Aktuální vydání

celé číslo

07

2021

Automatizace řízení dopravy a infrastruktury, nabíjecí stanice, autonomní vozidla

celé číslo

DART Fieldbus – do prostředí s nebezpečím výbuchu snadno a bezpečně

V loňském únorovém čísle časopisu Automa se mohli čtenáři dočíst o zcela nové kon­cepci zajištění jiskrové bezpečnosti v prostředí s nebezpečím výbuchu DART (Dynamic Arc Recognition and Termination). Nyní jsou na trh postupně uváděny produkty, kte­ré koncepci DART využívají. Tento článek je věnován produktům DART Fieldbus, urče­ným pro připojení provozních přístrojů v prostředí s nebezpečím výbuchu prostřednic­tvím průmyslových sběrnic.
 

Nová koncepce

 
V procesním průmyslu se v prostředí s ne­bezpečím výbuchu prosadily zejména dvě provozní sběrnice, Foundation Fieldbus H1 a Profibus-PA. Zajištění jiskrové bezpečnos­ti je u nich jednoduché, ale znamená to re­spektovat přísná omezení z hlediska příko­nu připojených provozních přístrojů. Sběrni­ce mají páteřní výkonovou sběrnici (trunk) a odbočky (spur). Páteřní sběrnice byla do­sud obvykle v kategorii Ex e a nemohla být umístěna v zóně 1 prostředí s nebezpečím výbuchu, leda za cenu významného omezení výkonu – teprve odbočky a zařízení na nich připojená byly v kategorii Ex ia. DART Fiel­dbus umožňuje tato omezení překročit a také páteřní sběrnici realizovat bez omezení výko­nu v kategorii Ex ib a umístit v zóně 1. Jak je to možné? Je to proto, že princip DART je jiný než u předchozích koncepcí: neomezu­je výkon přenášený po sběrnici, ale deteku­je nebezpečí vzniku jiskry a včas odpojí na­pájení, aby jiskrový výboj vůbec nenastal. Princip byl podrobně vysvětlen v loňském článku zmíněném v úvodu. Z hlediska uži­vatele je důležité, že páteřní sběrnice může mít délku až 1 000 m s příkonem 8 W na seg­ment a až s 32 přístroji připojenými v kaž­dém segmentu.
 

Co s dosavadními přístroji?

 
Co s dosavadními jiskrově bezpečnými přístroji a zařízeními připojenými prostřed­nictvím uvedených sběrnic? Je třeba se s nimi rozloučit? Nikoliv. Pro nové projekty je mož­né použít všechny existující přístroje určené pro jiskrově bezpečné sběrnice; pro moder­nizaci starších zařízení je lze ponechat v pro­vozu a systém převést na DART Fieldbus i s nimi. „Naší první myšlenkou bylo zařídit vše tak, aby plně jiskrově bezpečný segment sběrnice měl stejné základní charakteristiky a výkon jako sběrnice v bezpečném prostře­dí,“ řekl Michael Kessler, technický ředitel sekce Components and Technology společ­nosti Pepperl+Fuchs, která stála u zrodu kon­cepce DART. „ Proto DART chrání jen páteř­ní sběrnici. Odbočky jsou chráněny klasic­kým způsobem. Systém DART Fieldbus tak může být použit s běžnými jiskrově bezpeč­nými přístroji.“
 

DART Segment Protector

 
Znamená to také, že DART Fieldbus za­chovává osvědčenou topologii trunk-spur. Na páteřní sběrnici jsou připojeny vazební členy DART Segment Protector (maximálně čtyři v každém segmentu) a na ně jednotlivá pro­vozní zařízení (obr. 1). DART Segment Pro­tector je schválen pro instalaci v zóně 1 pro­středí s nebezpečím výbuchu a má certifikát podle Ex ib IIC. Dodává připojeným zařízením dostatečný výkon pro jejich činnost a je v něm vestavěna ochrana proti zkratu. To umožňuje vykonávat servisní práce na zařízeních pod na­pětím, bez nutnosti jejich odstávky.
 
Inženýři, kteří navrhují komunikační sys­témy do prostředí s nebezpečím výbuchu, ocení, že mezi návrhem systému s DART Fieldbus a systému s běžnou sběrnicí není mnoho rozdílů. Je jen málo omezení vyplý­vajících z ochrany proti výbuchu – zbytek je „jednoduše sběrnice“.
 

Redundance napájení

 
Další charakteristickou vlastností DART Fieldbus je možnost realizovat tzv. sdílené re­dundantní napájení. Sdílené redundantní na­pájení znamená, že dva napájecí zdroje jsou řízeny tak, aby za běžných podmínek každý dodával právě polovinu proudu zátěže. Zdroje tak za běžných podmínek pracují v pásmu op­timálního provozu, s delší průměrnou dobou mezi poruchami a lepší spolehlivostí, a tepr­ve při poruše jednoho z nich dodává celý vý­kon druhý zdroj.
 

DART Power Hub

 
DART Power Hub se stará nejen o napá­jení páteřní sběrnice, ale také o komunika­ci s nadřazeným systémem. V něm je také realizována funkce sdíleného redundantní­ho napájení.
 
Pro sběrnici Profibus-PA nabízí firma Pepperl+Fuchs DART Power Hub SK3. Power Hub SK3 tvoří základní deska, na níž jsou umístěny napájecí moduly a modul komuni­kační brány mezi sběrnicemi Profibus-PA a Profibus-DP. Propojení Profibus-PA a Profibus-DP je transparentní, tzn. že zařízení na Pro­fibusu-PA se v Profibusu-DP jeví jako běžné řízené jednotky (slaves). Z pohledu sběrnice Profibus-PA obsahuje SK3 pro každý segment sběrnice jednotku PA master.
 
Podobný modul DART Power Hub je k dispozici i pro Foundation Fieldbus H1 – napájí jednotlivé segmenty sběrnice a připo­juje celý komunikační systém do nadřaze­ného DCS.
 
Jednotky DART Power Hub se umísťují na konec kabelu sběrnice do rozváděče. Vo­litelně je lze vybavit také funkcí diagnostiky fyzické vrstvy sběrnice.
 

Závěr

 
DART je v současnosti nejspolehlivější způsob, jak ochránit provozní techniku v pro­středí s nebezpečím výbuchu. Na jejím dal­ším technickém rozvoji pracuje konsorcium třinácti firem působících v oboru procesní automatizace. Cílem je mj. přijmout DART jako mezinárodní normu, aby byla zajištěna maximální míra interoperability zařízení od různých výrobců.
Další informace o systému DART Field­bus najdou zájemci na www.pepperl-fuchs.com/dart-fieldbus.
(Pepperl+Fuchs)
 
Obr. 1. DART Filedbus
 

DART Fieldbus překonává omezení:

  • délky kabelových tras: až 1 000 m pro páteřní sběrnici, až 120 m pro odbočku,
  • volitelně pokročilá diagnostika fyzikální vrstvy,
  • až 32 přístrojů v segmentu, navrženo v souladu s normou IEC 60079--11 Výbušné atmosféry – Část 11: Ochra­na zařízení jiskrovou bezpečností „i“.