Remote I/O & Feldbus Status und Zukunft Michael Hagen R. STAHL Schaltgeräte GmbH. 26. Jan 2005

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1 Remote I/O & Feldbus Status und Zukunft Michael Hagen R. STAHL Schaltgeräte GmbH 26. Jan 2005

2 Darüber will ich sprechen: Ethernet (proprietär) Cntrl I/O I/O I/O Bus IE Modbus Profibus DP Device/ControlNet FF H1 AS-Interface proprietär Modbus TCP Profinet Ethernet IP FF HSE proprietär LD: Linking Device GW: Gateway RIO: Remote I/O FPS: Feldbus Power Supply LD GW RIO Safe SPS usw. FPS Waage Drive mini RIO Classic H H H HART (70 % of smart 15 Mio installed) Profi PA FF H1 R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 2

3 IEC Feldbus: Anzahl Feldgeräte Feldbus Ex-Schutz trunk + spurs Spannung Strom für Feldgeräte Anzahl Feldgeräte (je 20 ma) ohne Ex-Schutz typ. 350 ma.. 1 A 16 (.. 32) eigensicher Ex ia IIC 12 V 70 ma 3,5 Ex ia IIB 13 V 140 ma 7 FISCO Ex ia IIC 12 V 120 ma 6 FISCO Ex ia IIB 13 V 260 ma 13 FNICO Ex nl IIC 12 V 180 ma 9 FNICO Ex nl IIB 13 V 320 ma 16 nicht eigensicher Ex e + Ex ia IIC typ. 350 ma.. 1 A 16 (.. 32) Ex n + Ex nl IIC typ. 350 ma.. 1 A 16 (.. 32) R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 3

4 Feldbus als Remote I/O? R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 4

5 Feldbus als Remote I/O? R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 5

6 Remote I/O Kriterium Bus (nach oben) Classic I/O HART Bus Redundanz Configuration im Run FDT / DTM Functional Safety H1, PA (nach unten) Realisierung Modbus, Profibus, ControlNet,... Ethernet AI, AO, DI, DO, Temp, F ServiceBus DP V1 Nebenvariable (PV1.. PV4) Medien-Redundanz proprietäre Redundanz Profibus DP Slave Redundanz (PNO) für Station, Modul, Signal ComDTM, DTM für Konfig./Diagnose SIL1, SIL2 (, SIL3) Erfüllung R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 6

7 Remote I/O R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 7

8 Remote I/O & Feldbus im Vergleich Investition International Ex-Schutz Übertragungsgeschwindigkeit Diagnose, Alarme, Events Control in Feld Architektur Anzahl Busse Lichtwellenleiter Redundanz Abdeckung I/O s HART Integration Mischen Ex und nicht Ex Digitale Signale, Ex i, Ex d (5 W) Erweiterbarkeit zusätzliche Feldverteiler Stromversorgung Remote I/O Feldbus (H1, PA) vergleichbar hauptsächlich Europa Welt ja groß klein bfr. - gut sehr gut nein ja einfach komplexer klein groß ja nein ja nur Host + FPS > % < 25 %, steigend ja nein? ja nein? Ja low power gut bfr. nein sehr sinnvoll extra Kabel spez. Power Conditioner R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 8

9 Feldbus deckt < 20 % ab R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 9

10 Architektur: FF H1, Ex i, i, 120 Geräte H1 S20 H1 Controller H1 H1 ISB S2 Ex i S P Ex i ISB S1 Ex i S P Ex i 6 Ex i Geräte pro Segment (je 20 ma) ISB: IS barrier / isolator & repeater SP: spur protection S1..20: Feldbus- Segmente R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 10

11 Architektur: FF H1, Ex e i, i, 120 Geräte H1 S8 Controller H1 H1 H1 PC S1 Exe M B PS PC Ex i 16 Geräte pro Segment (je 20 ma) PS: Power Supply, für max 2 Segmente PC: Power Conditioner (H1 spezifisch) M B M B MB: Multi Barrier, 4 Ka S1..8: Feldbus-Segmente M B R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 11

12 Architektur: RIO & HART, Ex i, 120 Geräte Controller DP FTÜ Ex i FS1 FS2 Ex i Geräte je Station FTÜ: Feldbus- Trennübertrager FS1..3: RIO Feldstation (zusätzlich DI, DO u.a. anschließbar) FS R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 12

13 Fazit beide Technologien haben ihre Stärken und Schwächen statt sich gegenseitig zu bekämpfen, sollten sie sich verbünden R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 13

14 Ethernet goes field Ethernet (proprietär) Cntrl I/O I/O I/O Bus IE Modbus TCP Profinet Ethernet IP FF HSE proprietär LD GW RIO Safe SPS usw. FPS Waage Drive mini RIO R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 14

15 Ethernet goes field Variante 1a Ethernet (proprietär) Cntrl I/O I/O I/O Bus IE Ethernet RIO mini RIO LD GW FPS Classic H H H HART Profi PA FF H1 R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 15

16 Ethernet goes field Variante 1b Ethernet (proprietär) Cntrl I/O I/O I/O Bus Ethernet RIO mini RIO LD GW FPS Classic H H H HART Profi PA FF H1 R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 16

17 Bewertung eher ein offenes System mit klar definierten Schnittstellen, Funktionalitäten für Multi Vendor Umgebung HART auf Ethernet möglich (gibt es schon) Ethernet Längenbegrenzung und Ex-Schutz? R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 17

18 Topologie und Ex-Schutz 100Base-TX Kabel 2 TP Kabel (Cat. 5) Segmentlänge max 100 m Vollduplex möglich Cu 100 Base-FX 2 LWL (62,5 / 125 um) max 2000 m möglich Cu Ex-Schutz: - für Ethernet mit TP und RJ45? - für LWL erl. LWL LWL Cu R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 18

19 Beispiel R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 19

20 Ethernet goes field zusätzliche MöglichkeitenM Ethernet (proprietär) Cntrl I/O I/O I/O Bus IE Software download Experten Diagnose Hybridlösung - HART -... RIO mini RIO Ethernet LD GW FPS Classic H H H HART Profi PA FF H1 R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 20

21 Ethernet goes field: Variante 2 Ethernet (proprietär) Cntrl Ethernet Cntrl RIO LD GW mini RIO FPS Classic H H H HART Profi PA FF H1 R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 21

22 Bewertung eher eine Leitsystem-Komponente proprietäre Schnittstellen? System aus einer Hand HART OK weitere Möglichkeiten... R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 22

23 Beispiel Remote I/O Ethernet LWL Inst. in Zone 1 R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 23

24 Functional Safety mit SIL-Inseln Inseln Ethernet (proprietär) Cntrl I/O I/O I/O Bus IE Ethernet RIO GW Cntrl mini RIO FPS LD Classic H H H HART Profi PA FF H1 R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 24

25 Heute schon machbar: Beispiel... Ethernet (proprietär) Cntrl I/O I/O I/O Bus Bus Profibus DP FF H1 Zone 2, Zone 1 RIO: Remote I/O FPS: Feldbus Power Supply MB: Multi-Barrier U RIO I/O I/O Bus MB FPS MB Classic H H H HART FF H1 R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 25

26 ... und so könnte k das aussehen Zone 1 Feldbus Power Supply Feldbus Interface Feldgeräte Koppler Feldgeräte Koppler Feldgeräte Koppler Remote I/O R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 26

27 wireless??? Zone 1 Fieldbus Power Supply wireless Adapter Feldbus Interface Feldgeräte Koppler Feldgeräte Koppler Feldgeräte Koppler Remote I/O R. STAHL, Michael Hagen, 26. Jan 2005, Folie 27