Milano, 25 novembre 2015

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1 Milano, 25 novembre 2015 Gli atti dei convegni e più di contenuti su

2 Fieldbus Foundation Freedom to choose. Power to integrate Italia Tecnologia Foundation Fieldbus, completa conformità alle norme per aree Ex L'introduzione delle nuove norme IEC , approfondimenti e suggerimenti utili alla progettazione e revamping di impianti in area pericolosa A cura di Maurizio Callerio - R. Stahl

3 Definizione di Fieldbus Foundation La tecnologia Fieldbus-Foundation è leader mondiale nel protocollo digitale per l'automazione di processo. Offre agli utenti finali la libertà di scegliere prodotti per il controllo di processo interoperabili e vendor indipendent di tipo bestin-class. Integra sistemi di controllo, sottosistemi e dispositivi da campo di tutto l impianto. Ne risulta un miglioramento delle prestazioni degli impianti con migliori risultati di produzione, maggiore sicurezza ed aumento della qualità.

4 Architettura standard loop Fieldbus Alimentatori, in zona sicura (sala controllo) 9-32 v Segmento (collegati massimo 32 strumenti) Trunk, o dorsale, cavo FF principale Field barrier o scatola di derivazione (in zona 1 o 2) Spur o derivazione

5 Le tecnologie di protezione Categoria 1 (Zone 0 e 20) Ex-ia, sicurezza intrinseca, IEC / EN / CEI (protezione utilizzata di solito per gli Spurs interfaccia strumenti) Categoria 2 (Zone 1 e 21) Ex-ia, Ex-ib, sicurezza intrinseca, IEC / EN / CEI (poca energia a disposizione. Protezione che non permette di solito di realizzare reti con tanti strumenti sul doppino) Ex-e, sicurezza aumentata, IEC / EN / CEI

6 Applicazioni in tecnica S.I. Italia Le possibilità seconda la norma IEC EN sono molteplici: ENTITY CONCEPT FISCO CONCEPT Simile alla tradizionale tecnica della sicurezza intrinseca, con relativa verifica dei parametri di sicurezza Per semplificare l ingegneria e rendere più sicuro e flessibile è stato introdotto il concetto Fisco IBRIDO ENTITY/ FISCO DART TECNOLOGY La combinazione della sicurezza intrinseca e la sicurezza aumentata, permette di portare più energia in campo. La nuova sicurezza intrinseca che permette di portare più energia in campo.

7 Host ENTITY H1 non alimentata 31.25Kbit/S I dati elettrici di un sistema a sicurezza intrinseca per il gruppo Gas IIC sono: Power Repeater I.S. Entity Zona 1 FT

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

9 Host Fisco Model H1 non alimentata 31.25Kbit/S I dati elettrici di un sistema a sicurezza intrinseca per il gruppo Gas IIC sono: Power Repeater I.S. FISCO Zona 1 FT

10 Soluzione Ibrida Ex e + Ex i Italia 32 Vcc, 1 A Zona 1 / 21 Zona 2 / 22 Zone 0/1/2 Zone 20/21/22 Dual Fault alarm 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 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

11 Esempio tecnologia ibrida Ex e + Ex i Entity e Fisco Redundand FF Power Hub, Non IS Alim. ridondante Host 4 uscite ridondanti 29,5 Vcc - 0,5 A H Kbit/sec non alim. FF H1 segment I/O Remoto Ex e Spurs fino a 120 Zone 1 Ex ia Fisco o Entity o misto

12 Soluzione Ibrida Ex e + Ex i Italia 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

13 Soluzione Ibrida Ex e + Ex i Italia 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

14 Best Practice Power-Hubs: DART Ex-ib

15 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 Andreas Slide

16 Fisco Model Un confronto.. 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 m Dart 22 V 360 ma 44 ohm/ km 9 V Up to m Fisco 12.8 V 100 ma Entity 10.6 V 70 ma 44 ohm/ km 44 ohm/ km 9 V Up to m 9 V Up to m

17 Fieldbus Foundation Freedom to choose. Power to integrate

18 Zona 2 / 22 La zona 2 e 22 è la più grande zona in superficie con pericolo d esplosione La zona 2 e 22 permette di diminuire la sicurezza ad un livello «semplice» non perché il gas ed i polveri sono meno pericolosi, ma perché la loro presenza è meno probabile! Di conseguenza, apparecchiature per la zona 2 e 22 sono meno sofisticate e meno costose

19 Le tecnologie di protezione Categoria 3 (Zone 2 e 22) Ex-ia, Ex-ib, Ex-ic Ex-ic sicurezza intrinseca, IEC / EN / CEI (poca energia a disposizione. Protezione che non permette di solito a realizzare reti con tanti strumenti sul doppino) Ex-nA, sicurezza aumentata semplice, IEC / EN / CEI Ex-nL, sicurezza ad energia limitata, IEC / EN / CEI L edizione della norma EN :2009 elimina la protezione Ex-nL

20 Fnico Model Italia 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) FNICO è studiato per la protezione Ex nl che ora è stata eliminata dalla norma IEC EN e sostituita dalla nuova protezione Ex ic con il modello FISCO. Il modello FNICO è quindi automaticamente obsoleto.

21 Tipico layout di impianto per zona 2 power supply, output: 24V, 350mA per segment Manutenzione a caldo possibile su trunk e spurs Ex nl spurs Ex na trunk Control Room FIELD wiring hub con Protezione short-circuit (Ex na trunk, Ex nl spurs) Ex nl field devices FNICO or Entity Zone 2

22 principi base della Ex ic l idea è quella di inserire la sicurezza intrinseca nelle operazioni normali in cui prima non era inclusa si tratta di un estensione logica della Ex ia per Zona 0/20, Ex ib per Zona 1/21 ed ora Ex ic per Zona 2/22 manutenzione a caldo limitata alcuni criteri di fabbricazione sono richiesti al fine ottenere un ragionevole livello di integrità (regole della sicurezza intrinseca) Schermi Torcitura dei fili Distanze minime

23 comparazione Ex nl / Ex ic caratteristiche Ex nl Ex ic metodo di protezione limitazione di energia limitazione di energia zona di utilizzo accettabile zona 2 zona 2/22 metodo di origine Ex n (safe in normal operation) Ex I (intrinsic safety) riferimento di norma IEC EN CEI IEC EN CEI manutenzione a caldo si si cavi possono mantenere una struttura multi core con circuiti IS requisiti per la separazione dei terminali no 50mm dai circuiti IS nessuna distanza minima dai circuiti non IS si Nessuna distanza minima dai circuiti IS 50mm dai circuiti non IS

24 vantaggi dello standard Ex ic di manutenzione e di installazione tre più zone precise si possono applicare le regole del componente semplice apparecchi certificati come ia e ib possono essere usati nei sistemi ic sistemi ic possono accorparsi ad altri sistemi IS per quel che riguarda cavi multicore procedure di installazione, manutenzione e ispezione possono essere uniformate per tutti i circuiti IS delle tre zone

25 Svantaggi dello standard Ex ic alcune pratiche, prima effettuabili con Ex nl non lo sono più (la norma d installazione non indicava come bisognava fare le installazioni riguardante la protezione Ex-nL) solo apparecchi certificati IS possono essere connessi in un circuito Ex ic alimentatori montati in area sicura volti a fornire alimentazione ai circuiti Ex ic adesso devono adempiere allo standard IEC EN Ex nl era un sistema molto flessibile (perché non bene regolarmentata) Applicazione delle regole IS (problema con il Revamping) i circuiti Ex ic non possono condividere gli stessi multi-cavo dei circuiti non IS Ex ic non si allinea facilmente con lo standard Nord Americano nonincendive per Divisione 2 (vedi ora UL )

26 Il processo di migrazione Italia La migrazione da Ex nl a Ex ic introduce delle differenze di tipo tecnologico: Ex ic è ora parte del più globale standard Intrinsic Safety relativo ai sistemi di protezione Le regole per la costruzione degli apparecchi sono ora definiti dallo standard IS secondo le, IEC EN Le norme IEC EN relative alle distanze prese in considerazione Nuovi requisiti per il rating (non più dei 2/3 della potenza massima) Regole chiare per la separazione dei circuiti Ex ic e non IS (per es. tra i trunk Ex na e le connessioni spur Ex ic)

27 conclusioni La tecnica Foundation Fieldbus offre soluzioni per tutte le aree: Aree sicure, zone 2/22, 1/21 e 0/20 La protezione Ex ic è la nuova tecnica per le zone 2 e 22 Attenzione all eventuale Revamping da protezioni Ex-nL a Ex-ic La nuova tecnologia DART permette di trasportare più energia in aree pericolose fino alle zone 1 e 21 La tecnologia ibrida (Ex-e + Ex-i) è lo standard per applicazioni in zona 1 / 21 Il modello FISCO è ora applicato anche per le zone 2 e 22

28 GRAZIE Maurizio Callerio R. Stahl