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Verfahrenstechnik 6/2015

Verfahrenstechnik 6/2015

Neue Leichtigkeit

Neue Leichtigkeit Feldbussysteme sorgen im Ex-Bereich für weniger Komplexität Andreas Hennecke Feldbussysteme sind dabei, die Prozessautomation auf eine völlig neue Basis zu stellen. Sie bilden nicht nur die Infrastruktur, mit der Big Data im Prozessbereich erst möglich wird. Sie sind auch die entscheidende Technologie für eine intelligente Prozesssteuerung im Sinne von Industrie 4.0. Und das bei einer deutlich vereinfachten Planung, Installation, Inbetriebnahme und Wartung bis in den Ex-Bereich hinein. Im Grunde genommen ist eine Infrastruktur auf der Basis von Foundation Fieldbus H1 und Profibus PA eine ganz logische Angelegenheit. Das beginnt schon bei der Planung. Hier hat sich die Trunk-and-Spur- Topologie als ein Quasi-Standard für Prozessanlagen entwickelt. Sie folgt einem einfachen Aufbau und ist daher übersichtlich von der Planung bis zur Installation. Am vertrauten Prinzip des alten Rangierverteilers angelehnt, wird dabei jedes Feldgerät mit einer eigenen Stichleitung angeschlossen und ist damit problemlos zugänglich. Der Systemaufbau ist von Grund auf eigensicher, und der Nachweis der Eigensicherheit nach Fisco kann ohne zusätzlichen Aufwand bei der Dokumentation der Anlage gleich mitgeführt werden. Dabei kann das Segment eine Gesamtlänge von bis zu 1900 m aufweisen. Zum Beispiel der High- Power Trunk mit einer Länge von 700 m und Feldgeräte an je 100 m langen Stichleitungen. Das erlaubt für die meisten Situationen eine einfache und problemlose Umsetzung selbst im Ex-Bereich der Zone 0. Doch es geht sogar noch weiter. Durch die weitreichende Standardisierung lassen sich 80 % aller Loops planen, testen und optimieren, noch bevor auch nur eine Komponente des Automationssystems physisch eingebaut ist. Die einzelnen Feldgeräte werden dann direkt mit Angabe der gewünschten Parametrierung beim Hersteller bestellt und bereits betriebsfertig konfiguriert geliefert. Auch hier heißt es: einfach einbauen, anschließen, Adresse einstellen, fertig. Dieselben Vorteile wirken sich auch aus, falls später der Austausch eines Feldgeräts erforderlich werden sollte. Musste der Servicetechniker früher peinlich genau auf die Kompatibilität zwischen Gerät und Leittechnik achten, muss er jetzt nur noch ein Austauschgerät einsetzen, die Adresse einstellen Autor: Andreas Hennecke, Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim Anschließen und los Das PA-Profil für Profibus umfasst bereits Standardvariablen für die unterschiedlichen Instrumententypen. Durch die Verwendung von Typicals, Vorlagen und Templates lässt sich die Installation einer Profibus-Infrastruktur ganz erheblich vereinfachen und beschleunigen. Dann sind zum Anschluss eines Gerätes eigentlich nur noch zwei Schritte erforderlich: Adresse einstellen und anschließen. Diagnose aus der Hand: Der Experte to go bewertet die Installationsqualität in jedem Ex-Bereich 68 VERFAHRENSTECHNIK 6/2015

ACHEMA I MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN und alles läuft. Dafür braucht man weder ein Notebook vor Ort noch muss von der Leitzentrale aus irgendetwas eingestellt werden. Die physische Installation digitaler Feldgeräte unterscheidet sich nicht wesentlich von der altvertrauten Vorgehensweise mit analogen 420-mA-Geräten. Lediglich bei der Schirmung ist besondere Sorgfalt angesagt, damit das Gerät auch auf Dauer ein einwandfreies Signal liefert. Diagnose-Intelligenz vor Ort Ob mechanisch und elektrisch alles in Ordnung ist, lässt sich schnell und einfach mit einem handlichen Diagnosegerät überprüfen. Ein typischer und noch dazu besonders praxisgerecht ausgelegter Vertreter solcher Geräte ist das FDH-1 von Pepperl+Fuchs. Das Kürzel steht für Fieldbus Diagnostic Handheld und bezeichnet ein intelligentes Diagnosegerät, das eine zuverlässige Analyse der physischen Feldbusebene erlaubt, ohne dass dafür tiefer gehendes Detailwissen zur richtigen Interpretation der gemessenen elektrischen Werte erforderlich ist. Das FDH-1 funktioniert in Verbindung mit dem Foundation Fieldbus H1 und Profibus PA. Es stellt gewissermaßen ein eingebettetes Expertensystem zur Verfügung, das eine ganze Reihe von Parametern überprüfen kann, die konkrete Auskunft über die Signalqualität eines Feldgeräts liefern. Zu den überprüften Parametern gehören Signalstärke, Rauschen, Erdung, Betriebsspannung und Jitter. Die gemessenen Werte werden auf einem kleinen grafischen Display entweder als Messwert oder Oszilloskop-Kurve dargestellt. Liegen alle Werte im grünen Bereich, kann von einer physikalisch einwandfreien Anbindung des Feldgerätes ausgegangen werden. Erkennt das Gerät Abweichungen von der optimal möglichen Installation, interpretiert ein Expertensystem die Messwerte und gibt Auskunft über mögliche Ursachen und schlägt Arbeitsschritte zur Suche und Behebung vor - Eine entscheidende Aussage, die Sicherheit bei der Installation bietet und im Servicefall schnelle Auskunft über mögliche Problemursachen liefern kann. Das FDH-1 ist übrigens das erste Diagnosegerät seiner Art, das auch über das Verhalten eines Feldgeräts bei elektromagnetischen Störungen Auskunft geben kann. Auch lässt sich die Fehlertoleranz eines Gerätes oder eines ganzen Segments ermitteln und damit der Bereich bestimmen, in dem eine zuverlässige Kommunikation gewährleistet ist. Hierfür wurde ein weiterer voll automatisierter Test implementiert. Einfacher als je zuvor Der sichere Einsatz von Feldgeräten in explosionsgefährdeten Bereichen ist ein bedeutendes Thema in der Prozessindustrie. Auch hier hat die Kombination Foundation Fieldbus H1 und Profibus PA entscheidende Erleichterungen gebracht. Genannt sei hier nur Dynamic Arc Recognition and Termination (Dart), eine neue Technologie, die auch den Einsatz von Feldgeräten mit höheren Leistungen im Ex-Bereich möglich macht. Das Stichwort heißt hier Eigensicherheit (Ex i). Im Gegensatz zur mechanisch geschützten Installation (Ex d und EC e) gelten nämlich bei der Eigensicherheit nach dem Fieldbus Intrinsically Safe Concept, IEC 60079-2 (Fisco-Norm) klar definierte elektrische Parameter für ein Feldbus-Segment im Ex-Bereich der Zonen 2, 1 und 0. Bei Feldgeräten mit Fisco-Zertifizierung, wie sie heute eigentlich zum Standard gehören, werden genau diese Grenzwerte eingehalten. Eine eigene Berechnung zum Nachweis der Eigensicherheit ist somit nicht mehr erforderlich. Für Kabel genügt eine Herstellererklärung. Für alle anderen Geräte müssen lediglich die Zertifikate dokumentiert werden. High-Power am Trunk Das Prinzip des High-Power Trunks beseitigt zahlreiche Nachteile und Einschränkungen, die bisher mit dem eigensicheren Betrieb von Feldgeräten im Ex-Bereich verbunden waren. Nicht nur, dass er eine durchgängig homogene Topologie für alle Bereiche der Kommunikations-Infrastruktur liefert. Dank seiner Ausführung in der Zündschutzart Ex d/e liefert er auch eine hohe Leistung (typ. 30 V/500 mA) direkt in die Ex-Zone 1 und 2 und gewährleistet über Feldbarrieren die Zündschutzart Ex i/a für die Zone 0. Dadurch ist eine durchgängige Eigensicherheit gewährleistet, die ein gefahrloses Arbeiten am Feldgerät ohne Feuerschein ermöglicht. Ein modernes Bussystem ist also nicht nur entscheidend einfacher zu verkabeln. Wird es in der bewährten Trunk-and-Spur- Topologie ausgelegt, ist es auch wesentlich weniger komplex als alle Lösungen der Vergangenheit. Dank High-Power Trunk bietet es sogar zertifizierte Eigensicherheit bis in den Ex-Bereich hinein. Dazu kommen deutlich erweiterte Diagnosemöglichkeiten und die Tatsache, dass sich ein Großteil der Funktionalität bereits vor der Installation durchspielen und optimieren lässt. Dabei hätte noch vor wenigen Jahren kaum jemand geglaubt, dass Digitaltechnik und Prozesssteuerung je zusammenfinden werden. Halle 11.0, Stand E43 Fotos: Fotolia, Pepperl+Fuchs www.pepperl-fuchs.com Wir stellen aus: ACHEMA Frankfurt 15.-19. Juni 2015 Halle 11.1 Stand E64 Mess- und Regeltechnik Badger Meter Europa GmbH Nürtinger Straße 76 72639 Neuffen (Germany) E-Mail: badger@badgermeter.de www.badgermeter.de VERFAHRENSTECHNIK 6/2015 69 BadgerMeter_VT_6-15_ACHEMA_60x265mm.indd 1 1/22/2015 3:17:23 PM Badger-Meter.indd 1 06.05.2015 11:42:20

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