Explosionsschutz und Eigensicherheit - Pepperl+Fuchs
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Ausgabe 220716 06/2012<br />
Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Bustechnologie<br />
Einführung<br />
Technologie<br />
Durch LB/FB Remote I/O werden eigensichere Eingänge<br />
<strong>und</strong> Ausgänge von Sensoren <strong>und</strong> Aktoren verschiedenen<br />
Bussen zugeführt, die nachstehend genannt werden. Sie<br />
nehmen Signale von NAMUR-Initiatoren oder mechanischen<br />
Kontakten entgegen <strong>und</strong> steuern IS-Leistungsspulen<br />
oder sogar Leistungsrelais mit erhöhter Sicherheit sowie<br />
akustische Signalgeber <strong>und</strong> Alarm-LEDs an. Sie versorgen<br />
4 mA ... 20 mA Transmitter <strong>und</strong> nehmen Eingangssignale von<br />
20 mA Stromquellen oder Temperaturfühlern entgegen. Sie<br />
steuern außerdem I/P-Wandler <strong>und</strong> Proportionalventile sowie<br />
Positionsgeber an.<br />
In Remote I/O-Modulen kommen verschiedene<br />
Bustechnologien zum Einsatz, um mit dem Master-PLS, der<br />
SPS oder dem SCADA-System zu kommunizieren.<br />
Die beliebtesten sind<br />
• PROFIBUS, DP oder DP V1<br />
• MODBUS RTU<br />
• FOUNDATION Fieldbus<br />
• Ethernet per MODBUS TCP.<br />
Diese Busse setzen auf standardisierte Protokolle <strong>und</strong><br />
standardisierte Physical Layers. Bei den PROFIBUS- <strong>und</strong><br />
MODBUS-Protokollen kommt eine RS 485-Hardware<br />
zum Einsatz, während FOUNDATION Fieldbus mit einer<br />
Energieversorgung über den Bus arbeitet. MODBUS TCP<br />
setzt industrielle Ethernet-Technologien ein.<br />
Die Bustechnologie bietet gegenüber der konventionellen<br />
Technik folgende Vorteile:<br />
• Einsparungen bei Verdrahtung, technischer Projektierung<br />
<strong>und</strong> Montagekosten<br />
• Mehr Kontroll- <strong>und</strong> Diagnosefunktionen<br />
• Fernzugriff auf HART-Feldgeräte<br />
• Eignung für sichere <strong>und</strong> explosionsgefährdete Bereiche<br />
• Sorgt dank Red<strong>und</strong>anz für eine hohe Verfügbarkeit<br />
Die folgenden Abschnitte bieten einen kurzen Einblick in<br />
die einzelnen Protokolle <strong>und</strong> Hardwareplattformen. Weitere<br />
Einzelheiten sind in der Literatur zu finden.<br />
Zumutbare Änderungen aufgr<strong>und</strong> technischer Verbesserungen vorbehalten<br />
<strong>Pepperl+Fuchs</strong>-Gruppe<br />
USA: +1 330 486 0002 Germany: +49 621 776 2222<br />
www.pepperl-fuchs.com pa-info@us.pepperl-fuchs.com pa-info@de.pepperl-fuchs.com<br />
PROFIBUS DP<br />
Mit Recht kann der PROFIBUS von sich behaupten, mit mehr<br />
als 30 Millionen Busteilnehmern der international erfolgreichste<br />
Feldbus zu sein. Ein geschirmtes Twisted-Pair-Kabel<br />
kann mehrere h<strong>und</strong>ert Signale mit hoher Geschwindigkeit auf<br />
größere Entfernung übertragen.<br />
1,5 Mio. Bit/s 200 m<br />
500 kBit/s 400 m<br />
187,5 kBit/s 1000 m<br />
93,75 kBit/s 1200 m<br />
19,2 kBit/s 1200 m<br />
9,6 kBit/s 1200 m<br />
Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Tabelle 1 Verhältnis zwischen Übertragungsgeschwindigkeit <strong>und</strong><br />
Entfernung<br />
Es zeigt sich, dass sich die Entfernung mit der<br />
Übertragungsgeschwindigkeit ändert. Längere Strecken<br />
lassen sich mit Lichtleiterkabeln realisieren.<br />
Die RS 485-Hardwareleitung ist so aufgebaut, dass<br />
die Busteilnehmer parallel auf den Bus geschaltet<br />
werden. Am Anfang sowie am Ende der Leitung müssen<br />
Abschlusswiderstände an die Leitung angeschlossen<br />
werden. Diese müssen an eine 5-V-Quelle angelegt werden,<br />
die in der Regel vom ersten <strong>und</strong> letzten Teilnehmer des<br />
Busses zur Verfügung gestellt wird.<br />
Durch den Busabschluss werden Reflexionen verhindert, die<br />
die Binärsignale andernfalls stören <strong>und</strong> die Kommunikation<br />
sogar ganz unmöglich machen würden.<br />
Die RS 485-Architektur erlaubt keine Stichleitungen oder<br />
Chicken-Foot-Topologien, es sei denn, es werden Repeater<br />
am Anfang jedes Bussegments eingesetzt, um das Signal<br />
erneut zu generieren.<br />
Es dürfen nicht mehr als 3 bis 5 Repeater in Reihe geschaltet<br />
werden, um Zeitverzögerungen zu vermeiden, die eine<br />
Kommunikation ebenfalls unmöglich machen würden.<br />
Das PROFIBUS-Protokoll sieht 244 Bytes für Eingangs- <strong>und</strong><br />
244 Bytes für Ausgangsdaten vor. Es arbeitet nach dem<br />
Master-Slave-Prinzip, wobei der Master die Slaves der Reihe<br />
nach anspricht, um Daten mit ihnen auszutauschen.<br />
Ohne Repeater können maximal 32 Slaves mit dem Bus<br />
verb<strong>und</strong>en werden. Da ein Remote I/O-Modul bis zu<br />
80 analoge oder sogar 184 digitale Kanäle bietet, liegt die<br />
Zahl der Busteilnehmer häufig unter 32. Auf einer einzigen<br />
Busleitung ergeben sich dadurch aber immer noch etwa<br />
800 analoge oder 2000 Binärsignale bzw. Kombinationen aus<br />
beiden Signalvarianten.<br />
Insgesamt sorgen Hardware <strong>und</strong> Software gleichermaßen<br />
für einen sicheren Übertragungsweg für die Daten, sofern die<br />
Vorschriften für die Montage befolgt werden.<br />
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Singapore: +65 6779 9091<br />
pa-info@sg.pepperl-fuchs.com<br />
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Technologie<br />
Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Anwendungen<br />
<strong>Explosionsschutz</strong><br />
<strong>Eigensicherheit</strong><br />
Funktionale<br />
Sicherheit
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