Explosieveiligheid en PROFIBUS - PROFIBUS – PROFINET – IO-Link

Praktisch vervolg op: Studiedag
Explosieveiligheid en PROFIBUS
Leusden
Juni 2009
Leden van PROFIBUS & PROFINET Nederland
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
2
Wereldwijde presentie en support
25 Regionale PROFIBUS Associations (RPA) wereldwijd
z
36 Competence Centers (PICC) in 13 landen
10 Test Laboratoria (PITL) wereldwijd voor certificering testen
z
Beschermingsmethodieken
Belgium
RPA
PCC
Denmark
RPA
Finland
RPA
France
RPA
PCC
Great Britain
RPA
PCC
Germany
+ Austria
RPA
PCC, PTL
Ireland
RPA
Norway
RPA
Italy
RPA
Sweden
RPA
PCC
Switzerland
RPA
PCC
Netherlands
RPA
PCC, PTL
Fisco/Fnico
America
Afsluiting
Russia
RPA
China
RPA
PCC, PTL
Japan
RPA
PCC, PTL
PA en Ex
Forum
Poland
PCC
Slovakia
RPA
DP en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Czech Rep.
RPA
Korea
RPA
Brazil
RPA
USA
RPA
PCC, PTL
RPA = Regional PROFIBUS Association
S. Africa
RPA
Australia/
New Zealand
RPA
PICC = PROFIBUS Competence Center
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Asia
Explosieveiligheid
W- EU
Wat is een
veldbus?
E- EU
Inleiding
z
S.-E.-Asia
RPA
PCC
Thailand
RPA
PCC
PITL = PROFIBUS Test Laboratory
3
Programma
•
Wat is Atex
•
Wat is veiligheid
Inleiding
•
Temperatuurklasse/zones/gasgroepen
Wat is een
veldbus?
•
Beschermingsmethodieken
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
•
Ex-n
•
Ex-d, e en m
•
Ex-i (entiteitenmodel)
•
FISCO en FNICO noemen
•
Codering op instrumentatie plaatjes verzamelen)
•
Praktijk: (praktijk: typeplaatje lezen) en (praktijk: loop calculatie)
•
Wat is een veldbus
•
Inventariseren welke beschermingsmethodiek + DP of PA de zaal (eindgebruikers) toepassen
PA en Ex
•
Zone 2 en DP uitleggen op basis van model procesinstallatie (ook berekeningen en praktijk)
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
•
Zone 1 en DP uitleggen op basis van model procesinstallatie (ook berekeningen en praktijk)
•
Wat is Fisco en wat is Fnico
•
Zone 2 en PA uitleggen op basis van model procesinstallatie (ook berekeningen en praktijk)
•
Zone 1 en PA uitleggen op basis van model procesinstallatie (ook berekeningen maken op basis van
Fisco)
•
Welke beschermingsmethodiek hanteren verschillende bedrijven in de procesindustrie
•
Forum
DP en Ex
Fisco/Fnico
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
4
Wat is ATEX? Waarom ATEX?
ATEX = ATmosphères EXplosibles
Inleiding
Wat is een
veldbus?
en is feitelijk een veiligheidswetgeving voor de EU.
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
1988 Piper Alpha: 167 doden
Forum
gasexplosie
Afsluiting
stofexplosie
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
5
Wat is veiligheid?
Het voorkomen van:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
6
Voorwaarden voor een explosie
Hier geldt de branddriehoek:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Hoe ontstaan gevaarlijke situaties?
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Verladen van brandbare stoffen
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
7
Voorwaarden voor een explosie
Brandbare stof moet voldoende aanwezig zijn
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Vuistregel:
10 liter brandbare stof in een afgesloten ruimte van
ca. 100m3 vormt reeds een explosiegevaarlijke situatie
(6m x 6m x 3m)
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Realiseren we ons de
mogelijke gevolgen?
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
8
Stappenplan voor veiligheid
De beveiliging dient te geschieden in 3 stappen:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
1. Voorkom de vorming van een explosieve atmosfeer
2. Voorkom ontsteking van een explosieve atmosfeer
3. Verklein het effect van een explosie
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
9
Resultaat na stofexplosie
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
10
Ontstekingsbronnen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
„ Hete oppervlakken
„ Elektrische vonken
„ Mechanische slag en wrijving
„ Straling (optisch, elektromagnetisch en ioniserend)
„ Vlammen en hete gassen (exotherme reacties)
„ Adiabatische compressie
„ Blikseminslag
„ Elektrostatische ontladingen
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
11
Elektrostatische ontlading
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
12
Zone concept
Aanwezigheid
van explosiegevaarlijke
atmosfeer
Geen actieve
ontstekingsbron bij
Certificeringplicht voor
elektrische
apparaten
Apparaat
categorie
volgens
94/9/EC
Normaal bedrijf en fout
bij één
beschermingswijze of
bij het optreden van 2
onafhankelijke fouten
Ja
Categorie 1
Zone 20
Continue of
langdurig of
regelmatig
Zone 1
Af en toe
Normaal bedrijf en met
regelmatig optredende
storingen
Ja
Categorie 2
Niet waarschijnlijk
en slechts voor een
korte periode
Normaal bedrijf
Nee
(leveranciersverklaring)
Categorie 3
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Zone 0
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Zone 21
Zone 2
Zone 22
Forum
Afsluiting
Zonering is een plicht voor de plant eigenaar
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
13
Voorbeeld Zone indeling
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Verladingsstation voor brandbare stoffen
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
14
Explosie (materieel) groepen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Explosieveilig elektrisch materiaal is verdeeld in 2 groepen
Groep I
Groep II
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Elektrische apparatuur
voor mijnbouw
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Elektrische apparatuur
voor alle andere gevaarlijke
gebieden
PROFIBUS en explosieveiligheid
15
Gasgroepen
Inleiding
Gassen en dampen zijn onderverdeeld in gasgroepen
Wat is een
veldbus?
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
IIC (bijv. Waterstof)
Gevaar
Explosieveiligheid
IIB (bijv. Ethyleen)
IIA (bijv. Propaan)
I
(Methaan)
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Let op de schrijfwijze in specificaties:
“Zone IIC” is een regelmatig voorkomende fout!
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
16
Temperatuurklassen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Temperatuurklasse
van het elektrisch
materieel
Ontstekingstemperatuur
van het brandbare
materiaal
Hoogst toelaatbare
oppervlakte temperatuur
Beschermingsmethodieken
T1
> 450°C
450°C
DP en Ex
T2
> 300°C ≤ 450°C
300°C
Fisco/Fnico
T3
> 200°C ≤ 300°C
200°C
T4
> 135°C ≤ 200°C
135°C
T5
> 100°C ≤ 135°C
100°C
T6
> 85°C ≤ 100°C
85°C
Explosieveiligheid
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
17
Materieelgroep / temperatuurklasse
T1
Inleiding
Wat is een
veldbus?
T4
Acetaldehyde
Methaan
II A
Aceton
Butaan
Petroleum
Ammoniak
N-butylalcohol
Dieselolie
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Azijnzuur
Kerosine
Benzeen
Stookolie
Ethaan
Hexaan
Ethylacetaat
Benzine
T5
T6
Zwavelkoolstof
Ethylnitraat
Methanol
Propaan
Fisco/Fnico
Styreen
PA en Ex
Forum
T3
I
Explosieveiligheid
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
T2
Tolueen
II B
II C
Steenkoolgas
Ethyleen
Koolmonoxide
Propyleenoxide
Waterstof
Acetyleen
Zwavelwaterstof
Ethylether
*) 102°C Æ T6
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
18
Ontsteekenergie & ontsteektemperatuur
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Verschillende begrippen maar beide belangrijk!
Voorbeelden:
• waterstof, IIC, T1
Ontsteektemperatuur: 585°C
Min. Ontsteekenergie: 20 µJoule
• acetaldehyde, IIA, T4
Ontsteektemperatuur: 140°C
Min. Ontsteekenergie: 370 µJoule
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
19
Beschermingsmethodieken (BTO’s)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Ex d
Ex p
Ex e
Ex ia
Ex ib
Ex m
Ex q
Ex o
Ex n
EN Norm
60079-1
60079-2
60079-7
60079-11
60079-11
60079-18
60079-5
60079-6
60079-15
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Drukvast omhulsel
Pressurized, inwendige overdruk
Erhöhte Sicherheit, verhoogd veilig
Intrinsieke veiligheid voor zone 0, 1 of 2
Intrinsieke veiligheid voor zone 1 of 2
Moulded, ingegoten materieel
Quartz, poedervulling
Olievulling
Non incendive, niet ontstekend (zone 2!)
PROFIBUS en explosieveiligheid
20
Drukvast omhulsel (Ex d)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Beschermingsmethode om vonkende of heet wordende
elektrische onderdelen in een gevaarlijke atmosfeer toe
te kunnen passen
Indien binnen dit omhulsel een ontploffing optreedt, is dit
sterk genoeg voor de korte dynamische overdruk en zal de
overdruk en temperatuurverhoging afgebouwd worden via
de zg. vlamdoofwegen
(genormeerde (tolerantie) pasvlakken en schroefdraden)
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
21
Drukvast omhulsel (Ex d)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Energie verlies
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Interne explosie
Principe werking van de vlamdoofweg
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
22
Drukvast omhulsel (Ex d)
Inkapseling methodes:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
1) Inkapseling van de gehele behuizing
Toepassing: Ex d kasten voor installatie
van conventioneel industrieel materiaal
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
2) Inkapseling van het component
Toepassing: Ex d modulen voor
Forum
Afsluiting
installatie in Ex e kasten
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
23
Verhoogde veiligheid (Ex e)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Beschermingsmethode alleen toepasbaar bij normaal niet
vonkend materieel. De klemming van de elektrische verbinding is
verhoogd veilig, door een trilvaste aansluiting. Mogelijk hogere
temperaturen zijn vastgelegd in de temperatuurklasse van het
materieel.
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Vernieuwde strengere eisen
Afdichting ondergaat verouderingstest
Kleminrichting ondergaat een trektest op de ader
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
24
Verhoogde veiligheid (Ex e)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Bescherming
tegen het
losraken van
de bedrading
Bescherming tegen het
indringen van stof en
water, min. IP54
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Bedrading
Luchtwegen
Fisco/Fnico
PA en Ex
Kruipwegen
Slagvastheid
van tenminste
7 Nm
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Temperatuur beperking
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Bescherming tegen
elektrostatische lading
PROFIBUS en explosieveiligheid
25
Ingieten met gietmassa (Ex m)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Beschermingsmethode waarbij elektrisch vonkend of heet
wordend materieel compleet ingegoten wordt in een kunststof
hars.
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
weerstand tegen div. invloeden (veroudering, slagvastheid)
niet hygroscopisch
holle ruimten slechts beperkt toegestaan
dikte van de “potting” in norm vastgelegd
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Toepassingen: elektronica, magneetspoelen voor kleppen, etc.
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
26
Intrinsieke veiligheid (Ex i)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Beschermingsmethode waarbij de energie in stroomkringen
quadratisch begrensd wordt door spanning- & stroombegrenzing
E = ½ x C x U²
E = ½ x L x I²
U begrensd met zenerdiode
I begrensd met weerstand
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
• Zone 1: Ex ib (1 fout moet de veilige situatie handhaven)
• Zone 0: Ex ia (2 fouten moeten de veilige situatie handhaven)
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
27
Non incendive (Ex n)
Beschermingsmethode uitsluitend voor zone 2
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
vereenvoudigde uitvoering van bestaande beschermingswijzen
fabrikant neemt hierbij juridisch eigen verantwoordelijkheid
Subvarianten:
Ex nA (non Arcing)
Ex nC (closed construction)
Ex nL Æ Ex ic (limited energy)
Ex nP Æ Ex pz (pressurization)
Ex nR (restricted breathing)
’eenvoudige’ variant van:
Ex e
Ex d of Ex m
Ex ia, Ex ib
Ex p (Ex px, Ex py)
Afsluiting
Hier zien velen door de bomen het bos niet meer!
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
28
Intrinsieke veiligheid (Ex i)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Hier wordt onderscheid gemaakt in:
• het entiteiten model (EN 60079-11, voorheen EN 50020)
• intrinsiek veilige systemen (EN 60079-25, voorheen EN 50039)
• FISCO (& voorheen FNICO) (EN 60079-27)
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
FISCO : Fieldbus Intrinsically Safe Concept (voor zone 1)
FNICO : Fieldbus Non Incendive Concept (voor zone 2)
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Waarom FISCO?
Bij gebruik van veldbus met vaste elektrische parameters en
gedefinieerde kabel specificaties is PTB ooit op het idee
gekomen om de loopberekening te vereenvoudigen, mits
gebruik gemaakt van FISCO gecertificeerde componenten.
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
29
FISCO en de normontwikkeling
De IEC 60079-27 omvatte in de eerste editie FISCO & FNICO.
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Doordat Ex nL in de 79-15 reeds naar Ex ic in de 79-11 is
verhuisd, is FNICO uit de IEC 60079-27 editie 2 verdwenen.
We spreken dus alleen nog van FISCO.
DP en Ex
Fisco/Fnico
Huidige ontwikkeling in normcommissie:
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
EN 60079-27 wordt opgeheven (!); toekomstig geintegreerd in:
EN 60079-11 (producten)
EN 60079-25 (systemen)
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
30
Stofexplosieveiligheid
Door de komst van ATEX is er meer aandacht voor stof.
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
Nieuwe beschermingswijzen tegen ontsteking vanuit de IEC
Ex tD
Ex pD
Ex iD
Ex mD
: protection by enclosure for Dust
: pressurization for Dust
: intrinsic safe for Dust
: moulded for Dust
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
31
Bescherming door behuizing Ex tD Æ Ex t
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Door middel van een behuizing met voldoende gegarandeerde IP
afdichting een stofexplosieveilige situatie creëren.
> IP5x : voor zone 22
> IP6x : voor zone 21 (en zone 22 bij geleidende stoffen)
uiteraard mèt een max. oppervlakte temperatuur in T…°C
DP en Ex
Fisco/Fnico
Markeringsvoorbeeld:
PA en Ex
IP 65 T80°C
Ex tD A21 T80°C
(CENELEC)
(IEC)
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Ex iD en Ex mD varianten lijken sterk op de ‘gas’ varianten,
waarbij normen uit de IEC 61241 serie nu ook naar IEC 60079
integreren
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
32
ATEX in detail
ATmosphères EXplosibles
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Richtlijn in kader van EU veiligheidsregelgeving
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Europese Commissie in Brussel
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
33
Twee ATEX Richtlijnen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
ATEX 95
product richtlijn
officieel 94/9/EC
verplichting voor fabrikant
beoogt het wegnemen van
handelsbelemmeringen en
veiligheid van producten
valt onder de Warenwet
PROFIBUS & PROFINET Nederland
ATEX 137
installatie of sociale richtlijn
officieel 1999/92/EC
verplichting voor werkgever
beoogt gezondheidsbescherming en veiligheid
van werknemers
valt onder het ARBO Besluit
PROFIBUS en explosieveiligheid
34
De relatie tussen de ATEX Richtlijnen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
ATEX 137
Zone (gas)
0
1
2
Zone (stof)
20
21
22
PROFIBUS & PROFINET Nederland
ATEX 95
Categorie
1G
2G
3G
Categorie
1D
2D
3D
PROFIBUS en explosieveiligheid
35
ATEX 95 certificeringstrajecten
Categorie 1 of M1
Inleiding
Categorie 2 of M2
Categorie 3
Wat is een
veldbus?
elektrische apparaten
Explosieveiligheid
andere
apparaten
Beschermingsmethodieken
EG-Type onderzoek (III)
EG-Type onderzoek (III)
DP en Ex
Interne fabricage controle
Afsluiting
Productie QS borging (VII)
Overeenstemming met
type (VI) (*)
Forum
QS Productie (IV)
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Productkeuring (V) (*)
PA en Ex
Interne fabricage controle en
gegevens – aangemelde
instantie
Fisco/Fnico
CE-Markering door fabrikant of aangemelde instantie (*)
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
36
Dus; eisen per categorie (elektrisch)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Categorie 1: EG Type certificaat èn Production Quality Assessment
Categorie 2: EG Type certificaat èn Production Quality Assessment
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Categorie 3: Type certificaat (vrijwillig) èn interne productiecontrole
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
37
Voorbeelden van productmarkeringen
Inleiding
Belangrijke uitgangspunten:
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
• de Europese richtlijnen zijn wetmatig verplicht te vervullen
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
• normen zijn hulpmiddelen om aan te tonen dat aan de
betreffende richtlijn wordt voldaan
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
38
Categorie 1G
Inleiding
Wat is een
veldbus?
0344
II 1G EEx ia IIC T4
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Ex zone 0
DP en Ex
----------------------------------------------------------------
Fisco/Fnico
Niet gevaarlijk gebied
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
0102
II (1)GD [EEx ia] IIC
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
39
Categorie 2G (zone 1)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
24VDC
PROFIBUS DP
Forum
Afsluiting
0044
II 2(1)G Ex de [ia] IIC T6
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
40
Categorie 2G en 1G (zone 1 en zone 0)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
24VDC
PROFIBUS DP
Forum
Afsluiting
0044
II 2(1)G Ex de [ia] IIC T6
Zone 1
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
41
Categorie 3G en 2G
Inleiding
II 3(2)G EEx nA [ib] IIC T4
Wat is een
veldbus?
Zone 2
Zone 1
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
0102
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
II 2G EEx ia IIC T6
Forum
Afsluiting
II 3G EEx nL IIC T4
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
42
Loop calculatie (entiteiten model)
transmitter voeding met ‘safety output parameters’:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Uo = 28V
Lo (IIB) = 14mH
Lo (IIC) = 2mH
Io = 93mA
Co (IIB) = 650nF
Co (IIC) = 83nF
Po = 650mW
transmitter met ‘entity parameters’
Ui <= 28V
Li = 10µH
Ii <= 120mA
Ci = 1nF
Pi <= 0.84W
Afsluiting
aansluitkabel C = 48nF/km
PROFIBUS & PROFINET Nederland
L = 0.75mH/km
PROFIBUS en explosieveiligheid
43
Loop calculatie (entiteiten model)
remote I/O met ‘safety output parameters’:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Uo = 26V
Lo (IIB) = 20mH
Lo (IIC) = 5.3mH
Io = 84.3mA
Co (IIB) = 770nF
Co (IIC) = 99nF
Po = 549mW
transmitter met ‘entity parameters’
Ui <= 30V
Li = 0
Ii <= 50mA
Ci = 5nF
Pi <= 1W
Afsluiting
aansluitkabel C = 48nF/km
PROFIBUS & PROFINET Nederland
L = 0.75mH/km
PROFIBUS en explosieveiligheid
44
Loop calculatie (entiteiten model)
zenerbarrière ‘safety output parameters’:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Uo = 28,4V
Lo (IIB) = 2mH
Lo (IIC) = 0.5mH
Io = 24mA
Co (IIB) = 370nF
Co (IIC) = 79nF
Po = 170mW
transmitter met ‘entity parameters’
Ui <= 30V
Li = 0
Ii <= 50mA
Ci = 5nF
Pi <= 1W
Afsluiting
aansluitkabel C = 48nF/km
PROFIBUS & PROFINET Nederland
L = 0.75mH/km
PROFIBUS en explosieveiligheid
45
Loop calculatie (entiteiten model)
zenerbarrière ‘safety output parameters’:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Uo = 28,4V
Lo (IIB) = 2mH
Lo (IIC) = 0.5mH
Io = 24mA
Co (IIB) = 370nF
Co (IIC) = 79nF
Po = 170mW
transmitter met ‘entity parameters’
Ui <= 30V
Li = 0
Ii <= 75mA
Ci = 0
Pi <= 150mW
Afsluiting
aansluitkabel C = 48nF/km
PROFIBUS & PROFINET Nederland
L = 0.75mH/km
PROFIBUS en explosieveiligheid
46
Laatste ontwikkelingen
Inleiding
Introductie van Equipment Protection Levels in volle gang!
Wat is een
veldbus?
EN 60079 series
EN 61241 series
Zone
ATEX 95
Category
EN 60079 series
(last editions)
EPL
DP en Ex
0
1G
Ga
Fisco/Fnico
1
2G
Gb
PA en Ex
2
3G
Gc
20
1D
Da
21
2D
Db
22
3D
Dc
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
47
Wat is een veldbus?
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
49
Veldbus is zenuwstelsel bij de mens
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
50
‘zenuwstelsel’ in waterbehandelingsinstallatie
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
51
Conventionele oplossing in waterbehandelingsinstallatie
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
52
‘Zenuwstelsel’ ook geschikt voor Ex en veiligheid
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Veiligheid
SIL3/CAT.4
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
53
Volledig digitaal
conventional
Analog
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
CPU
Process Control
4..20 mA
CPU
Analog + digital
HART
Beschermingsmethodieken
4..20 mA
CPU
smart signal
CPU
DP en Ex
Fisco/Fnico
PROFIBUS
Digital
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
CPU
PROFIBUS
CPU
Forum
Afsluiting
Grotere nauwkeurigheid van 20% door PROFIBUS Automation Technology
„ Grotere proceskwaliteit
„ Constante proceskwaliteit
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
54
Meer informatie
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Conventioneel
PROFIBUS
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
15,3 mA
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Actuator
Actuator
1st value = 70,6
2nd -n value=
eindschakelaar,
draaimoment,
remote/local, ...
unit
= % or
mm
status
= ok
diagnose = ok
Forum
Warning:
starts/run te hoog (aandrijving ontvangt te veel starts per tijdseenheid)
Afsluiting
Oorzaak:
het proces is onrustiger dan gepland/verwacht
Oplossing:
optimaliseer proces door procesinstellingen te wijzigen
Resultaat:
levensduurverlenging alle apparatuur
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
55
Situering PROFIBUS
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
56
‘Zenuwstelsel’ - Plant-Wide Automatisering
De oplossing voor alle plant onderdelen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
PROFIBUS
PROFIBUS
PROFIBUS
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Upstream
Inbound
Logistics
Mainstream
Main
stream
Production
Downstream
Outbound
Logistics
PROFIBUS Automation Technology
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS Waterdag 2009
57
PROFIBUS DP nodes
PROFIBUS
Nodes
Inleiding
25 m
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
28.4 m
In 2008:
5.0 m
nodes!
20 m
18.8 m
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
15 m
At the beginning
of 2004, we said:
10 m
Over the next 4 years, we
will double the number of
installed PROFIBUS
nodes to 20 million.
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
5m
Forum
Afsluiting
1994
1990
PROFIBUS & PROFINET Nederland
2008
1999
2000
2004
Time
2007
PROFIBUS Waterdag 2009
58
Wat is PROFIBUS?
Van centrale automatisering-systemen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
z
met een centrale PLC en
z
sensors/actuators
z
gebaseerd op 4-20 mA
en 0-10 V technologie
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
… via gedistribueerde
automatisering-systemen
Forum
z
met een PLC/IPC en
Afsluiting
z
decentrale periferie
z
gebaseerd op
veldbus technologie
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS
e
PROFIBUS Waterdag 2009
59
Fisco/Fnico – John van Leeuwen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
60
Traditionele aanpak (entity concept)
EEx i
interface
Inleiding
Wat is een
veldbus?
R, L, C
Po, Uo, Io
Co, Lo
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
EEx i veld
instrument
Pi , Ui , Ii
Ci , Li
Procedure:
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
z
Controleer EEx i veiligheid-parameters van
alle instrumenten
z
Controle voor overeenstemming:
z
Uo =< Ui , Io =< Ii , Po =< Pi …...voor elk instrument
z
Evaluatie van netwerk capaciteit en inductie
z
Ci + Ckabel =< Co
z
Li + Lkabel =< Lo
PROFIBUS & PROFINET Nederland
61
Introductie FISCO
Fieldbus Intrinsic Safety Concept
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Een nieuwe technische specificatie
voor een EEx i veldbus
„ Maakt gebruik van experimenten op vonk ontsteking
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
„ Levert meer stroom aan de EEx i trunk dan
vroegere ‘Entity’ model; er kunnen dus meer
veldinstrumenten worden aangesloten
Forum
Afsluiting
„ Eerste vereenvoudiging van explosie
beveiligingstechnieken sinds jaren!
PROFIBUS & PROFINET Nederland
62
Experiment en resultaat
1000 m cable
z 15V
z Resistive limitation (EEx ia)
z Gas Group IIC
z
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Supply with cable with Terminators
280
Supply with cable
273
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Power Supply
0
215
50
100
150
200
250
300
Ignition current in mA
(Including Safety Factor)
Forum
Afsluiting
Source: Dr. Ulrich Johannsmeyer
PROFIBUS & PROFINET Nederland
63
Voordelen van FISCO
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Voorheen werden EEx i veldbus installaties uitgevoerd
volgens IEC/EN60079-14 (‘Entity’).
Hierbij was verplicht:
„ Calculatie van kabel parameters
Explosieveiligheid
„ Vergelijk van de veiligheid parameters
Beschermingsmethodieken
„ Maken van een DSD (descriptive system document)
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Nu IEC 60079-27 FISCO Technische specificatie
„ Neemt de noodzaak weg om de kabel parameters te
berekenen
„ reduceert veiligheid documentatie tot een lijst van instrumenten
„ Staat toe om instrumenten toe te voegen zonder de veiligheid
documentatie aan te passen
„ Als door tests aangetoond kunnen langere kabels met een
hogere capaciteit worden toegepast
PROFIBUS & PROFINET Nederland
64
Het FISCO model
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
geïntroduceerd 1994
IEC 61158-2 laat het gebruik van het FISCO model
toe.
“Fieldbus Intrinsic Safety Concept”
Biedt de gebruikers een duidelijke handleiding voor
het ontwerpen en installeren van PROFIBUS PA
netwerken in explosie-gevaarlijke ruimtes.
DP/PA
coupler
31,25 kbit/s
DP
MBP (PROFIBUS PA)
PA
Boom
Daisy-chain
Spur
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
65
Waar is het FISCO model op gebaseerd?
z
Elk segment heeft slechts 1 voedingbron en er wordt
geen extra voeding op de bus aangeboden
z
De veldinstrumenten gedragen zich als passieve
stroom opnemers (current sinking)
z
Passieve lijn afsluiting is aangebracht aan beide
uiteinden van de trunk
DP en Ex
z
Lineaire, boom en ster netwerken zijn toegestaan
Fisco/Fnico
z
Kabellengte gelimiteerd tot:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
1 Km in IIC
z
5 Km in IIB (1900 meter door standaard)
z
Spurlengte gelimiteerd tot: 30 meter
(60 meter in nieuwe draft)
z
Elk instrument: capaciteit en inductie gelimiteerd tot Ci
< 5 nF, Li < 10 uH
Forum
Afsluiting
z
PROFIBUS & PROFINET Nederland
66
Het FISCO model
z
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Parameter
Loop resistance
Loop inductance
Capacitance
Max length of each
spur cable
Max length of each
trunk cable
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Het experiment dekte een gedefiniëerd bereik van de
kabel parameters, circuit spanning en stroom.
Daarom zijn de toegestane kabel parameters in een
FISCO circuit beperkt tot :
Value
15 ohm to 150 ohm / km
0.4 mH to
1 mH / km
80 nF
to 200 nF / km
60 m in IIC & IIB
1 km in IIC & 5 km in IIB
Table 1 - FISCO cable parameters
z
Het is eenvoudig om binnen deze grenzen te blijven
omdat een typische veldbus trunk kabel parameters
heeft als: 50 Ω/km, 0,8 mH/km en 120 nF/km. De lengte
van de trunk is meestal bepaald door de operationele
eisen.
PROFIBUS & PROFINET Nederland
67
Samenvatting FISCO
z
FISCO toepasbaar in alle gasgroepen en
explosiegevaarlijke gebieden.
z
Het aantal veldinstrumenten dat kan worden
aangesloten op een veldbus segment wordt alleen
beperkt door de beschikbare voeding en de
weerstand van de kabel.
z
Het segment kan worden uitgebreid zonder de
noodzaak om nieuwe calculaties uit te voeren
(binnen de grenzen van het FISCO model).
z
Instrumenten van verschillende leveranciers kunnen
worden uitgewisseld zonder de noodzaak om
nieuwe calculaties uit te voeren.
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Geen Systeem certificering nodig!
PROFIBUS & PROFINET Nederland
68
Samenvatting
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Entity
benadering
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Kabellengte beperkt bij alle gassen:
1.9 Km
Max spur lengte:
120 m
Volledige calculatie van veiligheids
parameters
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
FISCO
applicatie
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Kabellengte limiet:
1 Km in IIC
1.9 Km in IIB
Max spur lengte:
60 m
Geen verdere kabel parameter
overwegingen nodig
Eenvoudige uitwisseling van
instrumenten
69
FNICO
Fieldbus Non-Incendive Concept
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
FNICO is:
„ Voor veldbus in Zone 2 explosiegevaarlijke
gebieden.
„ Er mag altijd aan de installatie gewerkt worden
zonder gas clearance, identiek als bij EEx i.
„ Gebaseerd op FISCO, het Fieldbus Intrinsic Safety
Concept.
„ Eenvoudig te installeren, eenvoudig te
documenteren, eenvoudig te onderhouden.
„ Met FNICO zijn de trunk en spurs Non-incendive.
„ in IEC 60079-27.
PROFIBUS & PROFINET Nederland
70
Zone 2/ EEx n definities
Non-arcing circuit:
Inleiding
„ Kan hogere spanning en stroom niveau’s hebben
Wat is een
veldbus?
„ Niet onder spanning aan te werken
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
„ Kabels moeten mechanisch beschermd zijn
„ Geen fouten in overweging genomen
Non-incendive circuit
„ ‘Energie-beperkt’ tot een lager stroom en spanning niveau
„ Als EEx i, echter zonder rekening te houden met fouten en
met een lagere veiligheidsfactor (Kan gezien worden als
‘EEx ic’)
„ Onder spanning aan te werken
Forum
Afsluiting
Met FNICO zijn trunk en spurs
Non-incendive
PROFIBUS & PROFINET Nederland
71
Samenvatting - FNICO
Biedt de voordelen van FISCO:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
„ Eliminering van kabel parameter overwegingen
„ Eenvoudige documentatie van systemen
„ Toevoeging van nieuwe instrumenten zonder
opnieuw de kabel parameters te bezien
„ Onder spanning te werken in het explosie gevaarlijk
gebied
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Met de extra voordelen van een Zone 2:
„ Hogere stroom beschikbaar op de trunk door de
reductie van de veiligheid factor
„ Meer veldinstrumenten per trunk
PROFIBUS & PROFINET Nederland
72
Zone 2 en DP – John
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
73
Voordelen voor zone 2 classificatie
z
Biedt mogelijkheden voor explosiegevaarlijke
applicaties tegen lagere kosten dan EEx i of EEx d.
z
Staat voeding en hoog-vermogen circuits in het
explosiegevaarlijk gebied toe (niet zomaar
toegestaan in zone 1 of 0).
z
Gebruikers krijgen dezelfde voordelen als bij EEx i
als het circuit EEx nL (energie-beperkt) is:
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
z
onder spanning werken
z
Sensoren als 'simpele apparaten'
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
74
Normale operationele condities
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
“Apparatuur wordt gebruikt onder normale
operationele condities als het zowel
mechanisch als elektrisch in overeenstemming
is met het originele ontwerp en wordt gebruikt
binnen de grenzen zoals door de fabricant is
gespecificeerd.”
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
75
Denk eens na over “normale” situaties
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
ƒ
Halfgeleiders gaan niet kapot
ƒ
Zener diodes vormen alleeen een kortsluiting
ƒ
Weerstanden behouden hun weerstands waarde
ƒ
Goed gedimensioneerde zekeringen gaan niet kapot
ƒ
Transformator isolatie slaat niet door
ƒ
Interconnectie kabels breken niet
ƒ
Klemmen en componenten raken niet los
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Dit alles kan wel gebeuren maar niet regelmatig
PROFIBUS & PROFINET Nederland
76
Identificeer de typen circuits in zone 2
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Non Incendive:
NON-ARCING
CIRCUITS:
Energie-beperkt
Niet-vonkend
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
z Hoog
Veiligheidsfactor éénduidig
z Laag vermogen circuits
z Onder spanning aan werken
z
PROFIBUS & PROFINET Nederland
vermogen en
voeding circuits
z Niet onder spanning aan
werken
Gebruiker moet zorgen dat
GEEN vonken ontstaan
77
Hoe zit dat bij Remote I/O?
Non-arcing
Inleiding
Voedingspanning aansluiting (bijv. lokale voeding)
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Non-incendive
Interconnectie tussen I/O-modules en interne bus is
EEx nL; dus onder spanning modules wisselen.
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
LET OP!!!!
Veld circuits van de I/O modules zijn
Non-arcing of Non-incendive, of een
combinatie van beiden.
PROFIBUS & PROFINET Nederland
78
Consequenties voor PROFIBUS in zone 2
RS-485 Data-interface
Inleiding
z
Mode of operation
Differential
z
Toegestane aantal Tx en Rx
32 Tx 32 Rx
z
Maximale kabel lengte
(1200 meter)
Beschermingsmethodieken
z
Maximaal driver uitgangsbereik
±6V
DP en Ex
z
Maximale driver kortsluitstroom
250mA
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Fisco/Fnico
PA en Ex
2 Amps
Hydrogen group
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
6 Volts
PROFIBUS & PROFINET Nederland
79
Veilig gebruik van RS 485 in zone 2
z
Inleiding
Uit de specificatie van de PROFIBUS DP blijkt:
z
de maximale open-circuit spanning is ±6V
(Driver uitgangsbereik)
z
de maximale kortsluitstroom van 250 mA
(Driver kortsluitstroom)
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
z
Fisco/Fnico
z
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Refererend aan de IEC Resistive Ignition Curves geldt:
z
Zelfs voor de gasgroep IIC (Hydrogen) is een
spanning van 6 volt veilig om te gebruiken bij
een stroom van maximaal 2.5 A
Voor toepassing in Zone 2 is geen noodzaak om safety
factor toe te passen op dit energie niveau
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
80
Veilig gebruik van RS 485 in zone 2
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
In Ex applicaties is het noodzakelijk om rekening te houden met de
opslag van energie in de geinstalleerde kabel (door inductie en
capaciteit).
„ De inductie en capaciteit is te vinden in het spec.blad van de kabel.
De toelaatbare stroom is bepaald door de circuit inductie.
„ Voor IIC gassen is de benodigde energie om een ontsteking te
veroorzaken= 40 μ Joules
„
De toelaatbare inductie bij 250 mA is 1.28 mH, hetgeen overeenkomt met meer
dan 1,28 km kabel
„ Voor IIB gassen is de benodigde energie om een ontsteking te
veroorzaken= 160 μ Joules.
„
De toelaatbare inductie bij 250 mA is 5.12 mH, hetgeen overeenkomt met meer
dan 5,12 km kabel
De toelaatbare spanning is bepaald door de circuit capaciteit.
„ Bij 6 volt is kabel capaciteit irrelevant door de minimale waarde.
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
81
Kast voor zone 2
Inleiding
Ex schakelaar
~
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
24 Volt DC
of
115/230 Volt AC
Voeding entree
z Ex’n’ type wartel
of
Fisco/Fnico
z Ex’e’ type wartel
Gebruik afgeschermde
kabel
Kast
z minimum IP54
z impact-proof to 7Nm
Forum
Afsluiting
-
overtreft
type Ex’n’
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
De kast zou een Ex’e’ standaard
moeten zijn als een Ex ‘de’
gecertificeerde schakelaar
intern gemonteerd is.
Zekering (optioneel)
z
Acceptabele constructie beschreven in Ex’n’
standard ‘EN 50021’
z
PROFIBUS
& PROFINET
Nederland
De
zekering
mag
NIET gebruikt worden als afschakel punt
82
Ingress Protectie Code
IEC / EN 60529
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
First Numeral
Second Numeral
Protection against solid
bodies
Protection against liquid
No protection
0
0
No protection
Objects greater than 50mm
1
1
Vertically dripping water
Objects greater than 12mm
2
2
Angled drip. water -75Oto90O
Objects greater than 2.5mm
3
3
Sprayed water
Objects greater than 1.0mm
4
4
Splashed water
Dust protected
5
5
Water jets
Dust-tight
6
6
Heavy seas
7
Effects of immersion
8
Indefinite immersion
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
83
Consequenties voor installeren
~
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Bescherming voedingskabel
z voldoen aan Nationale
Installatie Standaards (bijv.
gearmeerd in NL)
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
PROFIBUS DP (RS485)
z beschermd voor
betrouwbaarheid
z niet energie-beperkt voor
elektrische veiligheid
tenzij hoge capaciteit of
inductie
I/O Circuits
Forum
z EEX nL of EEX nA (gearmeerde
kabel)
Afsluiting
z Bij EEx i gelden de normale
regels voor bekabeling en
scheiding van andere circuits
PROFIBUS & PROFINET Nederland
84
Consequenties voor onderhoud
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Toegang tot systeemkasten voor onderhoudwerkzaamheden is geaccepteerd, ervan uitgaande dat:
„ duidelijke instructie gegeven is om te voorkomen dat er
vonken gemaakt worden die tot een ontsteking kunnen
leiden;
„ alle bijgevoegde gebruiksaanwijzingen duidelijk
aangeven welke onderhoud acties veilig uitgevoerd
kunnen worden.
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Met andere woorden:
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Identificeer
EEx nL
en
EEX nA
Circuits
85
Indentificeer ExnL en ExnA circuits
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
EEx ‘de’
schakelaar
Railbus
Vcc (+12V)
0V
Naar volgende I/O
modules
Non-arcing
aansluiting tussen
I/O module en
centrale voeding
Railbus
voeding
Non-incendive
aansluiting tussen
I/O module en Railbus
Carrier
PA en Ex
Centrale voeding
I/O
module
Non-incendive
aansluiting tussen
I/O module en
veld circuits
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
EEX nL
veld circuits
86
Identificeer ExnL en ExnA circuits
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
EEx ‘de’
schakelaar
Railbus
Vcc (+12V)
0V
Non-arcing
aansluiting tussen
I/O module en
centrale voeding
Railbus
voeding
Non-incendive
aansluiting tussen
I/O module en Railbus
Naar volgende I/O
modules
Carrier
PA en Ex
Centrale voeding
I/O
module
Forum
EEX nA
aansluiting tussen
I/O module en
veld circuits
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
87
Flexibiliteit in aan te sluiten signalen
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
88
Flexibiliteit in aan te sluiten signalen
Inleiding
Alle signalen vanuit veilige en
explosiegevaarlijke gebieden op dezelfde node.
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
Zone 2 EEx nA + EEx nL
Zone 1 EEx d + EEx p
Zone 0,1 EEx i
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Zone 0,1 EEx i
PROFIBUS & PROFINET Nederland
89
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
90
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
91
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
92
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
93
Zone 1 en DP - Marco
Ex i :
Inleiding
Ex d :
Wat is een
veldbus?
Ex m :
Explosieveiligheid
Ex q :
Beschermingsmethodieken
Ex e :
Intrinsieke veiligheid, elektronica
aanpassen
Drukvast, standaard elektronica
inbouwen
Ingegoten, standaard elektronica
ingieten in epoxyhars
Zandvulling, standaard elektronica
omhullen met zand.
Verhoogde veiligheid, voornamelijk
LI
PI
voor bedrading.
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
94
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Ex d, q of m
Ex e + Ex i
Ex i + Ex e
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
Ex i + Ex e
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
95
Zone 1 en DP - Marco
Ex i
Inleiding
Ex i
Wat is een
veldbus?
Ex d, q, m
Ex e
Explosieveiligheid
Ex i
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
DP
DP
Ex i
Ex i + Ex e
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
96
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
DP
DP
Beschermingsmethodieken
Ex i
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
97
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
LI
DP
PI
DP
LWL
LWL
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
98
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
DP
DP
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
DP
Ex i
LI
PI
DP
LWL
LWL
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
99
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
100
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Remote I/O Systeem
Ex II 2G Ex de IIC
Wat is een
veldbus?
Digitaal uit 24 VDC, 500
mA
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Magneetventiel
Ex II 2G EEx m II T4
24 VDC, 10 Watt
LIC
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
101
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Remote I/O Systeem
Ex II 2G Ex de [ia] IIC
Uo = 17.2 V DC
Io = 68 mA
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
LI
PI
Magneetventiel
Ex II 2G EEx ia IIC T6
U = 10 … 15 V DC
Ui = 20 V DC
I = 5 … 66 mA
Ii = 85 mA
LIC
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
102
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Remote I/O Systeem
Ex II 2G Ex de [ia] IIC
Uo = 17.2 V DC
Io = 68 mA
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
LI
PI
Magneetventiel
Ex II 2G EEx ia IIC T6
U = 21.5 … 28 V DC
Ui = 35 V DC
I = 20 … 66 mA
Ii = 85 mA
LIC
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
103
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Remote I/O Systeem
Ex II 2G Ex de [ia] IIC
Uo = 17.2 V DC
Io = 68 mA
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
LI
PI
Magneetventiel
Ex II 2G EEx ia IIC T6
U = 10 … 12 V DC
Ui = 16,5 V DC
I = 20 … 66 mA
Ii = 85 mA
LIC
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
104
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
DP
DP
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
105
Zone 1 en DP - Marco
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Bedankt voor
Vragen?
uw aandacht.
LI
PI
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
106
Zone 2 en PA - Walter
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
107
PROFIBUS PA in veilige ruimte en Zone 2
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
•
•
•
•
Uitgangspunten definieren
Stroomverbruik van de voeding
Ex specificaties
FNICO
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
108
Uitgangspunten
Inleiding
Specificaties segment
Wat is een
veldbus?
Spare voor uitbreiding
20 %
Explosieveiligheid
Min spanning instrument
10 V
Beschermingsmethodieken
JB met kortsluitbeveiliging
5 mA
DP en Ex
kabelweerstand
50 Ohm/km
Verbruik instrument
20 mA
Voedingspanning
20 V
Voedingsstroom
400 mA
Verbruik communicatie
10 mA
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
109
PROFIBUS PA in veilige ruimte en zone 2
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Veilige
Zone
DP
PA
MBP
Short circuit
protection
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Zone 2
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
110
PROFIBUS PA zone 2 voeding
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
U=20 V
Veilige
Zone
DP
I=400mA
PA
MBP
Beschermingsmethodieken
U = 20 V
DP en Ex
Isegm = ____ mA
Fisco/Fnico
S.C. = ____mA
PA en Ex
Belasting = ___%
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Umin=10V
50
Ohm/km
I=20mA/instr
S.C.=+25mA
Spare = ____mA
Comm = 10 mA
L = 500 m
Ukabel =
___R * ___mA = ___V
Umin =___ V
Forum
Afsluiting
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
111
PROFIBUS PA zone 2 voeding
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
U=20 V
Veilige
Zone
DP
I=400mA
PA
MBP
Beschermingsmethodieken
U = 20 V
DP en Ex
Isegm = 100 mA
Fisco/Fnico
S.C. = 25 mA
PA en Ex
Belasting = 31%
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Umin=10V
50
Ohm/km
I=20mA/instr
S.C.= +25mA
Spare = 265 mA
Comm = 10 mA
L = 500 m
Ukabel =
25 R * 100 mA = 2,5 V
Umin = 17,5 V
Forum
Afsluiting
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
112
PROFIBUS PA zone 2 voeding
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
U=20 V
Veilige
Zone
DP
I=400mA
PA
MBP
Beschermingsmethodieken
U = 20 V
DP en Ex
Isegm = ____mA
Fisco/Fnico
S.C. =____mA
PA en Ex
Belasting = ___%
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Umin=10V
50
Ohm/km
I=20mA/instr
S.C.=+25mA
Spare = ____mA
Comm = 10 mA
L = 500 m
15 PA
instrumenten
Ukabel =
____R * ____mA = ___V
Umin = ___V
Forum
Afsluiting
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
113
PROFIBUS PA zone 2 voeding
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
U=20 V
Veilige
Zone
DP
I=400mA
PA
MBP
Beschermingsmethodieken
U = 20 V
DP en Ex
Isegm = 300 mA
Fisco/Fnico
S.C. = 25 mA
PA en Ex
Belasting = 81%
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Umin=10V
50
Ohm/km
I=20mA/instr
S.C.=+25mA
Spare = 65 mA
Comm = 10 mA
L = 500 m
15 PA
instrumenten
Ukabel =
25 R * 300 mA = 7,5 V
Umin = 12,5 V
Forum
Afsluiting
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
114
PROFIBUS PA zone 2 voeding
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
U=20 V
Veilige
Zone
DP
I=400mA
PA
MBP
Beschermingsmethodieken
U = 20 V
DP en Ex
Isegm = ___ mA
Fisco/Fnico
S.C. =____mA
PA en Ex
Belasting = ___%
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Umin=10V
50
Ohm/km
I=20mA/instr
S.C.=+25mA
Spare = ___ mA
Comm = 10 mA
L = 200 m
L = 50 m
Ukabel1 =
Ukabel2 =
__R * ___mA = ___V
___R * ___mA = ___V
Umin = ____V
Umin = ____V
Afsluiting
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
115
PROFIBUS PA zone 2 voeding
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
U=20 V
Veilige
Zone
DP
I=400mA
PA
MBP
Beschermingsmethodieken
U = 20 V
DP en Ex
Isegm = 200 mA
Fisco/Fnico
S.C. = 25 mA
PA en Ex
Belasting = 56%
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Umin=10V
50
Ohm/km
I=20mA/instr
S.C.=+25mA
Spare = 165 mA
Comm = 10 mA
L = 200 m
L = 50 m
Ukabel1 =
Ukabel2 =
10 R * 200 mA = 2 V
2,5 R * 100 mA = 0,25 V
Umin = 18 V
Umin = 17,75 V
Afsluiting
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
116
PROFIBUS PA zone 2 Ex specificatie
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
U=20 V
I=400mA
Veilige
Zone
DP
PA
MBP
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Ex nA
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Ex nA
Ex e
Ex e
Ex nA
Ex nA
Forum
Afsluiting
Ex nA
Ex nA
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
117
Verschillen Ex ic (nL) en Ex nA
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Ex nL is ´ic´
Ex nA
Verificatie van “intrinsieke
veiligheid” (U, I, L, C)
Shok proef verplicht
Apparataar beschouwd onder
normale bedrijfsconditie
„ Ex nL verondersteld LB en
SC als “normaal operatieel
bedrijf”
„ In US noemt men dit
“non-incendive field wiring”
Plugging onder “life” conditie
Intrinsiek veilige installatie
Apparataar beschouwd onder
normale bedrijfsconditie
„ Geen LB en SC onder
“normaal operationeel bedrijf”
condition”
Plugging onder “life” conditie
verboden
Verhoogde veiligheid (Ex e)
electrische installatie
„ Geen onderscheid tussen
Zone 1 en Zone 2 installatie
Klimaattest verplicht (erg belastend
voor ingegoten apparatuur)
Ex ic (nL) betere specificaties dan nA
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
118
Verschil Ex ic (nL) en Ex i
Ex ic (voorheen nL)
Ex i
Houdt geen rekening met
foutconditie
Houdt wel rekening met foutconditie
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Geen galvanische isolatie
Hogere spanning en/of capaciteit
mogelijk
„ geen fout conditie
„ safety factor 1.0
„ tot 2 fouten voor cat. 1
apparatuur
Galvanische isolatie geprefereerd
(voor cat. 1 “ass. Apparatus”)
Verlaagde spanning en/of capaciteit
„ 2 fouten conditie
„ safety factor 1.5
„ IEC 60079-27 safety factor van
1.1 voor “US requirements”
Ex ia of b heeft betere specificaties dan ic
mag dus ook worden gebruikt in een Zone 2
loop
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
119
EEx ic (voorheen nL)
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Ex ic is een vereenvoudigde vorm van intrinsieke
veiligheid (gelimiteerde energie)
Een vereenvoudigde Ex loop berekening
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Segment Protector
Field Device
UO = 32 V
<
Ui
IO = 45 mA
<
Ii (if available)
LO = 0.25 mH
>
Li + Lcable
CO = 100 nF
>
Ci + Ccable
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
120
PROFIBUS PA zone 2 Ex ic specificatie
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
U=20 V
I=400mA
Veilige
Zone
DP
PA
MBP
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Ex nL of i*
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Ex nL of i*
Ex ??
Ex e
Ex nA [nL]
Ex nA [nL]
Uuit < Uin
Iuit < Iin
Cuit > Cinstr + Ckabel
Luit > Linstr + Lkabel
Forum
Afsluiting
Ex nL of i*
Ex nL of i*
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
121
FNICO
Fieldbus Non-Incendive Concept
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Doordat Ex nL in de 79-15 reeds naar Ex ic in de 79-11 is
verhuisd, is FNICO uit de IEC 60079-27 editie 2
verdwenen.
We spreken dus alleen nog van FISCO.
Huidige ontwikkeling in normcommissie:
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
EN 60079-27 wordt opgeheven (!); toekomstig
geintegreerd in:
EN 60079-11 (producten)
EN 60079-25 (systemen)
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
122
PROFIBUS PA in veilige ruimte en zone 2
Mogelijkheden voor Profibus
Inleiding
„ Hoog vermogen op PA segment, bus powered instrumentatie
Wat is een
veldbus?
„ Maximale aantal instrumenten
Explosieveiligheid
„ Maximale kabellengte
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
„ Combinaties van topologie
„ Combinaties van beschermingswijzen
„ DP/PA omzetter in Zone 2
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Mogelijkheden voor onderhoud
„ Live maintenance, onder voorbehoud bij Ex e d m nA….
Forum
„ Gasmonitor, werkvergunningen
Afsluiting
„ Live maintenance voor Ex nL circuit
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
123
Zone 1 en PA - Michiel
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
LI
PI
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
LIC
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
FI
Forum
Afsluiting
Safe Zone
Zone 2
PROFIBUS & PROFINET Nederland
Zone 1
Zone 0
PROFIBUS en explosieveiligheid
124
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Methoden van bescherming
Overzicht
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
DP
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Veilige
Zone
DP
PA
MBP-IS
FISCO / Entity
PA
Eex e
DP en Ex
Multibarriere
Fisco/Fnico
Zone 2
PA en Ex
MBP
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
MBP-IS
FISCO / Entity
Zone 1
Eex d
Forum
Afsluiting
Zone 0
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
125
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Consequenties voor Profibus PA
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
• ATEX eist Categorie 2 of 1 (G en of D)
netwerk componenten
• Beperking deelnemers voor I.S.
• Niet “live” aan installatie werken Eex e / d
• Gecertificeerde behuizingen
• Gecertificeerde afsluitweerstanden
• Certificering door Notified body
• Kleur gebruik van PA kabel
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
126
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Intrinsieke veiligheid – FISCO / Entity
Toepassing in zone 1 en 0
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
DP
Veilige
Zone
PA
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
MBP-IS
FISCO / Entity
DP en Ex
Zone 2
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Zone 1
Forum
Afsluiting
Zone 0
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
127
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Het FISCO Model:
Inleiding
z
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Parameter
Loop resistance
Loop inductance
Capacitance
Max length of each
spur cable
Max length of each
trunk cable
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Omvat kabelparameters, circuit spanning en stroom.
Daarom zijn de toegestane kabel parameters in een
FISCO circuit beperkt tot :
Value
15 ohm to 150 ohm / km
0.4 mH to
1 mH / km
80 nF
to 200 nF / km
60 m in IIC & IIB
1 km in IIC & 1.9 km in IIB
Table 1 - FISCO cable parameters
z
Het is eenvoudig om binnen deze grenzen te blijven
omdat een typische veldbus trunk kabel parameters heeft
als: 50 Ω/km, 0,8 mH/km en 120 nF/km. De lengte van de
trunk is meestal bepaald door de operationele eisen.
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
128
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Entity vs FISCO
Inleiding
Entity
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Kabellengte beperkt bij alle gassen:
1.9 Km
Max spur lengte:
120 m
Volledige calculatie van veiligheidsparameters
DP en Ex
Fisco/Fnico
FISCO
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Kabellengte limiet:
1.0 Km in IIC
1.9 Km in IIB
Max spur lengte:
60 m
Geen verdere kabelparameter overwegingen nodig
Eenvoudige uitwisseling van instrumenten
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
129
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Intrinsieke veiligheid - FISCO of Entity
Inleiding
Flexibiliteit in instrumentatiekeuze:
Wat is een
veldbus?
•
Ex ia en of ib gecertificeerd
Explosieveiligheid
•
Voor FISCO apart certificaat of aanvulling
Beschermingsmethodieken
Flexibiliteit in fysiek netwerk:
•
In het instrument
Fisco/Fnico
•
Met T stukken
PA en Ex
•
Met Junction Boxes
DP en Ex
„ Meervoudige aansluiting
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
„ Met of zonder kortsluitbewaking
Forum
„ Met of zonder geïntegreerde afsluitweerstand
Afsluiting
„ IP 20 of IP67
•
Kabel voor PA kleur BLAUW
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
130
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Eex e icm Eex d
Toepassing in zone 1
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Veilige
Zone
DP
PA
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Eex e
DP en Ex
Zone 2
Fisco/Fnico
PA en Ex
MBP
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Zone 1
Eex d
Forum
Afsluiting
Zone 0
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
131
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Eex e icm Eex d
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Flexibiliteit in instrumentatiekeuze:
Explosieveiligheid
• Alleen Eex d gecertificeerde apparatuur
Beschermingsmethodieken
Flexibiliteit in fysiek netwerk:
DP en Ex
• In het instrument
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
• Met Junction Boxes Eex e of Eex d
„ Meervoudige aansluiting
„ Met of zonder kortsluitbewaking
„ Met of zonder geïntegreerde afsluitweerstand
• Standaard PA kabel
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
132
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Eex e icm Intrinsieke veiligheid Æ Multibarriere
Toepassing in zone 1 en 0
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Veilige
Zone
DP
PA
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
Eex e
DP en Ex
Multibarriere
Fisco/Fnico
Zone 2
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
MBP
“Live” aan de hoofdkabel (Eex e) werken
NIET mogelijk
MBP-IS
FISCO / Entity
Zone 1
Forum
Afsluiting
“Live” aan de instrumenten werken
mogelijk (IS), zowel zone 1 als 0
Zone 0
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
133
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Eex e icm IS Æ Multibarriere
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Flexibiliteit in instrumentatiekeuze:
•
Ex ia en of ib gecertificeerd
Explosieveiligheid
•
Voor FISCO apart certificaat of aanvulling
Beschermingsmethodieken
Flexibiliteit in fysiek netwerk:
DP en Ex
•
Fisco/Fnico
„ Meervoudige aansluiting
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Met Junction Boxes Eex e
„ Met of zonder kortsluitbewaking
„ Met of zonder geïntegreerde afsluitweerstand
•
Eex e kabel is standaard PA kabel
•
Kabelkleur IS aansluitingen Multibarriere:
PROFIBUS & PROFINET Nederland
BLAUW
PROFIBUS in Ex
134
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Inleiding
Specificaties PA netwerk
Spare voor uitbreiding
20 %
Voedingspanning
24 V
Voedingsstroom
400 mA
Kabelweerstand
50 Ohm/km
Fisco/Fnico
Min. spanning Multibarriere
16 V
PA en Ex
MB met kortsluitbeveiliging
40 mA
Verbruik instrument
20 mA
Verbruik communicatie
10 mA
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
Kan de volgende applicatie functioneren?
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
135
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Eex e icm Intrinsieke veiligheid Æ Multibarriere
Rekenvoorbeeld op basis van FISCO
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
DP
PA
Veilige
Zone
24 V
400 mA
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
400 m
Zone 2
Fisco/Fnico
40 mA
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
200 m
50 Ohm/km
400 m
Zone 1
SPARE
Forum
Afsluiting
Zone 0
20 mA
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
136
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Eex e icm Intrinsieke veiligheid Æ Multibarriere
Uitwerking rekenvoorbeeld
RS 485
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Totale stroomopname:
3x40mA + 6x20mA = 240 mA + 10 mA communicatie = 250 mA
DP
PA
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Veilige
Zone
24 V
400 mA
Uin Multibarriere 2:
19 -/- (0,17x(0,2x50)) = 17,3V
400 m
Fisco/Fnico
Uin Multibarriere 3:
17,3 -/- (0,09x(0,4x50)) = 15,5V
Zone 2
40 mA
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
200 m
50 Ohm/km
Uin Multibarriere 1:
24 -/- (0,25x(0,4x50)) = 19V
400 m
Zone 1
SPARE
Forum
Afsluiting
Zone 0
20 mA
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
137
PROFIBUS PA in zone 1 en zone 0
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
Uit voorgaande rekenvoorbeeld is te
concluderen dat de laatste multibarriere
niet kan functioneren. Door minder
instrumenten aan te sluiten, de afstand te
verkleinen is dit eventueel wel mogelijk.
Een hogere uitgangsspanning van de
DP/PA coupler kan ook uitkomst bieden.
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Einde
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS in Ex
138
Conventioneel, PROFIBUS DP of PROFIBUS PA
Schakelkast
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Veld
Schakelkast
Schakelkast
PLC
mainrack
PLC
mainrack
PLC
I/O rack
PLC
I/O rack
Rack
versterkers
Rack
versterkers
klemmen
stroken
klemmen
stroken
Multicore
kabel
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Veld
PLC
mainrack
Profibus
DP/PA
convertor
Profibus
kabel
Profibus
Multicore
kabel
kabel
Junction
box
Veld
Remote
Junction
I/O
box
Forum
Afsluiting
T
P
L
T
Transmitters
PROFIBUS & PROFINET Nederland
T
P
L
Transmitters
T
T
P
L
T
Transmitters
PROFIBUS en explosieveiligheid
139
Forum
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
140
Inleiding
Wat is een
veldbus?
Explosieveiligheid
Beschermingsmethodieken
DP en Ex
Fisco/Fnico
PA en Ex
Praktijkcases
uitwerken met
specificatieblad
en
Forum
Afsluiting
PROFIBUS & PROFINET Nederland
PROFIBUS en explosieveiligheid
141