Intrinsiek veilige veldbusoplossingen
voor processengineering

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Het gebruik van veldbussystemen in explosiegevaarlijke omgevingen werd in het verleden vaak vermeden omwille van de beperkingen opgelegd door de explosiebescherming, de karakteristieken van intrinsieke veiligheid en het beperkte aantal beschikbare veldbusstations voor de aansluiting van veldinstrumenten. De tijden zijn veranderd en intrinsiek veilige veldbussen bieden nu een mooie route naar succes.

Het praktische gebruik van veldbussen in de proces- automatisering was origineel louter bedoeld om dure 4-20 mA-bekabeling te vervangen. De uitwisseling van alle proces- en instrumentdata tussen het veldinstrument en de processcontroller was exclusief bi-directioneel mogelijk via de veldbus.
Het hoofddoel van de veldbustechnologie in het algemeen is drieërlei: één, verminderen van de installatiekosten; twee, besparingen realiseren in zowel tijd als in kosten door een vereenvoudigde planning en ten derde - dankzij enkele andere eigenschappen van een bus - een betere en veiliger werking van de installatie.
Uiteraard was (en is) het een hele uitdaging om de talloze verschillende signalen uit de wereld van de pro­-ces­s­engineering te integreren in een controlesysteem via de bus. Hierbovenop komt immers dan nog de communicatie van configuratie- en diagnosedata. De processengineers uit de chemische-, petrochemische en pharmaceutische industrieën waren echter geïnteresseerd, en gaven van hun kant hun eisen en overwegingen door aan de werkgroep “Communication on the field level” (NAMUR) om een gebruikerskeuze op te stellen van wat zij als gebruikers verwachtten van een geschikt bussysteem. Dit resulteerde in het definiëren door de NAMUR-leden van de gebruikersvereisten in de ‘NAMUR aanbeveling 74’. Uit deze aanbeveling blijkt nu dat de intrinsiek veilige veldbussystemen Profibus-PA en Foundation Fieldbus (FF) het dichtst aanleunen bij de verwachtingen van de chemische industrie.

OPEN BUSSTANDAARD
Het doel van beide organisaties is om een open busstandaard te definiëren die neutraal staat naar leveranciers toe, die een IEC-standaard opstelt voor een eenheidsbus voor explosiegevaarlijke omgevingen en die het toelaat toestellen van diverse leveranciers te gebruiken in gelijk welke opstelling (interoperability).
Beide systemen, Profibus-PA en Foundation Fieldbus, gebruiken de intrinsiek veilige H1 bus volgens de IEC 61158-2 physical layer. Het verschil tussen beide systemen ligt in de protocoldefinitie en de beschikbare opties.

Om zekerheid te hebben dat de diverse aparaten aan de standaardspecificaties voldoen, kunnen de fabricanten hun toestellen laten certifiëren bij onafhankelijke labo’s die opereren onder goedkeuring van de respectieve organisaties. Profibus-PA vindt vooral bijval in Europa terwijl Foundation Fieldbus eerder succesvol is op het Amerikaanse en Aziatische continent.
INTRINSIEK VEILIGE
VELDBUSSEN VOOR ZONE 1
Gedurende jaren heeft de IEC gewerkt aan het definiëren van een algemene busstandaard voor de procesautomatisering opdat de eindgebruiker toegang zou hebben tot een ruime selectie van producten van diverse oorsprong. In ruil daarvoor krijgen de leveranciers een ruime afzetmarkt.

Overeenkomstig de IEC-definitie is zulk een veldbussysteem opgesteld naar de physical layers 1, 2 en 7 van het ISO/OSI referentiemodel.
In physical layer 1 volgens IEC 61158-2, zijn datatransfer, data transfer rate, bus power supply, kabeltypes, kabellengtes en de mogelijkheden van interconnectie van verschillende veldinstrumenten op de bus gedefiniëerd. De IEC 61158-2 transfertechnologie ondersteunt de bus power supply en de intrinsiek veilige bescherming ervan bij een overdrachtsnelheid van 31,25 kbits/s.
De koppeling van de intrinsiek veilige H1-bus naar het hoger gelegen niveau H2-bus wordt uitgevoerd door middel van segmentkoppelaars. Voor Profibus betekent dit dat de segmentkoppelaar de veldinstrumenten op Profibus-PA (H1-bus), met een transfer rate van 31,25 kbits/s, verbindt met de controller via Profibus-DP (H2-bus), met een transfer rate tot 12Mbits/s. De segmentkoppelaar voorziet de H1-bus van voeding en zorgt voor de Ex-i isolatie naar de gevaarlijke zone. Los van de vermelde baudrate conversie, is er ook een verandering van protocol, namelijk van de synchrone Manchester code volgens IEC 61158-2 naar de asynchrone NRZ code langs de RS485 zijde.

SK2 SEGMENTKOPPELAAR
De segmentkoppelaar van bijv. de nieuwe generatie SK2 (van Pepperl&Fuchs) is modulair opgebouwd en in zijn maximale opstelling bevat hij een KLD2-GT-DP4.PA hoofdstation en tot 20 KLD2-PL-EX1.PA power link modules. Het hoofdstation heeft maximaal 4 onafhankelijke parallel werkende Profibus-PA masters waaraan op hun beurt tot 5 power link modules kunnen gekoppeld worden.
Elke power link module geeft een intrinsiek veilig Profibus-PA segment, waaraan een maximum van 10 intrinsiek veilige veldinstrumenten kunnen aangesloten worden met een kabellengte tot maximaal 860 m.
De segmentkoppelaar is niet gelinkt aan een specifiek PCS- of DCS-systeem en dient aldus niet geconfigureerd te worden, evenzo is er geen adressering of parametrisering vereist.
Via de segmentkoppelaar kunnen tot 125 Profibus-PA veldinstrumenten worden gevoed en hun data en parametrisering worden uitgewisseld. De segmentkoppelaar werkt onder absolute transparantie zonder toekenning van enig adres op de Profibus-kring.
Evenzo is hij niet restrictief naar I/O datavolume dat op de Profibus kan worden getransfereerd. Dit heeft het grote voordeel dat het hogere controlesysteem directe toegang heeft tot de diverse aangesloten veldinstrumenten. Hoofdstation en power link modules zijn gecertifieerd voor installatie in zone 2. Hierbij komt dat het hoofdstation redundant kan worden uitgevoerd naar de Profibus-DP connectie.

MODULAIRE OPBOUW
VAN SEGMENTKOPPELAAR
Een grote flexibiliteit wordt bekomen door de modulaire opbouw van de segmentkoppelaar. Indien de veldinstrumenten verdeeld worden op 4 Profibus-PA masterlijnen, dan vermindert relatief het getransfereerde datavolume zodat de cycle time verkleint en de toepassing in zijn totaliteit dus sneller wordt. Het is ook mogelijk prioriteiten toe te kennen aan de verschillende PA segmenten. Wanneer een korte cycle time voor de procesdata vereist is, worden er slechts enkele veldinstrumenten aan één Profibus-PA segment aangesloten. Procesdata die een langere cycle time toelaten worden gegroepeerd aan segmenten met meerdere stations.

APARTE
BENADERING VOOR Ex-i
De explosiebeveiligingscategorie Ex-i vereist een aparte benadering van het veldbusconcept. De beperking van de elektrische energie staat rechtstreeks tot de beperking van het aantal gebruikers op de veldbus.
De Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB), die in samenwerking met de voornaamste fabrikanten van veldbusinstrumenten binnen de Profibus User Organisatie (PNO) het Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO) heeft opgesteld, stelt dat, mits inachtname van een aantal gekende grenswaarden, de huidige complexe berekeningen van intrinsiek veilige circuits kunnen weggelaten worden.

HET FISCO-MODEL
De gebruiker heeft met het FISCO-model het grote voordeel dat de componenten op het Profibus-PA segment eenvoudig kunnen worden aangesloten zonder de noodzaak van dure ingewikkelde calculaties voor de intrinsieke veiligheid. Het is enkel een vereiste dat alle componenten voldoen aan het FISCO-model om een bijkomend instrument direct aan te sluiten op de Profibus-PA. Het FISCO-model is sinds kort ook geïmplementeerd in de standaarden van Foundation Fieldbus, zodat ook hier dezelfde voordelen gelden. Dit vereenvoudigt sterk de engineering en systeemplanning.

POWER REPEATER CONFORM FISCO-MODEL
Als een alternatief voor de segmentkoppelaar ontwikkelde Pepperl +Fuchs een Power Repeater voor de voeding van veldinstrumenten op Profibus-PA en Foundation Fieldbus. De Power Repeaters scheiden twee IEC 61158-2 veldbussegmenten (H1) galvanisch van elkaar en hernieuwen de signaalvorm en –niveau van het inkomend communicatiesignaal. De repeaters hebben een geïntegreerde bus termination en zijn beschikbaar voor installatie in zone 2.
De KLD2-PR-1.IEC is ontworpen voor voeding tot 31 veldinstrumenten. De KLD2-PR-EX1.IEC1 versie voorziet in een intrinsiek veilige voeding naar de veldinstrumenten van 100 mA. Zijn ATEX gecertifiëerde intrinsiek veilige uitgang is conform het FISCO-model en is dus geschikt voor gebruik met FISCO-gekeurde Profibus-PA en Foundation Fieldbus veldinstrumenten.
Evenzo is de KLD2-PR-EX1.IEC een ATEX gecertifiëerde power repeater conform het FISCO-model. Zijn uitgangsstroom is 70 mA. Hier kunnen tot 6 instrumenten worden aangesloten van type 111 of 112 volgens de Foundation Fieldbus specificaties.
Wat betreft goedkeuringen komen deze waarden ongeveer overeen met deze van het ENTITY-model. Echter, zoals eerder vermeld, is FISCO nog geen deel van de Foundation Fieldbus specificaties, maar kunnen veldinstrumenten wel worden aangesloten volgens dit FISCO-model. Met dit gegeven is deze power repeater uniek in zijn soort.
Het ENTITY-model (Amerikaans model) en het FISCO-model (Fieldbus Intrinsically Safe Concept – PTB Report W53) baseren zich op verschillende uitgangspunten in de intrinsieke veiligheid van bussys­temen. Het essentiële onderscheid is het verschil in benadering van de verbindingskabel. Het ENTITY- model beschouwt de kabel als een geconcentreerde inductantie/capaciteit, het FISCO-model beschouwt de kabel als een gespreide inductantie/capaciteit.
Met het ENTITY model dienen de kabelwaardes in rekening gebracht te worden bij de intrinsieke veiligheidsberekeningen. Deze berekening is dus erg ingewikkeld. Bijkomend geldt ook dat er een maximum is van 6 gebruikers op de veldbus. Wanneer de veldbus wordt uitgebreid met een bijkomend veldinstrument, dient dus een nieuwe, dure en gecompliceerde intrinsieke veiligheidsberekening te worden uitgevoerd.
Met het FISCO-model zijn enkel de individuele toestellen op de veldbus gecertifieerd.
In het certificaat van de Power Repeater zijn de parameters van de toegelaten kabel en aansluitbare veldinstrumenten ondubbelzinnig gedefiniëerd zodat een toevoeging mogelijk is zonder gevaar.
Een systeemcertificaat voor de complete veldbus is niet vereist. Alle elektrische componenten van het velbussyteem kunnen eenvoudig met elkaar verbonden worden zonder het uitvoeren van een dure en gecompliceerde calculatie voor intrinsieke veiligheid. Nieuwe veldinstrumenten kunnen later zonder probleem worden toegevoegd. Het aantal deelnemers per segment bedraagt 10 instrumenten.

Voordelen
van de veldbustechniek
Profibus en Foundation Fieldbus bieden het voordeel van zuivere digitale communicatie en een permanente informatie van status en meetwaarden.
De eindgebruiker betrekt instrumenten van verscheidene fabrikanten voor zijn proces-toepassing en gebruikt deze om een zo optimaal mogelijk systeem op te stellen met toegang tot alle instrumentparameters.

Veldbusaansluiting EN
conventionele signalen?
Om hier een antwoord op te geven, zou het volledige financiëel-economische aspect van de veldbus moeten worden bekeken.
Het is inderdaad zo dat niet alle sensoren zoals druk-, verschildruk-, debiet- of temperatuurtransmitters of klepstandmelders momenteel op de markt beschikbaar zijn in de geschikte behuizing met veldbusaansluiting.
In het geval van eenvoudige kleppen, sensoren en transmitters, ligt de kost van de businterface relatief hoog. De kost is dan niet evenredig met de prijs van een conventionele sensor.

Intrinsiek veilig interface systeem met veldaansluiting?
Dit is het werkgebied van de intrinsiek veilige remote I/O-systemen. De I/O’s zijn interfaceniveau’s tussen de veldbus en het controlesysteem met eigenschappen aangepast aan de procesautomatisering. Het IS-RPI-systeem van Pepperl&Fuchs bijvoorbeeld wordt geïnstalleerd tot in zone 1. De veldcircuits kunnen gaan tot zone 0. De uitgangen van de lokale voedingsunits zijn eveneens intrinsiek veilig. De modules laten “hot swapping” toe tijdens gebruik. 64 temperatuur- en 124 binaire ingangssignalen zijn via één gateway gekoppeld met het controlesysteem via de intrinsiek veilige busverbinding.
Indien men van veldbus wenst te veranderen, volstaat het de gateway te verwisselen om de conventionele veldinstrumenten te verbinden met het andere bussysteem.

Compacte veldbusverbindingen
In aanvulling van de klassieke remote I/O-systemen, die een aparte power supply vereisen, worden compacte decentrale veldbusinterfaces ge-bruikt om binaire in- en uitgangen aan veldbussen te koppelen. De FPI modules worden gevoed via de veldbus. Een externe voeding is niet nodig. De robuuste IP65 veldbehuizing laat een installatie toe direct op de locatie van de toepassing. De kabelverbindingen naar de sensoren/actuatoren wordt hierdoor tot een minimum beperkt.
Via de FPI FD0-BI-EX12.PA sensor­interface kunnen de binaire statussignalen van 8 sensoren worden getransferreerd naar Profibus-PA.
De FPI valve-interface FD0-VC-EX4.PA kan gebruikt worden om vier low-power intrinsiek veilige actuatoren aan te sluiten op de Profibus-PA. Hierbij zijn tevens 8 ingangen beschikbaar voor de terugmelding van de kleppositie.
De FD0-VC-EX4.FF versie is beschikbaar voor de koppeling naar de Foundation Fieldbus.

Belangrijke eigenschappen
van de veldbusproces
I/O-modules zijn:
• monitoring van de break-away en klep openingstijden
• geïntegreerde tellers voor onderhoudsplanning en procescontrole
• bedrijfsmonitoring van de sensoren en actuatoren
• leidingbreuk- en kortsluitmonitoring
• status- en foutmeldingen
• veldinstallatie tot zone 1
• robuuste IP65 veldbehuizing

Samenvatting
Veldbussen zijn de sleutel tot een succesvolle distributie van automatiseringsfuncties naar diverse veldinstrumenten. Waarbij, om het doel te bereiken van een redelijke kostprijs voor de instrumenten in de veldbustechnologie, het gebruik van gedecentraliseerde intelligentie zoals remote I/O-systemen zeker voordelen heeft. Dit laat toe om eenvoudige conventionele binaire signalen op een economisch verantwoorde wijze te koppelen aan een intrinsiek veilige veldbus.

Solutions bus de terrain en securite intrinsèque
pour ingénierie de processus

L’utilisation du système du bus de terrain en zone à risque d’explosion a été en grande partie évitée dans le passé en raison des restrictions imposées par la protection d’explosion, les caractéristiques de sécurité intrinsèque et le nombre limité de stations de bus de terrain pour le raccord des instruments. Aujourd’hui, les temps ont changé et les bus de terrain en sécurité intrinsèque représentent le meilleur chemin pour obtenir du succès.

L’utilisation pratique du bus de terrain dans le secteur de l’automatisation est basée sur le remplacement du câblage 4-20 mA. L’échange de toutes les données du processus ainsi que les données de l’instrumentation entre les appareils de terrain et le contrôleur est exclusivement bi-directionel via celui-ci. Le but essentiel de la technologie du bus de terrain est la réduction des frais de l’installation, aussi bien en temps qu’en coûts, grâce à un planning simplifié, une opération d’usine améliorée et simplifiée en raison de certaines fonctions complémentaires.
La tâche d’incorporer une quantité élevée de signaux hétérogènes dans un système de contrôle via un bus, n’est évidemment pas simple. En outre, il y a la communication de la configuration et du diagnostique.
Dans le monde d’ingénierie de processus, dans les industries chimique, pétrochimique et pharmaceutique, toutes considérations ont été données au groupe de travail «Communication on the field level» (NAMUR) afin de définir le système de bus approprié. Les résultats de ces activités ont été la formulation des exigences de l’utilisateur via les «NAMUR member companies» aux recommandation spécifiques.
Il s’avère que le système de bus de terrain Profibus-PA et Foundation Fieldbus (FF) en sécurité intrinsèque remplissent aux mieux les exigences des industries chimiques.

UN STANDARD NEUTRE
Le but des deux organisations est de définir un standard neutre vis à vis des fabricants, pour établir un standard IEC avec un bus de terrain en zones à risque d’explosion tolèrant l’utilisation d’appareils de marques différentes et ce avec n’importe quelle composition (inter fonctionnement). Les deux systèmes, Profibus-PA et Foundation Fieldbus, utilisent le bus à sécurité intrinsèque H1 selon IEC 61158-2. La différence entre les deux systèmes se trouve dans la définition du protocole et les options prévues. Pour assurer que les appareils utilisés répondent aux spécifications standard, les fabricants peuvent faire certifier leurs appareils dans des laboratoires indépendants, qui opèrent conformément au contrat de l’organisation respective. Profibus-PA a son plus grand marché d’utilisateurs en Europe, contrairement à Foundation Fieldbus qui lui est surtout actif en Amérique et en Asie.

Bus de terrain avec sécurité intrinsèque pour Zone 1
Au cours des années, l’IEC a défini un standard pour bus de terrain pour l’automatisation de processus, afin que l’utilisateur puisse avoir accès à une large sélection de produits de fabricants différents et ainsi pouvoir bénéficier d’un large marché.
Selon la définition de l’IEC, un tel système de bus de terrain fourni la couche 1, 2 et 7 du modèle de référence ISO/OSI.
Dans le premier ‘layer’ (layer physique) en accord avec l’IEC 61158-2, le transfert des données, le taux de transfert de données, l’alimentation du bus, type de câble, longueur de câble et la possibilité de connecter différents appareils de terrain, sont défini sur le bus.
La technologie de transfert IEC 61158-2 concerne l’alimentation de bus de terrain et la protection de sécurité intrinsèque à un transfert de données de 31,25 kbits/s.
La connection du bus de terrain en sécurité intrinsèque H1 vers un bus de terrain d’un niveau plus élevé H2 est créé au moyen de coupleurs de segment.
Pour Profibus cela veut dire que le coupleur de segment connecte les instruments de terrain, connectés sur Profibus-PA (bus H1), avec une vitesse de transfert de 31,25 kbits/s vers le Profibus-DP (bus H2) à une vitesse de transfert de 12 Mbits/s.
Le coupleur de segment approvisionne le bus H1 en alimentation et protège par isolation Ex-i vers la zone à risque d’explosion. Mis à part de la conversion de vitesse, il y a un changement de protocole, notamment du code Manchester synchrone selon l’IEC 61158-2 vers un code asynchrone NRZ du côté du RS485.
Le coupleur de segment de p.e. la nouvelle génération SK2 (de Pepperl & Fuchs) est conçu de façon modulaire. Le développement maximale consiste en une tête de station KLD2-GT-DP4.PA et d’un maximum de 20 KLD2-PL-EX1.PA Power Link Module. La tête de station contient jusqu’à 4 masters Profibus-PA qui travaillent indépendamment et en parallèle. Chaque Power Link Module ouvre un segment Profibus-PA en sécurité intrinsèque; sur lequel maximum 10 appareils de terrain peuvent être connectés avec une longueur de câble de 860 m.
Le coupleur de segment n’est pas lié à un système d’automation ni à un contrôle de processus spécifique et ne doit de ce fait pas être configuré. Via un coupleur de segment, jusqu’à 125 appareils de terrain en Profibus-PA peuvent-être connectés et leurs données transférées. Le coupleur de segment opère de façon transparente et ne doit pas avoir d’adresse sur le Profibus.
De même, il limite le volume de données I/O transférées sur le Profibus. Ceci a pour avantage que le contrôle de haut niveau a immédiatement accès aux données des appareils de terrain via les segments Profibus-PA. La tête de station ainsi que les power link modules sont disponibles pour des installations en Zone 2.
De plus, la tête de station peut-être utilisée en rédondance vers la connections Profibus-DP.

CONSTRUCTION MODULAIRE
DU COUPLEUR DE SEGMENT
Une grande flexibilité est obtenue via une construction modulaire du coupleur de segment. Si les appareils de terrain sont divisés sur les 4 Profibus-PA masters, le volume de données transférées diminue, ainsi que le temps de cycle et l’application devient donc plus rapide. Il est possible de distribuer des priorités aux différents segments PA. Si un temps de cycle de courte durée est demandée pour les données du processus, seulement quelques appareils de terrain sont connectés sur un segment Profibus-PA. Les données du processus, qui permettent un temps de cycle plus long, sont assignées à un segment avec plusieurs stations.

UNE DESIGNATION SPECIALE
POUR LA CATEGORIE Ex-i
La catégorie de protection contre le risque d’explosion Ex-i demande une désignation spéciale pour les bus de terrain. La limitation de l’énergie électrique est associée aux restrictions des appareils qui peuvent-être connectés sur le bus de terrain.
Le «Physikalisch Technische Bundesanstalt» (PTB), qui en collaboration avec les plus importants fabricants d’instruments de bus de terrain dans le cadre du «Profibus User Organisation » (PUO)n a formé le Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO), indique qu’en prenant en considération quelques valeurs limites connues, le calcul actuel des circuits intrinsèques peut être réduit à sa plus simple expression.

Grâce au modèle FISCO, les utilisateurs possèdent l’avantage que tous les appareils électriques du segment Profibus-PA peuvent être connectés sans la nécessité de calcul de boucle onéreuse et compliquée. Il est simplement exigé que tous les appareils répondent au modèle FISCO pour pouvoir intégrer directement un appareil supplémentaire sur Profibus-PA.
Le modèle FISCO est récemment implémenté dans le standard de Foundation Fieldbus, ainsi les avantages sont applicables. Ceci facilite énormément l’ingénierie et le planning du système.

UN ‘POWER REPEATER’
CERTIFIE FISCO
Comme alternative aux coupleurs de segment, par exemple Pepperl+Fuchs a développé son propre Power Repeater pour l’alimentation des instruments de terrain sur Profibus-PA et Foundation Fieldbus. Le Power Repeater isole galvaniquement deux IEC 61158-2 segments de bus de terrain (H1) l’un de l’autre et renouvelle le format des données et le niveau des signaux de communication en entrée.
Les «repeaters» ont une terminaison de bus intégrée et sont disponibles pour des installations en Zone 2.
Le KLD2-PR-1.IEC est désigné pour pouvoir supporter jusqu’à 31 instruments de terrain.
La version KLD2-PR-1.IEC1 offre une alimentation de sécurité intrinsèque vers les instruments de terrain de 100 mA. Les sorties de sécurité intrinsèque sont certifiées ATEX, conformes au modèle FISCO, et peuvent être utilisées avec des appareils de terrain Profibus-PA et Foundation Fieldbus certifiés FISCO.
De même, le KLD2-PR-1.IEC a des sorties de sécurité intrinsèque certifié ATEX en accord avec FISCO. Le courant de sortie est de 70 mA. On peut utiliser jusqu’à 6 instruments du type 111 et 112 selon les spécifications Foundation Fieldbus. En ce qui concerne les approbations, les valeurs correspondent à celles du modèle ENTITY. Bien que, comme mentionné auparavant, FISCO ne fasse pas partie des spécifications de Foundation Fieldbus, cependant les instruments de terrain peuvent être connectés selon le modèle FISCO et ce grâce à cette alimentation qui est unique sur le marché.
Le modèle ENTITY (modèle américain) et FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe Concept-PTB Report W53) se basent sur différentes considérations de la sécurité de risque d’explosion pour bus de terrain en sécurité intrinsèque. La différence essentielle est la méthode de considération du câble. ENTITY considère le câble comme étant une concentration d’inductance/capacitance. FISCO considère le câble comme étant un distributeur d’inductance/capacitance.
Avec le modèle ENTITY, les valeurs du câble doivent être prises en considération en sécurité intrinsèque. Le calcul est donc très complexe. En outre, un maximum de 6 participants peut être connecté au bus de terrain. Si le système doit être étendu d’une barrière, un nouveau calcul de boucle est nécessaire.
Avec le modèle FISCO, seulement les appareils individuels doivent être certifiés. Dans le certificat du Power Repeater les paramètres du câble et des instruments de terrain sont définis, de manière à faciliter toutes interconnections.
Un certificat du système pour le bus de terrain complet n’est pas nécessaire. Tous les appareils électroniques du système du bus de terrain peuvent être facilement connectés l’un à l’autre sans devoir faire des calculs de boucles compliquées. De nouveaux instruments de terrain peuvent sans problème être ajoutés par la suite. Le nombre de participants par segment peut atteindre 10.

Avantages de la technique du bus de terrain
Profibus et Foundation Fieldbus offrent l’avantage d’une communication purement digitale et une information permanente du statut des valeurs mesurées. L’utilisateur obtient des appareils de différents fabricants pour son application de processus et les emploit dans son système de façon optimale afin d’obtenir l’accès à tous ses instruments.

Connections de bus de terrain pour signaux conventionnels?
Pour connaître la réponse, il faut vèrifier et contrôler l’aspect économique dans l’utilisation de celui-ci. Pas tous les détecteurs, comme les détecteurs de pression, pression différentielle, débit, température ou positionneur de vannes ne sont disponibles avec des boîtiers mécaniques adaptés aux bus de terrain. Dans le cas de simples positionneurs, détecteurs et transmetteurs, le coût de l’interface de bus de terrain reste élevé. Celui-ci est disproportionné par rapport au prix du détecteur conventionnel.

Interface en sécurité intrinsèque avec connection sur terrain?
C’est ici que les systèmes de ‘remote I/O’ en sécurité intrinsèque sont utilisés. Ce sont des niveaux d’interface entre le bus de terrain et le système de contrôle avec des caractéristiques adaptées aux processus d’automatisation. Le système IS-RPI p.e. (de Pepperl & Fuchs) peut être installé dans la zone à risque d’explosion, Zone 1. Les circuits de terrain peuvent aller jusqu’en Zone 0. Les sorties de l’alimentation locale sont aussi en sécurité intrinsèque. Les modules tolèrent ‘Hot Swapping’ pendant l’utilisation. 64 entrées de température et 124 entrées binaires peuvent être connectée aux Gateway, via le bus de sécurité intrinsèque, vers le système de contrôle.
Dans le cas ou l’on désire changer de bus de terrain, il suffit de changer le gateway adéquat vers le nouveau système de bus de terrain sans modifier le reste de l’installation.

Connection de bus de terrain compacte
En plus du système remote I/O classique, lequel exige une alimentation séparée, un interface de bus de terrain décentralisé et compact peut être utilisé afin de connecter des entrées et sorties binaires au bus de terrain.
Les modules FPI sont alimentés via le bus de terrain. Une alimentation externe n’est pas nécessaire.
La construction robuste (IP65) permet une installation directe sur le terrain. Le câblage vers les détecteurs / actionneurs sont de ce fait réduit au minimum.
Via le sensor-interface FPI FD0-BI-EX12.PA les signaux de statut de 8 détecteurs peuvent-être transférés sur Profibus-PA.
L’interface de vannes FPI FD0-VC-EX4.PA peut être utilisé pour connecter quatre actionneurs de basse puissance en sécurité intrinsèque sur Profibus-PA. Huit entrées sont disponibles pour la détection de position de la vanne.
La version FD0-VC-EX4.FF est également disponible pour la connection sur Foundation Fieldbus.
Les caractéristiques principales des modules I/O de processus de bus de terrain sont :
• Contrôle des break-away et des temps d’ouverture des vannes
• Compteurs intégrés pour la maintenance et le contrôle du processus
• Contrôle de fonctionnalité de détecteurs et transmetteurs
• Contrôle de rupture de câble et de court circuit
• Statut et visualisation d’erreurs
• Installation jusqu’en Zone 1
• Construction robuste IP65

Résumé
Les bus de terrain sont la clef essentielle pour la distribution des fonctions d’automatisations vers divers instruments de terrain.
Cependant, pour atteindre le but d’un coût raisonnable avec des instruments de terrain dans la technologie du bus de terrain, l’utilisation d’intelligence décentralisée tel que le système remote I/O présente de grands avantages. Ceci vous permet de connecter de façon économique des signaux binaires conventionnel sur le bus de terrain à sécurité intrinsèque.