Fieldbus Foundation™
Freedom to choose. Power to integrate
Italia
Modello FISCO
A cura di: Erwin Malleier, Pepperl+Fuchs srl
Premessa
Italia
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.
ROMA 17-OTTOBRE-13- GIORNATA DI STUDIO
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Applicazioni in tecnica S.I.
Italia
Le possibilità seconda la norma IEC EN 60079 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
La combinazione della sicurezza intrinseca e la
sicurezza aumentata, permette di portare più
energia in campo.
DART TECNOLOGY
La nuova sicurezza intrinseca che permette di
portare più energia in campo.
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ENTITY
Italia
I dati elettrici di un sistema a sicurezza
intrinseca per il gruppo Gas IIC sono:
H1 non alimentata
31.25Kbit/S
Host
Power Repeater I.S. Entity
Zona 1
FT
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Fisco Model
Italia
Fieldbus Intrinsically
Safe Concept
IEC EN 60079-27
Fissate alcune condizioni tecniche dei partecipanti
all‘architettura del sistema (power supply, cavo,
terminazioni , strumenti)
Il sistema risulta automaticamente
certificato “Intrinsically Safe”
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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
ICC fino a 110 mA per Vcc = 14 V (Gruppo IIC)
Strumentazione
Cavo
R´:15 ... 150 ohm/km
L´: 0.4 ... 1 mH/km
C´: 80 ... 200 nF/km
Lunghezza del cavo fino a 1000m (Trunk+Spurs).
Lunghezza derivazioni fino a 30m (Spur)
Terminatori di linea
R = 90 ... 100 Ohm / C = 0 ... 2.2 µF
Induttanza e capacità trascurabile se
Li 10H / Ci  5nF
Fino a 10 strumenti
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Fisco Model
Italia
Fieldbus Intrinsically
Safe Concept
Un confronto ……..
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
9V
Up to 31
1200 m
Dart
22 V
360 mA
44
ohm/km
9V
Up to 16
1000 m
Fisco
12.8 V
100 mA
44
ohm/km
9V
Up to 10
863 m
Entity
10.6 V
70 mA
44
ohm/km
9V
Up to 6
519 m
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Fisco Model
Italia
I dati elettrici di un sistema a sicurezza
intrinseca per il gruppo Gas IIC sono:
H1 non alimentata
31.25Kbit/S
Host
Power Repeater I.S. FISCO
Zona 1
FT
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Fnico Model
Italia
Fieldbus Non Incentive
Concept
IEC EN 60079-27
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 60079-15 e sostituita dalla nuova protezione
Ex ic con il modello FISCO.
Il modello FNICO è quindi automaticamente obsoleto.
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Soluzione Ibrida Ex e + Ex i
Italia
•
32 Vcc, 1 A
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
Dual Fault
alarm
Zona 1 / 21
Zona 2 / 22
•
Zone 0/1/2
Zone 20/21/22
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
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Italia
Esempio tecnologia ibrida
Ex e + Ex i – Entity e Fisco
Alim. ridondante
Host
Redundand FF
Power Hub, Non IS
4 uscite
ridondanti
≤ 29,5 Vcc - 0,5 A
H1 31.25Kbit/sec non alim.
FF H1 segment
“Ex e”
Spurs fino a 120
Zone 1
I/O Remoto
“Ex ia”
Fisco o Entity
o misto
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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
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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
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Best Practice
Italia
Power-Hubs:
DART Ex-ib
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Freedom to choose. Power to integrate
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A cura di: Erwin Malleier, Pepperl+Fuchs srl
Premessa
Italia
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 ….
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Un semplice circuito
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Uq
POWER SUPPLY
CABLE
Ex ib IIC
LOAD
Tempo di spegnimento arco con tecnologia DART
5…10 µs
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Comportamento di un arco tipico
U, I, P
Italia
Fase
iniziale
Fase critica
IF
UF
Δi / Δt
PF
Durata arco tF: 5 µs…2 ms
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t
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Spegnimento arco con DART
U, I, P
Italia
Fase
Fase critica
iniziale
IF
UF
PF
t
Durata arco con DART tF ≤ 5 µs
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DART – Dati tecnici
Italia
Voltage Uout
DART Power
Power Pout
Cable length
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
2009-0
DART Power
ROMA 17-OTTOBRE-13- Slide
GIORNATA DI STUDIO
Andreas
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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
2009-0
ROMA 17-OTTOBRE-13- Slide
GIORNATA DI STUDIO
Andreas
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
DART: Intrinsically safe High-Power Trunk
Italia
General Purpose Area
Zone 2
Al Host
DART Power Supply
The Intrinsically safe High-Power Trunk
protected by DART®
DART Segment Protector
Intrinsically safe spurs
Ex ib IIC
Zone 1
ROMA 17-OTTOBRE-13- GIORNATA DI STUDIO
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Vantaggi
Italia
•
•
•
•
Interamente a sicurezza intrinseca
Manutenzione “a caldo” sotto tensione.
Facile da capire, facile da ingegerizzare
Utilizzo di strumenti standard a sicurezza
intrinseca
www.technology-dart.com
ROMA 17-OTTOBRE-13- GIORNATA DI STUDIO
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
GRAZIE
Italia
ROMA 17-OTTOBRE-13- GIORNATA DI STUDIO
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