Modello ENTITY Modello DART

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1 Fieldbus Foundation Freedom to choose. Power to integrate Italia Modello FISCO Modello ENTITY Modello DART A cura di: Erwin Malleier, Pepperl+Fuchs srl

2 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.

3 Applicazioni in tecnica S.I. Italia Le possibilità seconda la norma IEC EN sono multipli: 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.

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

5 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

6 Fisco Model Italia 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 I CC fino a 110 ma per Vcc = 14 V (Gruppo IIC) Strumentazione Induttanza e capacità trascurabile se Li 10µH / Ci 5nF Fino a 10 strumenti Cavo R : ohm/km L : mh/km C : nf/km Lunghezza del cavo fino a 1000m (Trunk+Spurs). Lunghezza derivazioni fino a 30m (Spur) Terminatori di linea R = Ohm / C = µf

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

8 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.

9 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

10 Italia 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

11 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

12 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

13 Italia Best Practice Power-Hubs: DART Ex-ib

14 Fieldbus Foundation Freedom to choose. Power to integrate Italia A cura di: Erwin Malleier, Pepperl+Fuchs srl

15 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. Dynamic Arc Recognition and Termination La nuova tecnologia DART permette di trasportare una grande quantità di energia elettrica in campo, a sicurezza intrinseca! Vedremo come.

16 Italia Un semplice circuito U q Ex ib IIC POWER SUPPLY CABLE LOAD Tempo di spegnimento arco con tecnologia DART 5 10 µs

17 Italia Comportamento di un arco tipico U, I, P Fase iniziale Fase critica I F Δi / Δt U F P F Durata arco t F : 5 µs 2 ms t

18 Italia Spegnimento arco con DART U, I, P Fase iniziale Fase critica I F U F P F t Durata arco con DART t F 5 µs

19 Italia DART Dati tecnici Voltage U out Power P out 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 DART Fieldbus DART Power

20 DART Fieldbus Italia 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

21 Italia DART: Intrinsically safe High-Power Trunk Al Host DART Power Supply General Purpose Area Zone 2 The Intrinsically safe High-Power Trunk protected by DART DART Segment Protector Intrinsically safe spurs Ex ib IIC Zone 1

22 Italia Vantaggi Interamente a sicurezza intrinseca Manutenzione a caldo sotto tensione. Facile da capire, facile da ingegerizzare Utilizzo di strumenti standard a sicurezza intrinseca

23 Italia 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

24 Italia Consorzio Fieldbus Foundation - Italia 2007 Fieldbus Foundation