault Redundant Power Modules 4 Trunks

26 Il massimo della tecnologia: Oltre di eliminare i segnali analogici 4-20mA, risparmiare cablaggio, documentazione, pur mantenendo l affidabilità come la tecnica tradizionale, è possibile avere i controlli PID nei singoli strumenti in campo. E possibile creare regolazioni in cascata e avere dei LAS multipli, in modo da poter garantire la funzione attiva anche con il Host spento.

27 La diagnostica Hardware H1 Problemi tipici Dati di configurazione errati Dati con parametri errati Bustiming non sincronizzati Apparecchiatura diffettosa Terminazione Bus incorretta Posa cavi non idonea Qualità cavi insufficiente Problema di alimentazione Indirizzamento non univoco Cause logiche Visualizzazione ed elaborazione della diagnostica sul Host o su un Tool online, indipendente dal Host Cause fisiche La diagnostica è indispensabile per la chiarezza e sicurezza funzionale

28 La diagnostica Hardware H1 VANTAGGI del Advanced Diagnostic Module Monitoraggio continuo ed allarme molto prima del fuoriservizio Messa in marcia veloce Ottimizzazione dei parametri di comunicazione Ricerca guasto veloce tramite l oscilloscopio integrato Comunicazione con Host o PC

29 La diagnostica Hardware H1 VANTAGGI del Advanced Diagnostic Module ma il vantaggio piu importante e la possibilita di certificare le architetture e le topologie ( specialmente in fase di consena dell impianto ) usufruendo dei report generabili dal modulo di diagnostica avanzato - - ADM

30 La diagnostica Hardware H1 Messa in servizio veloce Controllo polarità Controllo polo a terra Controllo disturbi EMC (schermi) Controllo Jitter (terminazioni) Controllo indirizzamento univoco

31 La diagnostica Hardware H1 CONCLUSIONI Il modulo di diagnostica avanzata può scoprire problemi potenziali, molto prima del fuoriservizio della rete e conseguente arresto dell impianto, grazie alle funzionalità derivate dall oscilloscopio integrato. Avvisa l utilizzatore di un degrado di qualità del segnale di comunicazione per permettere un intervento di manutenzione predittivo con conseguenza che l impianto non si ferma all improvviso bensi dietro piano di manutenzione evitando mancate produzioni.

32 Tool di progettazione reti H1 GRATUIT O

33 Domande Sulbiate Paolo Cotugno Area Manager PA Tel Fax cell