Fieldbus Foundation™
Freedom to choose. Power to integrate
Italia
FOUNDATIONTM Fieldbus
technology
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Relatore : Ettore Pirrone
Design Guidelines
Italia
• Calcolo e verifica di ogni segmento
• Approccio pratico “Worst Case”
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Design Guidelines
Italia
•
•
•
•
Analisi di Rischio
Espandibilità
Tempo di Ciclo
Caduta di tensione e Limitazione di
Corrente
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Design Guidelines
Italia
•
•
•
•
Analisi di Rischio
Espandibilità (Gestione dello Spare)
Tempo di Ciclo del Network H1
Caduta di tensione e Limitazione di
Corrente
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Analisi di Rischio
Italia
• Le tecniche più utilizzate
–
–
–
–
FMEA (Failure Mode Effect Analysis)
HAZOP (Hazard and Operability Study)
FTA (Fault Tree Analysis)
HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points)
• I risultati
– Identificazione del livello di rischio
– Attuazione delle strategie per limitare il Rischio a secondo del
livello
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Analisi di Rischio
Italia
• Ipotesi tipica di risultati
–
–
–
–
Rischio Alto (Livello 1 – Controllo)
Rischio Medio (Livello 2 – Controllo)
Rischio Basso (Livello 3 – Controllo)
Nessun Rischio (Livello 4 – Monitoraggio)
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Analisi di Rischio
Italia
• Rischio Alto (Livello 1 - Controllo)
– I devices di Livello 1 devono essere connessi su network H1
dedicati al controllo di loop di Livello 1.
– E’ possibile al massimo connettere due loop di livello 1 se i loop
sono indipendenti (ovvero i due loop non controllano lo stesso
equipment).
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Analisi di Rischio
Italia
• Rischio Medio (Livello 2 - Controllo)
– I devices di Livello 2 devono essere collegati a segmenti che
sono utilizzati solo per il controllo.
– Il segmento deve normalmente connettere i devices di 1 loop di
Livello 2.
– E’ possibile al massimo connettere due loop di livello 2 o un loop
di Livello 2 ed un loop di Livello 3 se i loop sono indipendenti
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Analisi di Rischio
Italia
• Rischio basso (Livello 3 - Controllo)
– I loop di Livello 3 possono essere collegati su segmenti FF per
un massimo di 4 loop.
– E’ possibile anche avere sullo stesso segmento un loop di Livello
3 ed un loop di Livello 2.
– I network a cui sono connessi loop di solo Livello 3 possono
anche contenere device di Livello 4 (monitoraggio).
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Analisi di Rischio
Italia
• Nessun Rischio (Livello 4 - Monitoraggio)
– I devices di Livello 4 possono essere installati su un network FF
fino al massimo numero possibile (16) con considerazioni legate
solo a limitazioni fisiche e/o di layout di impianto.
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Design Guidelines
Italia
•
•
•
•
Analisi di Rischio
Espandibilità
Tempo di Ciclo del Network H1
Caduta di tensione e Limitazione di
Corrente
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Espandibilità
Italia
• Considerazioni Teoriche/Pratiche
– Il segmento dovrebbe essere dimensionato per permettere il
25% di espandibilità
– Il segmento dovrebbe essere quindi in grado di poter gestire in
futuro l’aggiunta di 1 loop di controllo (cioè almeno 1
trasmettitore ed 1 elemento finale)
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Design Guidelines
Italia
•
•
•
•
Analisi di Rischio
Espandibilità (Gestione dello Spare)
Tempo di Ciclo
Caduta di tensione e Limitazione di
Corrente
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Tempo di Ciclo
Italia
• Considerazioni Teoriche
– Calcolare tempi di ciclo (device e loop di controllo)
• Considerazioni Pratiche
– Definendo un tempo di ciclo di un secondo otteniamo;
• Segmenti con loop di controllo: il limite è 12 devices (max 4 valvole)
– Definendo un tempo di ciclo di 0.5 secondi:
• Segmenti con loop di controllo: il limite è 6 devices (max 2 valvole)
– Definendo un tempo di ciclo di 0,25 secondi:
• Segmenti con loop di controllo: il limite è 3 devices (max 1 valvola)
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Tempo di Macrociclo 1° loop
Italia
240 ms
AI PID
30 30
msms
120
ms
AO
60
ms
CD Traffic
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Aggiunta del 2° Loop
Italia
270 ms
AI PID
AI
30 30 30
ms msms
AO
PID
120
ms
AO
60
ms
CD Traffic
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Design Guidelines
Italia
•
•
•
•
Analisi di Rischio
Espandibilità (Gestione dello Spare)
Tempo di Ciclo del Network H1
Caduta di tensione e Limitazione di
Corrente
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Tensioni e Correnti
Italia
• Considerazioni Teoriche
– Analisi del circuito per verificare la tensione disponibile ad ogni
device
• Considerazioni Pratiche
– Opportuno dimensionamento del Field Power Unit
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Layout di segmento
Italia
Junction
Box
“Bus con derivazioni”
Bassa Densità
“In catena”
NON Raccomandato
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
“Albero”
Alta Densità
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Soluzione Ibrida EEx e + EEx i
Italia
•
-Linea con tecnologia “EEx e”, idonea alla Zona 1
tramite normali cavi CEI 20-22
-Alimentazione da Power Supply fino a 1A – 32 Vcc
-Lunghezza BUS H1 “EEx 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
32 Vcc, 1 A
Zona 1
•
1
Zone 0/1
RAMO PRIMARIO (TRUNK)
RAMO SECONDARIO (SPUR)
-Linea in tecnologia “EEx ia IIC ” idonea alla Zona 0
-Modello FISCO od ENTITY supportato
-Massima corrente 40mA per uscita
-Protezione dal corto circuito su ogni ramo
-Separazione galvanica per garantire la sicurezza del
BUS
-Rigenerazione segnale
-Lunghezza massima 120m, senza terminatore
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Design Guidelines
Italia
• Teoria: Calcolo e verifica di ogni segmento
• Pratica: Approccio “Worst Case”
• Utilizzo di tools dedicati
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Tools di progettazione reti H1
Italia
http://www.r-stahl.com/products-and-systems/fieldbus-isbus.html
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Tools di progettazione reti H1
Italia
www.segmentchecker.com
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Tools di progettazione reti H1
Italia
www.emersonprocess.com
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
Engineering & Design Guideline AG-181
Italia
www.fieldbus.org
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005
GRAZIE
Italia
Fieldbus Foundation TM : Linee Guida di Progettazione
Copyright Fieldbus Foundation, February 2005