PROFIBUS Handbuch

Betrachtungen zur Eigensicheren Installation

Betrachtungen zur Eigensicheren Installation

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Betrachtungen zur Eigensicheren Installation

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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
Speisestrom

maximale
Leistung

typische*)
Teilnehmerzahl

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
q=0,8 mm² (Referenz)

m

900

900

400

1900

1300

650

Leitungslänge bei
q=1,5 mm²

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.