Leitsysteme mit CEAG Remote IO bieten mehr Energie für die Zone 1. Explosionsschutz und Anlagen Management

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1 Leitsysteme mit CEAG Remote IO bieten mehr Energie für die Zone 1 Explosionsschutz und Anlagen Management Rainer Hillebrand Dipl.Ing. / D.I.C

2 Themenübersicht Herausforderungen bei Installationen im Ex-Bereich Vorteile der Bustechnik mehr Energie in Zone 1 Wartung ohne Heißarbeitserlaubnis Folie 2

3 Herausforderungen der Kostendruck belastet Hersteller und Anwender Sicherheit und Zuverlässigkeit sind vorrangig neue Ideen führen zu verbesserten Lösungen bewährte Prinzipien in neuem Zusammenhang bringen den entscheidenden Fortschritt Betriebsmittel für den explosionsgefährdeten Bereich werden (fast) so einfach zu planen und zu bedienen wie solche für den sicheren Bereich Folie 3

4 Herausforderungen für Ex-Installationen Planungsingenieure stehen vor einem Dilemma: entweder sind die Betriebsmittel gekapselt oder anderweitig geschützt, so daß sie im laufenden Betrieb nicht zugänglich sind oder die Betriebsmittel sind eigensicher und unterliegen sehr strengen Leistungsbegrenzungen Beispiel druckfeste Kapselung Beispiel Fühlerkopfmeßumformer Folie 4

5 Vorteile der Bustechnik deutliche Einsparungen gegenüber der konventionellen Technik weniger Platzbedarf in der Warte durch Zone 1 Montage digitale Signalübertragung erhöht Genauigkeit schnelle Inbetriebnahme - ideal für Modernisierung gute Diagnosemöglichkeit im Betrieb Asset Management mit HART auf Profibus weltweit akzeptiert Folie 5

6 Struktur eines Profibusnetzes PLS DP/PA-Koppler PROFIBUS DP oder DPV1 LINK 1.5 Mbaud DP/PA Koppler 100 ma Ex-i kbd ZONE 1 Exe ZONE 1 ZONE 1 Exi Exi Exi kbaud analoge / digitale Sensoren, Transmitter, Ventile kbaud Folie 6

7 Remote IO Stationsaufbau 2 redundante Buskoppler bei Bedarf erweiterbar auf 48 steckbare Module TAG Nummern BUS 1 BUS 2 Servicebus Anordnung beliebig Gateway Profibus Modbus usw dp L, F ma p Folie 7

8 Eigensicherheit die Schutzart Eigensicherheit ist in der Meßtechnik, wegen des geringen Leistungsbedarfs weit verbreitet Eigensicherheit sorgt dafür, daß weder ein Funke noch eine heiße Oberfläche im Fehlerfall eine explosive Atmosphäre zünden kann. Jedoch erfordert die Eigensicherheit die Beachtung einer Reihe von Parametern oft ist mehr Energie gewünscht, als die Eigensicherheit bieten kann Folie 8

9 Wartung ohne Heißarbeitserlaubnis Stromkreise in erhöhter Sicherheit mit dem sicheren Bereich verbinden Stromkreise waren früher unter Spannung unzugänglich ein neuer Steckverbinder beseitigt die Hindernisse für diese Art der Anwendung Schritt 2 Schritt 1 Stecker ziehen Funken gelöscht Schritt 3 drehen und ziehen Folie 9

10 steckbar druckfest - Remote IO Folie 10

11 Vorteile der druckfesten Steckverbindung Steckmodule liefern mehr Energie, als die Eigensicherheit bieten kann druckfeste Module schalten 30W (Ex-d Ventile) Module mit eigensicheren oder Kreisen erhöhter Sicherheit können nebeneinander plaziert werden 230V unter Spannung steckbar Eigensicherheit nur für traditonelle Feldstromkreise benötigt geeignet für Anlagenmodernisierung Folie 12

12 CEAG Remote I/O in Zone 1 Station mit 10 Steckplätzen FB Buskoppler Netzteil VGB4 Ex-e Bus- und Netzanschluß Module einkanalig kombiniert mit mehrkanalig Netzfilter Exe Klemmen gesondert abgedeckt Verschraubungen Schirmschiene Folie 13

13 Praktisches Beispiel - Kombination der Ex-Schutz Methoden Buslinien - erhöhte Sicherheit Ex-e Netz 24 VDC oder 230VAC - Ex-e Bei laufendem Betrieb durch Plexiglas geschützt Eigensichere Stromkreise jederzeit zugänglich Folie 14

14 Praktisches Beispiel - Kombination der Ex-Schutz Methoden Ex-e Anschlüsse nur zugänglich im spannungslosen Zustand oder mit Heißerbeitserlaubnis kein Problem in der Praxis, da hieran selten gearbeitet werden muß alternativ exlink Steckverbinder Folie 15

15 CEAG Remote I/O Zone 1, Zone 2, MSR Raum Remote I/O steckbar in in allen Bereichen Ex-gefährdeter Anlagen einkanalig, hoch verfügbar plus 8 - kan.. Binäreingänge NAMUR, 24V 8 - kan.. Binärausgänge für Magnetventile 8 - kan.. Relaisausgänge für Exd Ventile 4 - kan. Analogeingänge 4 - kan. Analogausgänge 4 - kan. Temperatureingänge Profibus + Modbus Anwendungen galvanische Gruppentrennung Folie 16

16 Praktische Beispiele - Vorteile Vorher Konventionelle Verdrahtung mit Einzeldrähten pro Loop Nachher Busverdrahtung mit einer einzigen verdrillten Doppelleitung pro Profibuslinie vorher nachher Folie 17

17 Weitere Überlegungen Forderungen an moderne Installationen: PLS Verbindungen zum Ex-Bereich sollen so einfach zu handhaben sein, wie die außerhalb der Zone 1 Wegfall der Heißarbeitserlaubnis keine Energiebegrenzung für Feldgeräte offen für alle Arten der Signalübertragung bestmögliche Störfestigkeit Nutzung von Standardelektronik Folie 18

18 Eigensichere Busse 6 Geräte pro Bus wegen der Eigensicherheit 100 Busse für 600 Feldgeräte 100 Busanschaltungen begrenzte Busausdehnung PLS PA / FF Master 100 ma Ex-i 1000 m Linie Exi box 30m Stich kbaud Linien- und Baumstruktur Folie 19

19 Extra Energie und Kurzschlußschutz Feldbusbarriere Kurzschlußschutz verbindet sorgt dafür, den daß Feldbus eine Störung in erhöhter eines Gerätes Sicherheit andere mit 4 Stichleitungen eigensicheren nicht Stichleitungen beeinflußt PLS die zusätzliche Stichleitungen Hilfsenergie sind galvanisch vermeidet vom Spannungsabfälle Hauptbus getrennt PA / FF Master 0,4-1 A Ex-e Barriere 24V 230V ZONE Folie 20

20 Feldbusbarriere mit ONLINE Stecker ExHub Feldbusbarriere mit Steckverbinder für den Ex-e Bus T-Verteiler erlaubt ONLINE Tausch der ExHub Multibarriere Folie 21

21 Foundation Fieldbus Netzwerk 1.5 Mbaud PLS Ethernet PROFIBUS DP Foundation Fieldbus Karte Power conditioner 2 x Ex-e kbaud 6 Geräte pro Ex Hub (6x15+20mA) - > 16 pro Bus Exe ZONE 1 ZONE 1 EP7201 EP7201 EP7201 Exi Exe Exi Exe analog / digital Sensoren, Transmitter, Ventile auch HART 60m 30m Folie 22

22 Multifunktionsklemme braucht keine Heißarbeitserlaubnis Absicherung von Exd Ventilen, Signallampen, Hupen etc, Diodenentkopplung für Versorgungsstromkreise einfaches ODER-Glied sichtbare Stromkreistrennung Relaisschalter Busabschluß, Strombegrenzung, OK Folie 23

23 Zusammenfassung Stecktechnik vereinfacht das Engineering Wartung für Zone 1 Ausrüstung erleichtert bewährte Prinzipien und Methoden Kombination der Ex-Schutzarten - Kostensenkung erhöhte Sicherheit einfach wie Eigensicherheit mehr Energie für Feldgeräte Folie 24

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