18
ezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju AIG 2005 Stran 1 07.04.05 Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju Janez Kokalj, univ.dipl.inž. ELSING Inženiring, d.o.o. Ljubljana

Oblika protieksplozijske zaščite: “EExi – lastna varnost”

  • Upload
    adele

  • View
    81

  • Download
    0

Embed Size (px)

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 Presentation

Citation preview

Page 1: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 2: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 3: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 4: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 5: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju

AIG 2005

Stran 507.04.05

Dislociran sistem (RIO) - primer

Page 6: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 7: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 8: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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)

Page 9: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 10: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 11: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 12: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

Povezava procesnega elementa v eksplozijsko ogroženem okolju

AIG 2005

Stran 1207.04.05

Kateri način je najboljši?

realna arhitektura

H2

DI / DO

Page 13: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 14: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 15: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 16: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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)

Page 17: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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

Page 18: Oblika protieksplozijske zaščite:  “EExi – lastna varnost”

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