Erste Geräte für Dart-Feldbus

Leistungsgrenzen überwunden

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29.06.2011 Feldbussegmente auch mit hohen Leistungen eigensicher mit Strom zu versorgen, ist die Besonderheit der Dart-Technik. Dadurch können an Netzwerke in Bereichen der Zone 1, Gasgruppe IIC mehr Geräte angeschlossen werden, und die Automatisierungsstruktur ist wesentlich vereinfacht. Mit den neuen Fieldconnex-Geräten ist der eigensichere Feldbus mit hoher Leistung nun reif für den Einsatz.

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Entscheider-Facts


Lösung für FF und Profibus PA

  • Der Dart-Feldbus ermöglicht es, Feldbussegmente eigensicher mit hoher Leistung zu versorgen. Das System eignet sich für Foundation Fieldbus H1 sowie Profibus PA und zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
  • größere Kabellängen möglich,
  • mehr Geräte am Busstrang,
  • gleiche Installationstechnik für das gesamte Feldbussegment,
  • Wartung bei laufendem Betrieb ohne Heißarbeitserlaubnis.

Zu den frühen Eigensicherheitslösungen gehören das Entity-Konzept und Fisco (Fieldbus Intrinsically Safe Concept). Diese gestatteten es Anwendern, mehrere Geräte an eine einzige Stromversorgung in einem Feldbussegment anzuschließen. Jedoch begrenzte die geringe verfügbare Leistung die Anzahl der Geräte pro Segment sowie die erreichbare Kabellänge. Dadurch waren Anwender gezwungen, komplexe Bustopologien mit vielen Verzweigungen zu entwerfen, wodurch die hohen Kosten für den Feldbus noch schwerer zu rechtfertigen waren. In der jüngeren Vergangenheit hat das High-Power-Trunk-Concept (HPTC) Anwendern die Möglichkeit einer sicheren Installation in explosionsgefährdeten Bereichen mit Speisung einer hohen Leistung in das Feldbussegment bei Aufrechterhaltung der Eigensicherheit am Geräteanschluss geboten. Dart-Feldbus ist der nächste Schritt in der Weiterentwicklung der Eigensicherheit.

Die Komponenten des Fieldconnex-Dart-Feldbusses liefern genügend Leistung, um so viele Geräte zu unterstützen, wie sie sonst in nicht explosionsgefährdeten Bereichen versorgt werden. Allerdings sind die Spur-Anschlüsse so ausgelegt, dass sie die heutigen Anforderungen an eigensichere Feldinstrumente erfüllen. Zu den Eigenschaften des Systems gehören die sichere Systemverfügbarkeit und die Senkung der Gesamtbetriebskosten.

Trotz schneller Abschaltung
hoch verfügbar

Der Dart-Feldbus nutzt einen neuen Ansatz für die Energiebegrenzung und ermöglicht eine erheblich höhere direkte Leistung. Wenn Energie freigesetzt wird, zum Beispiel beim Ziehen eines Steckers, wird der Stromkreis innerhalb von Mikrosekunden ausgeschaltet, bevor die Temperatur des Funkens hoch genug für eine Zündung ist. Da Funkenbildung immer nur vorübergehend auftritt, kehrt das System nach wenigen Millisekunden wieder in den Normalbetrieb zurück, wodurch die Feldbusfunktion hoch verfügbar bleibt. Instrumente und Leitsystem kommunizieren weiterhin, da diese Trennung so schnell erfolgt.

Die neuen Fieldconnex-Dart-Feldbuskomponenten sind nach IEC 60079-11 zertifiziert, der Norm für Eigensicherheit (Atex und IEC Ex). Dies vereinfacht die Genehmigung in praktisch allen Ländern.

Der Dart-Feldbus ist in Bezug auf Planung und Validierung ähnlich einfach wie das Fisco-Konzept. Dabei müssen lediglich drei Regeln beachtet werden:

  • Bis zu 1000 m Trunk-Kabel planen. Dies ist länger als bei den meisten Systemen erforderlich.
  • Nur Kabeltyp „A“ installieren. Bei diesem Kabeltyp handelt es sich um ein geschirmtes Twisted-Pair-Kabel, das häufig bei Feldbusinstallationen zum Einsatz kommt und wirkungsvoll vor Störsignalen schützt.
  • An dem Trunk nur Komponenten anschließen, die im Zertifikat aufgelistet sind, zum Beispiel Stromversorgung und Feldbuskoppler.

Damit ist das Segment geplant und der Explosionsschutz validiert. Die Anschlüsse für das Leitsystem und die Feldinstrumente entsprechen den üblichen Standards. Vorhandene Feldgeräte können so unverändert weiter eingesetzt werden.

Ein ebenfalls wichtiger Aspekt ist die Systemverfügbarkeit. Der Dart-Power-Hub besitzt zwei Power-Module pro Segment in redundanter Konfiguration. Diese werden in einer gesteuerten Lastverteilungskonfiguration betrieben, das heißt, sie liefern jeweils genau die Hälfte des Laststroms. Ein kleines Detail, das einen großen Unterschied ausmacht: Module werden bei ihrem optimalen Pegel betrieben, was zu geringerer Wärmeabgabe im Schaltschrank der Leitwarte führt. Denn in der Praxis hat sich immer wieder gezeigt, dass die Anzahl der Segmente pro Schaltschrank nicht durch den verfügbaren Platz, sondern durch die Wärmeabgabe im Schaltschrank begrenzt wird. So unterstützt die neue Lösung eine dichte Schaltschrankanordnung und senkt damit die Investitionskosten. Zusätzlich wird die Elektronik in ihrem optimalen Arbeitspunkt betrieben, was zu einer verlängerten Lebensdauer beiträgt.

Die Feldbuskoppler sind für die Installation in Zone 1 zertifiziert. Dadurch befindet sich der Verteiler nah an den Feldgeräten. Sie verfügen über Ausgänge mit Kurzschlussschutz, wodurch die übrigen Bauteile des Segments bei Wartungsarbeiten an einem Gerät unberührt bleiben. Selbst ein gelegentlicher Kurzschluss, der eintritt, wenn ein Instrument angeschlossen oder getrennt wird, wirkt sich nicht negativ auf den Anlagenbetrieb aus.

Große Kabellängen möglich

Die Technologie unterstützt Trunk-Kabellängen von bis zu 1.000 m. Zusätzlich sind Spur-Leitungen mit einer Länge bis 120 m zulässig. Dies ist erheblich mehr als bei reinen Fisco-Installationen, deren maximale Spur-Länge 60 m beträgt. Gleichzeitig erfordert der Dart-Feldbus die gleiche oder eine kleinere Installationsfläche im Schaltschrank der Leitwarte. Zudem kann das System bis zu 32 Geräte pro Segment unterstützen – das nach Feldbusregeln zulässige Maximum. Dies senkt die Kapitalkosten, da die Notwendigkeit einer aufwendigen Feldbusinfrastruktur entfällt. Die höhere Anzahl von Geräten pro Segment beseitigt das Problem, dass komplexe Netzwerktopologien mit vielen Untersegmenten errichtet werden müssen, von denen jedes einzelne ein eigenes Netzteil, einen eigenen Feldbusverteiler und eigene Barrieren benötigt. Und das alles ist in der gefährlichsten Gasgruppe IIC zulässig.

Fieldconnex Advanced Diagnostics hilft Anwendern beim Überwachen und Aufrechterhalten der Qualität der Feldbusinfrastruktur und bei der Sicherstellung der Systemverfügbarkeit. Letztere wird auch durch die redundante Stromversorgung erreicht. Zudem werden längere Wartungszyklen möglich. Die elektrische Infrastruktur lässt sich ohne Heißarbeitserlaubnis sicher warten. Und da der Feldbus als Feldbusinfrastruktur für vorhandene eigensichere Feldgeräte und Prozessleitsysteme ausgelegt ist, eignet er sich sowohl für Anlagen-Neubauten als auch zur Nachrüstung.

Heftausgabe: Juli 2011
Andreas Hennecke, Produkt-Marketing-Manager,Pepperl+Fuchs

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Andreas Hennecke, Produkt-Marketing-Manager,Pepperl+Fuchs
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