Feltbuss-topologier Fieldbus Foundation & Profibus PA

Transkript

1 Feltbuss-topologier Fieldbus Foundation & Profibus PA Einar S. Huse Sivilingeniør / Markedsansvarlig NOREX AS Presentasjon for: IFEA 20. september 2012

2 Hva er feltbuss? 2-leder kommunikasjonsteknologi for instrumenter 31.25kb/s, dvs. relativ langsom 32 unike adresser per segment Instrumentene blir tilført power fra bussen Opp til 1900 meter kommunikasjonslengde kan forlenges med repeatere kun 1000 meter i eksplosivt område ved bruk av FISCO I henhold til IEC Physical Layer standard

3 Sammenlignet med 4-20mA 4-20mA fieldbus Power Supply Power Supply Input card Input card (In control system) I en 4-20mA krets er powersupply, feltinstrument og IO-kort koblet i serie. I et Feltbussystem er poweret, feltinstrumentene og IO-kortet koblet i parallel.

4 Fordeler med feltbuss Bedre diagnostikk Sanntids oppdatert informasjon fra instrumenter Statistikk over transmisjonsforhold pr. segment Flere variable fra hvert instrumenter Målenøyaktighet Ingen avvik, måleverdiene er digitalisert i instrumentet Fleksibel og enkel oppkobling Instrumentene kan kobles fritt i segmentet Enklere design og dokumentasjon Stor tilgjengelighet av godkjente instrumenter In-loop kontroll Muligheter for kommunikasjon mellom instrumenter

5 Feltbuss definisjoner Host Card / IO-kort Linking Device / Segment Coupler Control Room T Power Supply / Conditioner Diagnostic Tools Field T Trunk / Hovedkabel Spur / Droppkabel Segment Terminator Conditioned Power Supply Host/IO-kort/Segmentkobler Device Coupler/Koblingsblokk Segment

6 Feltbuss - Elektrisk diagram Conditioned Power Supply Power Conditioner Near-End Terminator Fieldbus Devices Far-End Terminator 9-32V + - Signal Isolation Inductors H1 Interface (DCS) 100 W T 1 mf 100 W T 1 mf 1,900m max. Powersupply, IO-kort, instrumenter og terminatorer er alle koblet i parallel

7 «BEST PRACTISE» REDUNDANT POWER Sikrer tilgjengelighet ved feil på power Hot Swappable FLERKANALS POWER Reduserer behov for plass i koblingsskap 8 kanals redundant power dev./segment Integrert Diagnostic Module Lite footprint

8 «BEST PRACTISE» DIAGNOSTIC MODULE Diagnostikk fra instrumenter og segmentet gir uvurderlig informasjon om prosessen. Instrumentfeil, koblingsfeil, støyproblematikk, meldingskvalitet, historikk Integrert i kontrollsystemet Integrert diagnostikkmodul

9 Bedre diagnostikk - Redusert vedlikehold 35% 30% 35% Shell Global Solutions 25% 28% 20% 15% 20% 10% 5% 0% Routine check No Problem Calibration shift 6% 6% 4% Zero Off Plugged lines Failed 63% av vedlikeholdsarbeidet resulterte ikke i noen aksjoner: unødvendig ressursbruk

10 «BEST PRACTISE» CHICKEN FOOT TOPOLOGY Oversiktlig Kosteffektivt med færre Junction Boxes I anlegg med store avstander og få signaler benyttes flere koblingsblokker/ Junction Boxes Trunk JB Chicken Foot or Tree

11 Interconnects between spurs Junction box has to be drawn and documented Any wiring errors cost commissioning time

12 «BEST PRACTISE» KOBLINGSBLOKKER Plug&Play tilkobling Kortslutningsvern integrert Terminator integrert (opsjon) Statusindikasjon Robust. Passive komponenter

13 trunk Choice of junction box Use site standard suitable for environment standard instrument cable terminator spur

14 «BEST PRACTISE» 12 INSTRUMENTER PR. SEGMENT 12 instrumenter gir typisk en scan-tid på 1 sekund I designfase legges det inn minimum 2 spares Feltbussprotokollen har 32 adresser Design avhenger av instrumentplassering, systemintegritet, standardisering, tilgjengelighet

15 «BEST PRACTISE» OVERSPENNINGSVERN Overspenningsvern øker tilgjengeligheten til anlegget Alle aktive komponenter bør beskyttes; power, feltbussbarrierer, instrumenter Sjekk lynstatistikk i det aktuelle området!

16 Overspenningsvern Host Control Room T Power Supply / Conditioner Diagnostic Tools Field T

17 Feltbuss i Ex-område Sone 2 Non-Incendive (Ex nl) spurs FNICO: Fieldbus Non-Incendive Concept Sone 1 Fieldbus Barrier: Exe trunk / Exi spurs FISCO: Fieldbus Intrinsic Safety Concept DART: Exe trunk and spurs / Exd devices Spurs er IS Trunk og spurs er IS - Egensikre

18 18

19 19

20 Feltbussbarriere: Exe Trunk / Exi Spur «Vanlig» High Energy Power Typisk 500mA Ex e Trunk. Ikke «live workable» Feltbuss barriere med eventuelt overspenningsvern Ex i Spurs. Live workable FISCO eller Entity. 20

21 Eksempel på feltbussbarriere Pluggable trunk surge protector (optional) Live pluggable 6-spur Fieldbus Barrier modules Pluggable Terminator Trunk terminals Spur surge protector (optional) Trunk Terminal Assembly (TTA) housing Screwsecured, pluggable spur terminals

22 Egensikker feltbuss IS Power FISCO G.gr IIC: 140mA FISCO G.gr IIB: 280mA DART: 380 ma Ex i Trunk. «Live Workable» Enkle koblingsblokker Ex i Spurs. «Live Workable» FISCO / Entity. Strømtrekk pr.device Designfase 17 ma Instrument 13 ma Positioner 22 ma 22

23 Hvor mange tilkoblinger? Zone 1/Division 1 140mA available, typically 8 devices FISCO, IIC Gas Groups 280mA available, typically 12+ devices FISCO, IIB Gas Groups DART 360mA available, typically 16 devices

24 Kabler Fieldbus Foundation Cable Type and Description Type A: Multi or single-twisted-pair, individually shielded Type B: Multi-twisted-pair, with an overall shield Type C: Multi-twisted-pair, without a shield Type D: Multi-core, without twisted pairs with an overall shield Max Segment Length 1,900 m (6,232 ft) 1,200 m (3,936 ft) 400 m (1,312 ft) 200 m (656 ft)

25 Dokumentere Segmentet H1 Fieldbus Interface T 280 m 50 m 400 m 20 m T 120 m 20 m 60 m T = Terminator Total segmentlengde er begrenset til 1900m: Total Segment Length = Trunk + All Spurs In this example: Trunk = = 680m Spurs = = 270m Total Segment Length = = 950m I tillegg må det dokumenteres: Min. 9V pr.dev. Strømtrekk Merk: Segmentlengden for FISCO i er 1000m

26 Programvare for Segmentkalkulasjoner

27

28 Andre feltbuss-komponenter IO-bokser/Ventilkoblere Displayer Temperatur-multipleksere

29 SPØRSMÅL?