Die synchrone Übertragung gemäss IEC 61158-2 mit einer festgelegten Baudrate von 31,25 kBit/s kommt in der Prozessautomatisierung zum Einsatz. Sie erfüllt wichtige Anforderungen der Chemie und Petrochemie: Eigensicherheit und Busspeisung in Zweileitertechnik. Damit kann PROFIBUS auch in Ex-Bereichen eingesetzt werden. Möglichkeiten und Grenzen von PROFIBUS mit IEC 61158-2 Übertragungstechnik für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen sind durch das FISCO-Modell (Fieldbus Intrinsically Safe Concept) festgelegt. Das FISCO-Modell wurde in Deutschland von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) entwickelt und wird heute international als Basismodell für den Betrieb von Feldbussen in Ex-Bereichen anerkannt. Die Übertragung gemäss IEC 61158-2 und FISCO-Modell erfolgt nach folgenden Grundsätzen:
•Beim Senden eines Teilnehmers wird keine Leistung in den Bus eingespeist.
•In jedem Segment gibt es nur eine einspeisende Quelle, das Speisegerät.
•Jedes Feldgerät nimmt im eingeschwungenen Zustand einen konstanten Grundstrom auf.
•Die Feldgeräte wirken als passive Stromsenke.
•Der passive Leitungsabschluss erfolgt an beiden Enden der Bushauptleitung.
•Es sind Netze in Linien-, Baum- und Sterntopologie möglich.
Jeder Teilnehmer nimmt im eingeschwungenen Zustand einen Grundstrom von mindestens 10 mA auf. Dieser Strom dient bei Busspeisung der Energieversorgung des Feldgerätes. Die Kommunikationssignale werden vom sendenden Gerät durch Aufmodulieren von +/- 9 mA auf den Grundstrom erzeugt.
Ein verpolter Anschluss eines Feldgerätes in MBP Technik hat keine Folgen für die Funktionsfähigkeit des Busses, da diese Geräte üblicherweise mit einer automatischen Polaritätserkennung ausgerüstet sind.
Die Anzahl der an ein Segment anschliessbaren Teilnehmer ist auf max. 32 beschränkt. Sie wird jedoch durch die gewählte Zündschutzart und eine eventuelle Busspeisung weiter eingeschränkt. Bei eigensicheren Netzen ist sowohl die maximale Speisespannung als auch der maximale Speisestrom in engen Grenzen festgelegt. Aber auch bei nicht eigensicheren Netzen ist die Leistung des Speisegeräts begrenzt.
Mögliche Speiseleistungen bei MBP:
Typ |
Einsatzgebiet |
Speise- Spannung |
maximaler |
maximale |
typische*) |
I |
EEx ia/ib IIC |
13,5 V |
110 mA |
1,8 W |
9 |
II |
EEx ib IIC |
13,5 V |
110 mA |
1,8 W |
9 |
III |
EEx ib IIB |
13,5 V |
250 mA |
4,2 W |
22 |
IV |
Nicht eigensicher |
24 V |
500 mA |
12 W |
32 |
*) die Angabe bezieht sich auf eine Stromaufnahme von 10 mA je Gerät. Wenn ein Gerät mehr als 10 mA aufnimmt, so reduziert sich die Zahl der anzuschliessenden Geräte entsprechend.
Als Faustregel für die Bestimmung der maximalen Leitungslänge ist es ausreichend, den Strombedarf der anzuschliessenden Feldgeräte auszurechnen, ein Speisegerät aus der vorangehenden Tabelle 7 auszuwählen und die Leitungslänge für den gewählten Kabeltyp aus der nachstehenden Tabelle abzulesen. Der benötigte Strom (=S Strombedarf) ergibt sich aus der Summe der Geräte-Grundströme, der in dem jeweiligen Segment angeschlossenen Feldgeräte, sowie einer Reserve von 9 mA je Segment für den Ansprechstrom des FDE (Fault Disconnection Equipment). Das FDE verhindert, dass fehlerhafte Geräte den Bus dauerhaft blockieren können.
Maximaldistanzen bei MBP
Speisegerät |
|
Typ I |
Typ II |
Typ III |
Typ IV |
Typ IV |
Typ IV |
Speisespannung |
V |
13,5 |
13,5 |
13,5 |
24 |
24 |
24 |
Strombedarf S |
mA |
≤ 110 |
≤ 110 |
≤ 250 |
≤ 110 |
≤ 250 |
≤ 500 |
Leitungslänge bei |
m |
≤ 900 |
≤ 900 |
≤ 400 |
≤ 1900 |
≤ 1300 |
≤ 650 |
Leitungslänge bei |
m |
≤ 1000 |
≤ 1500 |
≤ 500 |
≤ 1900 |
≤ 1900 |
≤ 1900 |
Der gemeinsame Betrieb von busgespeisten und fremdgespeisten Geräten ist zulässig. Zu beachten ist, dass auch fremdgespeiste Geräte einen Grundstrom über den Busanschluss aufnehmen, der bei der Berechnung des maximal verfügbaren Speisestroms entsprechend zu berücksichtigen ist.