4 Remote I/O. Remote I/O System IS1

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1 4 Remote I/O Remote I/O System IS1 Mit IS1 präsentieren wir die zweite Generation von Remote I/O Systemen mit eigensicheren Ein- und Ausgängen E00 IS1 ist außergewöhnlich einfach anzuwenden: Ein CPU & Power Modul und mehrere Input/Output Module werden auf die BusRail (35 mm DIN Schiene) geschnappt. Das einzigartige, speziell für explosionsgefährdete Bereiche entwickelte Stromversorgungskonzept PowerBus macht die Planung des Systems so einfach wie bei normalen industriellen I/O Systemen. IS1 ist besonders flexibel: Einsetzbar für kleine und große Signalmengen mit der Möglichkeit, Feldstationen in der Zone 1 / Division 1 oder Zone 2 / Division 2 zu installieren. Die Aufstellung in Schalträumen ist ebenso möglich. Ein eigensicherer Feldbus in Kupferleiter- oder Lichtwellenleiter- Technik verbindet Feldstationen in Zone 1 / Division 1 mit den Automatisierungsgeräten. Modulares Remote I/O System für 35 mm DIN-Schienen- Montage Installation in Zone 1 / Division 1 oder Zone 2 / Division 2 Zone 21 und Zone 22 Sicheren Bereich Ein- und Ausgänge eigensicher Ex ia IIC oder Ex e oder Ex na/nl Feldbus-Kommunikation: Modbus RTU, Profibus DP V0 und DP V1 HART Hot swap für alle Module Redundanter interner Systembus Vollredundanz (viele Leitsysteme) oder Leitungsredundanz (alle Leitsysteme) Option ServiceBus zur Parametrierung, Fehlerdiagnose und für HART Kommunikation Anschluss an HART Management Systemen über DTM oder EDD HART Eingangs- und Ausgangs-Module für Messumformer und Stellungsregler Einfachste Projektierung durch PowerBus und BusRail Feldgehäuse in vielen Ausführungen, frei projektierbar IS1 ist enorm wirtschaftlich: Module mit 8 oder 16 Eingängen senken den Preis je Signal. Der optionale ServiceBus in Verbindung mit der Software "I.S. Wizard" verkürzt die Zeit für Inbetriebnahme und Fehlersuche. 4/2Zonen 1 & 2, 21 & 22

2 Remote I/O Buslösungen mit Remote I/O; Neuheiten 4 Buslösungen mit Remote I/O 11208E01 Neuheiten Funktionale Sicherheit (DIN EN 61508) Zum Einsatz in Regelkreisen mit SIL 1 Anforderung Anlagen-AUS Funktion (Digital Ausgänge) für SIL 2 Anwendungen Prüfbericht von unabhängigem Testlabor (EXIDA) Feldbus-Trennübertrager LWL 9186/ Zur Installation in Zone 1 Stromversorgung in Ex e Technik Aufbau von optischen Ringen möglich Für Servicebus und Profibus DP bis 1,5 Mbit/s Integrierte Diagnosefunktion der Glasfaserstrecke mit Warn- und Ausfallmeldung HART Neuer Kommunikations-DTM für FDT-Frame Applikationen unterstützt u.a. automatische Topologie-Generierung und Identification & Maintance Funtionen Kommunikations-EDD für Siemens PDM verfügbar Betrieb von Emerson AMS mit DP V1 HART oder Ethernet-Profibus-Interface Anschluss von Yokogawa PRM (ab V ) über Servicebus Übertragung der HART Prozessvariable PV1 und Nebenvariablen PV2, PV3, PV4 über DP V1 HART und DP V0 (zyklischer Datenaustausch) Schiffszulassungen Zertifiziert bei DNV (Det Norske Veritas, Zertifikat A-8543) zum Einsatz auf Schiffen Installation von IS1 Feldstationen auch open-deck möglich Zertifizierung nach GL (Germanischer Lloyd) in Vorbereitung Weltweite Bescheinigungen Zulassungen für USA nach FM zum Einsatz von IS1 in Class 1, Division 1 und Division 2 Kanada (CSA) IECEx-Zulassung ATEX Bescheinigung zur Installation in den staubexplosionsgefährdeten Bereichen der Zone 21 und Zone 22 Neue I/O-Module optimiert für Nicht-Ex und Zone 2 Anwendungen Standardfunktionen Analog-Eingang HART, Analog-Ausgang HART, Digital-Eingang (NAMUR und 24 V) sowie Digital-Ausgang mit Nicht-Ex/Zone 2 Ein- bzw. Ausgängen verfügbar Anschluss von Zone 2 Geräten mit Ex na oder Ex nl Signalen Anschluss von Nicht-Ex Signalen Module sind mit Zone 1 Modulen beliebig auf der BusRail mischbar Typen 9461/ (AIMH); 9466/ (AOMH); 9470/ (DIM-NAMUR); 9470/ (DIM-V) und 9477/ (DOM-Relais) 4/3

3 4 Remote I/O Systembeschreibung; Ausbau einer Feldstation; Interner Bus Systembeschreibung Mit dem System IS1 steht ein modernes, kostengünstiges und flexibles Remote I/O-System zur Verfügung, das mit seinen eigensicheren Ein- und Ausgängen zur direkten Installation in Ex-Bereichen geeignet ist. Das einheitliche Systemkonzept ermöglicht die Installation in Zone 1 / Division 1, Zone 2 / Division 2, Zone 21, Zone 22 und im sicheren Bereich. Eingänge und Ausgänge sind optimiert für die in der Verfahrenstechnik eingesetzten Sensoren und Aktoren E01 Die Integration unterschiedlicher Feldbusse erlaubt die digitale Kommunikation mit vielen Automatisierungssystemen (SPS, PLS, PC). IS1 besteht aus 3 Komponenten: BusRail für den internen Bus und die Stromversorgung der I/O Module (PowerBus) CPU & Power Module für die Feldbus-Kommunikation und Stromversorgung I/O Module für die Ein- und Ausgabe von Prozess-Signalen Ein umfangreiches Spektrum unterschiedlichster Feldgehäuse ermöglicht die Anpassung an die "mechanischen" Gegebenheiten einer Anwendung. Ausbau einer Feldstation Die I/O Module haben 4, 6, 8 oder 16 Kanäle und können an jeden beliebigen Platz der BusRail gesteckt werden. Eine BusRail kann mechanisch auf mehrere Schienensegmente erteilt werden. Die einzelnen Segmente werden über ein Kabelverbunden. Die Anzahl der I/O Signale je Feldstation kann durch den eingesetzten Feldbus eingeschränkt sein E02 Interner Bus Über den internen Bus werden Daten zwischen dem CPU & Power Modul und den I/O Modulen ausgetauscht. Er ist Bestandteil der BusRail. Die I/O Module werden am internen Bus über den Steckplatz auf der BusRail adressiert, so dass eine Adresseinstellung nicht notwendig ist. Der interne Bus in der BusRail ist in allen Modulen redundant ausgeführt, so dass auch bei einem Fehler die Kommunikation zwischen den Modulen sichergestellt ist E01 4/4

4 Remote I/O Feldbus 4 Feldbus Der Feldbus stellt die Verbindung her zwischen CPU & Power Modul und dem Automatisierungs-System (SPS, PLS, PC). Über den Feldbus werden die Ein- und Ausgangsdaten zwischen den Feldstationen und den Automatisierungsgeräten ausgetauscht. Anschließbare Feldbusse: Profibus DP V0 und DP V1 HART, bis 1,5 MBit / s Modbus RTU, bis 38,4 kbit / s Je nach Funktionalität des Feldbusses werden folgende Funktionen unterstützt: IS1 Feldstation konfigurieren oder Konfiguration rücklesen Module mit Parametern laden Ein- und Ausgabedaten lesen und schreiben Alarme und Diagnosedaten einer Feldstation lesen HART Kommandos von/zu Feldgeräten übertragen, HART Prozesswert (PV1) und Nebenvariable (PV2, PV3, PV4) lesen Für Feldstationen in Zone 1 oder Division 1 wird der Feldbus eigensicher betrieben. Ein Feldbus-Trennübertrager stellt dabei die Eigensicherheit eines Feldbus-Segments sicher. Mehrere Feldbus-Trennübertrager lassen sich als Repeater an den nicht eigensicheren Feldbus anschließen. Folgende Ausführungen können wahlweise eingesetzt werden: Für Kupferkabel: Feldbus-Trennübertrager RS 485 (bis 200 m bei 1,5 MBit / s) Für Lichtwellenleiter: Feldbus-Trennübertrager LWL (bis 2000 m bei 1,5 MBit / s) An ein eigensicheres RS 485-IS Segment können maximal 31 Feldstationen angeschlossen werden (Zone 1 / Division 1). An ein eigensicheres RS 485 Ex i Segment können maximal 10 Feldstationen angeschlossen werden (Zone 1 / Division 1). An den nicht eigensicheren RS 485 Feldbus können maximal 32 Geräte (SPS, Feldbus-Trennübertrager, Feldstationen) angeschlossen werden (Zone 2 / Division 2 oder Sicherer Bereich). Die Anzahl adressierbarer Feldstationen ist vom Feldbusprotokoll abhängig (z. B. bis 126 bei Profibus DP) E01 4/5

5 4 Remote I/O Service Bus Service Bus Das CPU & Power Modul verfügt neben dem Feldbus-Anschluss zusätzlich über eine Schnittstelle für den ServiceBus. Der ServiceBus ist an einen PC angeschlossen. Bis zu 128 Feldstationen können über den ServiceBus miteinander vernetzt werden. Das Netz ist so aufgebaut, dass auch bei Ausfall einer Feldstation die Datenübertragung von und zu den übrigen Feldstationen gesichert ist Bei Einsatz in Zone 1 / Division 1 werden die Daten über ein gemeinsames Kabel in den sicheren Bereich übertragen. Der sich im sicheren Bereich befindende Feldbus-Trennübertrager dient als Schnittstelle zwischen RS 485 Ex i und RS 232 / RS 485 Signalen. Zusätzlich kann der ServiceBus dazu benutzt werden, HART Kommandos von und zu HART Feldgeräten zu übertragen. Damit besteht die Möglichkeit, an zentraler Stelle HART Feldgeräte zu parametrieren, Diagnosedaten abzufragen und die entsprechende Datenbasis zu verwalten (siehe Abschnitt "HART") E01 4/6

6 Remote I/O Redundanz; Hot Swap 4 Redundanz Die hohe Systemverfügbarkeit, die für Anwendungen in der Prozessindustrie gefordert wird, ist durch ein bewährtes Redundanzkonzept sichergestellt. Unterschiedliche Redundanzstufen ermöglichen die Anpassung an die Verfügbarkeitsanforderungen des Anwenders: Redundanz der Feldbuskabel (Leitungsredundanz) Redundanz für CPU & Power Modul (Vollredundanz) Der interne Bus einer IS1 Feldstation ist immer redundant aufgebaut. Leitungsredundanz 09865E01 Vollredundanz Hot swap Alle Module des IS1 Systems sind während des Betriebs der Stationen austauschbar. Dies gilt auch für das Zone 1 CPU & Power Modul. Die I/O Module sind für den Anschluss der Feldkabel mit steckbaren Klemmen versehen, so dass bei einem Modulwechsel die Feldverdrahtung nicht gelöst werden muss. Beim Wechsel eines I/O Moduls werden vom CPU & PowerModul automatisch: Typ und Version des neuen I/O Moduls geprüft der aktuelle Parametersatz in das neue I/O Modul geladen das neue Modul gestartet 05858E01 Bei Einsatz des Profibus DP kann auch das CPU & Power Modul gewechselt werden: Nur die Feldbus-Adresse muss eingestellt werden Alle Konfigurationsdaten und Parameter für die Feldstation werden vom Master über den Profibus DP in das neue CPU & Power Modul geladen. 4/7

7 4 Remote I/O PC Software "IS Wizard" PC Software IS Wizard Das optionale Softwarepaket "IS Wizard" bietet dem Anwender umfangreiche Möglichkeiten, IS1 Systeme und Feldstationen schnell und einfach in Betrieb zu nehmen und instand zu halten. Über den ServiceBus lassen sich: Feldstationen konfigurieren Konfiguration rücklesen CPU & Power Modul und I/O Module parametrieren Eingänge lesen, Ausgänge beschreiben Diagnosedaten lesen und interpretieren für drei Ebenen: Feldstation, Modul, Signal Modulspezifische Informationen lesen (z. B. Modultyp, Modulrevision, Seriennummer) Ein vollständiger Test einer Feldstation kann ohne Feldbus durchgeführt werden. "IS Wizard" kann am ServiceBus auch gleichzeitig mit dem Feldbus betrieben werden (lesender Zugriff). "IS Wizard" gestattet das Betreiben von IS1 Feldstationen gemeinsam mit Vorortstationen VOS 200 an einem ServiceBus, so dass auch vorhandene Systeme VOS 200 mit IS1 Stationen erweitert werden können E01 4/8

8 Remote I/O HART 4 HART Für den Anschluss von HART Messumformern und Stellungsreglern stehen spezielle HART Input- und Output Module zur Verfügung. Der Prozesswert eines HART Feldgeräts wird immer analog mit den ma Signal übertragen. Außerdem können der Prozesswert (PV1) und die Nebenvariablen (PV2, PV3 und PV4) als Fließkommazahl (4 Byte IEEE floating point format) von den HART I/O Modulen gelesen und in den zyklischen Datenaustausch (Profibus DP V0) zum Automatisierungssystem übertragen werden. Für den Austausch von HART Kommandos zwischen einer Engineering Station (HART Management Software) verhält sich die IS1 Feldstation transparent. Die Übertragung der HART Kommandos erfolgt entweder: über den ServiceBus oder über den Profibus DP V1 HART 1 Am ServiceBus können die folgenden Software-Pakete betrieben werden (die Treiber sind integriert): Cornerstone von ASTEC AMS von Emerson Fieldcare von Endress + Hauser PDM von Siemens PRM von Yokogawa (ab PRM-Version ) FDM von Honeywell 2 Direkt am Profibus können betrieben werden: PDM von Siemens; hierfür ist eine EDD lieferbar AMS von Emerson (ab AMS-Version 6.1) alle auf FDT / DTM basierenden Software-Pakete, z.b. Pactware, Fieldcare von Endress + Hauser, u.a.; hierfür ist ein CommDTM für IS1 lieferbar (HART Gateway DTM). 3 Über ein Gateway und Ethernet können betrieben werden: AMS; hierfür ist das Ethernet-Profibus-Interface von Trebing & Himstedt erforderlich (z.b. xepi) andere Software-Pakete und Gateways mit Anschlussmöglichkeiten an Profibus DP V1 HART 4 Über den Controller eines Automatisierungssystems (SPS, PLS) und den Systembus können betrieben werden: PDM; hierfür sind routing-fähige Komponenten im Automatisierungs-System erforderlich; eine EDD ist lieferbar andere auf Anfrage 09869E01 4/9

9 4 Remote I/O Technische Daten Technische Daten Konstruktiver Aufbau Maße siehe Maßzeichnungen Werkstoff Modulgehäuse Polyamid 6GF BusRail Polyamid 6GF Brandfestigkeit Gehäuse HB (UL 94) Schutzart (IEC 60529) Module IP 30 Anschlüsse IP 20 Gewicht siehe Datenblätter der einzelnen Module Elektrischer Anschluss Feldbus RS 485 Sub-D Buchse 9-polig ServiceBus RS 485 Sub-D Buchse 9-polig Eingänge und Ausgänge (Feldsignale) EEx i Steckbare Klemmen 16 polig mit Arretierung 2,5 mm 2 EEx e Klemmen 4,0 mm 2 CPU & Power Modul Zone 2 / Division 2 Steckbare Schraubklemmen mit Arretierung 4,0 mm 2 Zone 1 / Division 1 EEx e Klemmen 4,0 mm 2 ; für Division 1 ist ein spezieller Sockel mit Anschluss für Conduit verfügbar Anzeige- und Bedienoberfläche Alle Module LED grün RUN und LED rot ERR CPU & Power Module LCD Anzeige mit 2 x 16 Zeichen und Bedientasten zusätzlich PC Software für I.S. Wizard Service Bus Explosionsschutz Feldstation Zone 1 E II 2 (1) G EEx ed ib [ia] IIC/IIB T4 Zone 2 E II 3 (2,1) G EEx na ib [ia] IIC/IIB T4 Module, siehe Datenblätter der einzelnen Module Eingänge und Ausgänge Feldbus Zone 1 PTB 04 ATEX 2089 E II 2 G SYST EEx ib IIC T4 (RS 485 Ex i; RS 485-IS) Galvanische Trennung Prüfspannung (AC) zwischen Hilfsenergie 1500V und Systemkomponenten zwischen Feldbus-/ ServiceBus-Schnittstelle und Systemkomponenten 9440/ V 9440/12 und 500V 9440/22 zwischen zwei Input / 500V Output Modulen zwischen Eingängen / 500V Ausgängen und Systemkomponenten zwischen zwei Bus- 500V Schnittstellen Die Eingänge bzw. Ausgänge eines I/O Moduls haben eine gemeinsame Minus-Leitung 4/10

10 Remote I/O Technische Daten; Blockschaltbild einer Feldstation 4 Technische Daten Einbaubedingungen Montageart auf 35 mm DIN Schiene NS 35/15 Einbaulage der Module waagrecht und senkrecht Montageort Zone 2 / Division 2, Zone 1 / Division 1 oder Zone 21, Zone 22 Schutzart Feldgehäuse für Installation im IP 20 sicheren Bereich für Installation in IP 54, geeignet für Zone 2 Zone 2 für Installation in IP 54, EEx e Zone 1 Umgebungsbedingungen Umgebungstemperatur Module C Feldstation ca C (projektierungsabhängig, keine direkte Sonneneinstrahlung) Lagerungstemperatur C Module Maximale relative Feuchte 95 % (keine Betauung) Vibration sinusförmig (IEC ) Schock halbsinusförmig (IEC ) Elektromagnetische Verträglichkeit geprüft nach folgenden Normen und Vorschriften Weitere Zulassungen 1 g im Frequenzbereich Hz 2 g im Frequenzbereich Hz 15 g (3 Schocks pro Achse und Richtung) EN (1998) IEC , NAMUR NE 21 Schiffszulassung Profibus Konformität Funktionale Sicherheit (SIL 1/2) Det Norske Veritas Profibus Nutzerorganisation e.v Exida A-8543 Siemens AG Prüfbericht Nr Prüfbericht Nr. STAHL 03/05-19 R001 Blockschaltbild einer Feldstation 09889E01 4/11

11 4 Remote I/O Projektierungsbeispiele Projektierungsbeispiele - Feldstationen im Gehäuse aus glasfaserverstärktem Polyesterharz Feldstation für Einsatz in Zone 1 Gehäuse 8146/ Material glasfaserverstärktes Polyesterharz Abmessungen 681,5 x 340,5 x 190 (Länge x Breite x Tiefe; Angaben in [mm]) Schutzart IP E00 Feldstation für Einsatz in Zone 1 Gehäuse 8146/ Material glasfaserverstärktes Polyesterharz Abmessungen 681,5 x 681,5 x 190 (Länge x Breite x Tiefe; Angaben in [mm]) Schutzart IP E00 Feldstation für Einsatz in Zone 2 Gehäuse 8146/ Material glasfaserverstärktes Polyesterharz Abmessungen 681,5 x 340,5 x 190 (Länge x Breite x Tiefe; Angaben in [mm]) Schutzart IP E00 4/12

12 Remote I/O Projektierungsbeispiele 4 Projektierungsbeispiele - Feldstationen im Gehäuse aus Stahlblech / Edelstahl Feldstation für Einsatz in Zone 1 Gehäuse 8125/ Material Edelstahl 1,4571 (V4A); Elektro-poliert Abmessungen 543,5 x 543,5 x 190 (Länge x Breite x Tiefe; Angaben in [mm]) Schutzart IP E00 Feldstation für Einsatz in Zone 1 Gehäuse 8125/ Material Edelstahl 1,4571 (V4A); Elektro-poliert Abmessungen 730 x 730 x 290 (Länge x Breite x Tiefe; Angaben in [mm]) Schutzart IP E00 Feldstation für Einsatz in Zone 2 Gehäuse kundenspezifisch Material Stahlblech oder Edelstahl Abmessungen z.b. 600 x 1000 x 300 (Länge x Breite x Tiefe; Angaben in [mm]) Schutzart IP 65 oder besser 09104E00 Änderungen der technischen Daten, Maße, Gewichte, Konstruktionen und der Liefermöglichkeiten bleiben vorbehalten. Die Abbildungen sind unverbindlich. 4/13