Барьеры Fieldbus MTL: Особенности и преимущества.

02.03.2021

Барьеры Fieldbus MTL серии 937х-FB на 6 или 12 спуров; возможность работы в резервированном режиме; новое компактное и экономичное решение 9377-FB3-Px — обеспечивают безопасность, возможность расширения сети, удобство в работе и снижение затрат от этапа проектирования до обслуживания.




Передовая цифровая инфраструктура Foundation Fieldbus.

Уже более двух десятилетий технология Foundation Fieldbus, интегрированная в миллионы умных установок и систем, предоставляет пользователю возможность принимать быстрые и правильные решения, повышать производительность, снижать затраты, минимизировать риски. Технология Foundation Fieldbus позволяет в полной мере раскрыть и использовать возможности установленного парка оборудования на предприятии, обеспечивая доступность к огромным массивам информации, которые генерируются современными системами автоматизации. Преимущества технологии Foundation Fieldbus реализуются в более полном сборе данных и усовершенствованном удаленном мониторинге, диагностике и управлении оборудованием. Преимущества доступны и на уровне отдельных устройств — вплоть до снижения затрат на конфигурирование и запуск в эксплуатацию элементов системы автоматизированного управления.

Основная область применения сети Fieldbus — нижний уровень распределенной системы автоматизации с подключенными устройствами, работающими во взрывоопасных средах и использующих сеть как для информационного обмена, так и для обеспечения собственного питания. Физический уровень определен стандартами Международной электротехнической комиссии (МЭК) и ISA (Международной ассоциацией автоматизации) — двух ведущих мировых организаций по стандартизации в области промышленной автоматики.



Fieldbus — это цифровая, двунаправленная, многоточечная, последовательная коммуникационная сеть, используемая для связи изолированных друг от друга (по функциям) устройств, таких как контроллеры, датчики, силовые приводы и т.п. Fieldbus создает локальную сеть для измерительных приборов, используемых в управлении технологическим процессом.


Физический уровень H1 Foundation Fieldbus, обеспечивающий рабочую скорость 31,25 кбит/с, основан на модифицированной версии стандарта IEC 1158-2, широко применяется в промышленности и предназначен для объединения устройств, функционирующих во взрывоопасных газовых средах.
Сеть HSE (High Speed Ethernet) основана на высоĸосĸоростных сетях Ethernet (100/1000 Мбит/с) и используется для построения сети АСУ ТП на уровне ĸонтроллеров и систем управления предприятием.



Стандарты открытой сети.

Технология Foundation Fieldbus применима при построении АСУ ТП любых промышленных объеĸтов, но наибольшее распространение получила на предприятиях нефтегазовой отрасли и химичесĸой промышленности. Более того, отдельные собственные протоколы производителей, которые ранее использовались, например, при работе с электроприводами клапанов, газовыми хроматографами или системами измерения параметров в резервуаре, заменяются протоколом Foundation fieldbus. Многочисленные устройства с множеством сигналов ввода / вывода работают по одной магистрали передачи данных. Технология устраняет зависимость от одного производителя, позволяя расширить взаимозаменяемость применяемых устройств.

Меньше времени на установку и меньше площадь, занимаемая оборудованием. Технология позволяет подключить параллельно ряд устройств на одну пару проводов, которая обеспечивает как питание, так и связь. Таким образом уменьшается количество используемых кабелей, кабельных лотков, плат ввода / вывода, аксессуаров и, соответственно, трудозатрат. Например, шина с 10 подключенными устройствами, в среднем по 3 сигнала на устройство, может заменить 30 пар проводов и каналов входов /выходов.
Технология Foundation Fieldbus поддерживает многопараметрические датчики, например, многоканальные температурные преобразователи, с 8 входами чувствительного элемента, которые отлично работают в приложениях по мониторингу температур.

Этап пусконаладки. На этапе пусконаладки возможно сократить объем работ по подтверждению правильности подключения устройств Fieldbus. Наладка может быть выполнена одним человеком с использованием тестового прибора, подключенного к полевой шине Fieldbus. В случае традиционного проводного монтажа 4-20 мА для проверки каждого провода и подтверждения нормальной работы каждого датчика требуется два человека.



Продукция MTL занимает уникальную нишу в области компонентов инфраструктуры Fieldbus и включает полный комплект компонентов физического уровня для установки системы Fieldbus как в опасной, так и в безопасной зоне предприятия: источники питания, преобразователи питания; хабы (концентраторы), барьеры; устройства защиты от перенапряжения; дисплеи, тестеры; защитные кожухи и другие компоненты.


Почему пользователи выбирают MTL?

Компоненты физического уровня MTL Foundation Fieldbus позволяют легко выполнить проектирование и установку сети между уровнем управления и полевыми приборами. Принимая на вооружение новую технологию, пользователи должны быть уверены в отсутствии рисков при выборе компонентов. Многолетний опыт MTL в области реализации проектов Fieldbus дает пользователям такую уверенность. Подтверждением этому является уже третье поколение искробезопасных барьеров MTL.



Барьер Fieldbus MTL на 6 и 12 спуров.

Важным понятием в сети H1 является понятие сегмента. Он представляет собой магистральную линию связи (Trunk), с отходящими от нее ответвлениями (Spur), ĸ ĸоторым подĸлючаются полевые устройства.
Барьеры серии MTL 937x-FB2 и компактный барьер 937x-FB3 для сетей Fieldbus — это серия хабов полевой установки для искробезопасного подключения 6 или 12 спуров от высокомощной магистрали к соответствующим инструментам сети Foundation Fieldbus H1. Барьеры Fieldbus MTL предназначены для установки в Зоне 1 (газ) или Зоне 21 (пыль) Опасной зоны.



MTL_Fieldbus_9377_FB_R.jpg



Основные модульные компоненты серии MTL 937x-FB2 — барьеры Fieldbus и модули защиты от перенапряжения магистрали H1— конструктивно выполнены с возможностью замены в «горячем режиме» без необходимости получения разрешения на выполнение работ или дополнительных изолирующих выключателей.


Такой подход на практике устраняет риски, связанные с профилактическими и ремонтными работами, сокращает время на замену модуля при необходимости и не требует специально обученного персонала. Каждый искробезопасный спур поддерживает FISCO или другие сертифицированные устройства Fieldbus, расположенные в зоне 0 или 1. Спуры с опциональной защитой от короткого замыкания и высокомощная шина гальванически развязаны и не требуют защитного заземления в поле.

Подробнее о барьерах Fieldbus серии 937х-FB2-Px-PP …>>



Барьер Fieldbus 9372-FB — возможность работы барьеров в резервированном режиме.

Резервируемый барьер Fieldbus 9372-FB — уникальная запатентованная конфигурация с резервированием, повышает доступность и надежность системы.

• Стандартизированные, предварительно собранные версии на 6 или 12 спуров;

• Интегрированная защита от перенапряжения, установленная изначально или впоследствии;

• Возможность установки в Зоне 1 или 2;

• Спуры, совместимые с FISCO или другими сертифицированными устройствами Fieldbus;

• Система барьеров в коробке из нержавеющей стали или армированного стекловолокна, или как компоненты на «открытой базе».



MTL_Fieldbus_9370_FB.jpg


Основные технические характеристики
барьера Fieldbus 9372-FB



Установка Зона 1
Количество сегментов 6,12
Ток на 1 спур (макс.) 45 мА
Ток на 12 спуров 384 мА
Максимальная длина спура 120 м
Гальваническая изоляция магистрали 1,5 кВ
Напряжение магистрали 16 - 32 В
Ток магистрали до 5 А
Защита магистрали от перенапряжения Да
Рабочая температура -40 ℃ … +70 ℃
Вес 8 кг


В отличие от обыкновенных барьеров Fieldbus, конструктивно выполненных как отдельно стоящий модуль, барьеры серии 9370-FB поставляются как законченные изделия в корпусе заводской сборки, не требующие дополнительного монтажа соединений. Барьеры Fieldbus серии 9370-FB питаются от шины и не требуют дополнительного источника питания в поле.



Дублирование функции барьера в коробке для полевой установки позволяет обеспечить непрерывную работу полевого сегмента. В случае отказа, аварийный сигнал поступает на хост-систему управления, извещая о необходимости замены вышедшего из строя блока и восстановлении полного резервирования.


Новый барьер серии 9377-FB3-Px — компактное экономичное решение в приложениях для Опасной зоны.

Барьер 9377-FB3-Px третьего поколения, установленный в коробке для полевого монтажа, получает питание и принимает сигналы от неискробезопасной шины, преобразуя их в ряд гальванически развязанных, искробезопасных сигналов для подключения спуров.
Один барьер Fieldbus обеспечивает подключение 12 спуров. Каждый спур имеет защиту от короткого замыкания, таким образом, независимо от проблем в полевых подключениях, все устройства продолжают работать в нормальном режиме.
Устройство защиты от перенапряжения FS32 можно установить индивидуально при подключении спура.

• Полностью укомплектованная система в коробке на 12 искробезопасных подключений спуров;

• Установка в Зоне 1 (газ) с подключением спуров в зоне 0;

• Совместимы с FISCO и другим сертифицированным оборудованием Fieldbus;

• Компактная эргономичная модульная конструкция;

• Простая установка на DIN-рейку или на панель;

• Интегрированный модуль защиты от перенапряжения для магистрали и спуров (как опция).



MTL_Fieldbus_9377_FB3_Px.jpg


Основные технические характеристики
барьера 9377-FB3-Px



Установка Зона 1
Количество сегментов 12
Ток на 1 спур (макс.) 45 мА
Ток на 12 спуров 300 мА
Максимальная длина спура 120 м
Гальваническая изоляция магистрали 1,5 кВ
Напряжение магистрали 16 - 32 В
Ток магистрали до 2 А
Рабочая температура -20 ℃ … +60 ℃
Вес 2,2 кг (без коробки)


Коробки для установки. В приложениях для Опасной зоны (зона 1) барьеры Fieldbus должны устанавливаться в соответствующей коробке повышенной безопасности, в которой подключения спуров и магистральные подключения будут развязаны в соответствии с требованиями Опасной зоны.

Подробнее о новых искробезопасных барьерах серии 9377-FB3-Px …>>


Безопасность — Компактность — Возможность расширения — Удобство в работе.

Многие компании, работающие в области развития технологии Foundation Fieldbus, тысячи зарегистрированных продуктов, список которых пополняется ежегодно — анализ и сравнение позволяет выделить ряд характеристик и особенностей барьеров Fieldbus MTL.

Общая доступность системы для ответственных контуров. Общая доступность системы определяется средней наработкой до отказа (англ. Mean time to failure, MTTF). Этот параметр напрямую зависит от количества используемых электронных компонентов. Например, некоторые устройства, доступные на российском рынке, могут включать от 1000 до 2000 компонентов. Можно предположить, что средняя наработка до отказа (MTTF) таких устройств может составить всего несколько десятков лет.



Для барьеров Fieldbus MTL наработка до отказа составляет 66 лет при температуре эксплуатации +50 °C. Это важный параметр, поскольку MTTF определяет общую доступность системы, что влияет на время непрерывной работы и на то, как часто конечному пользователю придется менять вышедшие из строя модули.


Метод резервирования для защиты сегмента. Отказ барьера Fieldbus может оказаться критическим и будет означать потерю всех устройств на сегменте. Общепринятой практикой является использование метода резервирования для защиты сегмента.



Максимальная доступность ответственных контуров обеспечивается резервируемыми барьерами Fieldbus MTL 9372-FB. Наиболее эффективно использование резервированных барьеров в системах SIF (приборной функции безопасности).


Оповещение хост-системы управления обеспечивается с помощью интегрированных устройств Fieldbus с функциональными блоками цифровых входов.

Резервирование или отказоустойчивость? Некоторые производители декларируют «резервирование», но зачастую отсутствует подробное описание, каким образом это достигается и какие в действительности режимы задействованы в этом процессе. Для достижения реального резервирования до уровня спура, необходимы два отдельных аппаратных устройства, что успешно реализовано в барьере MTL Fieldbus 9372-FB.

Защита от перенапряжения. Барьеры серии MTL 937x-FB2 конструктивно включают модули защиты от перенапряжения магистрали H1 и спуров. Компактный барьер 9377-FB3-Px позволяет установить устройство защиты от перенапряжения индивидуально при подключении спура.
Некоторые барьеры Fieldbus других производителей могут требовать установки модуля защиты от перенапряжения на DIN-рейку, без возможности выполнения работ в «горячем режиме».
При работе с технологией Fieldbus пользователь должен иметь возможность устанавливать компоненты защиты от перенапряжения на магистраль и на спуры тогда, когда это необходимо. Часто, на начальном этапе построения сети Fieldbus, это не всегда однозначно очевидно. В результате возникает ситуация, когда в полевой коробке для барьера обеспечивается защита для всех спуров, или производитель выпускает различные модели для разных уровней защиты. Обе альтернативы представляются дорогостоящими и сложными.



В барьере MTL 937x-FB задача реализуется с помощью модулей защиты перенапряжения вставного типа. Модули можно устанавливать в полевой корорбке на любом этапе и даже после завершения построения системы. Базовое исполнение коробки предусматривает необходимость защиты магистрали и одного или более спуров, без дополнительных проводок. Такой подход предоставляет пользователю большую гибкость.


Удобство пользователя. Направление установки терминального устройства. Часто требованием пользователя является установка терминальных блоков, ориентированных вниз по отношению к нижней плоскости коробки с тем, чтобы длина всех кабелей спуров была одинаковой. В барьере MTL 937x-FB это требование предусмотрено — терминальные блоки как стандарт ориентированы вниз.

Терминальные блоки для подключения входных магистралей. Часто возникает необходимость подключения дополнительных терминальных блоков в коробке и соответствующая разводка проводов. В ряде модулей разных производителей барьеров Fieldbus не предусмотрена возможность запасного подключения если нужно подключить дополнительный магистральный кабель. В этом случае может потребоваться установка дополнительных терминальных блоков в коробке. Напротив, барьер MTL 937x-FB, работая как хаб полевой установки, предусматривает возможность расширения.



Один из принципов, которым руководствовался Eaton Electric (MTL) при разработке барьеров — это минимизация времени и удобство обслуживания и ремонта оборудования в случае отказа. Таким образом, компоненты, которые содержат сложные электронные цепи, установлены в модули «вставного» типа, которые можно менять в «горячем режиме», в присутствии взрывоопасной атмосферы в полевых условиях.


Безопасность благодаря конструктивному исполнению. В барьере MTL 937x-FB подключение магистрального кабеля Fieldbus выполняется в отдельном закрывающемся крышкой отсеке. После подключения кабелей этот отсек будет оставаться закрытым в течение всего срока эксплуатации.
Еще одним фактором обеспечения безопасной работы является и то, что все доступные цепи и подключения в основном отсеке системы барьера MTL 937x-FB безопасны для работы под напряжением в Опасной зоне.

Габариты и возможность масштабирования. При установке барьера MTL 937x-FB на 6 спуров в коробку на 12 спуров, с небольшой разницей в стоимости, обеспечивается возможность установить второй модуль в коробку. Необходимым условием является лишь правильно подобранный источник питания и расчет ожидаемой нагрузки на сегмент.

Технология Foundation Fieldbus поднимает автоматизацию на следующий уровень — контур управления становится полностью цифровым, от датчика до позиционера — без использования промежуточных аналоговых сигналов и возможностью передачи множества сигналов от многочисленных устройств по одной и той же паре проводов. Технология Foundation Fieldbus непрерывно совершенствуется на базе обратной связи с пользователями.

Семинар ВСП и MTL в Уфе: «Компоненты систем Fieldbus MTL» …>>


Технологии распределенной полевой шины Fieldbus все более востребованы в новых отраслевых проектах. На барьеры Fieldbus MTL предоставляется 5-летняя гарантия.



Комплексные решения Foundation Fieldbus на базе оборудования MTL реализованы компанией ВСП на предприятиях: Лукойл Коми, Пермский НОС; Роснефть, ЦПС Ванкорское месторождение; Обустройство Месторождения им. Р. Требса (Варкнавтское месторождение) и месторождения им. А. Титова с использованием оборудования сети Fieldbus; Башнефть, Новоуфимский НПЗ; Омский НПЗ, Газпромнефть; Метадинеа; Яйский НПЗ; Павлодарский НХЗ; Танеко и другие.




Запросить технико-коммерческое предложение …>>

Информационный бюллетень: Решения MTL для сетей Fieldbus, Компоненты физического уровня (PDF, RU) …>>

Раздел сайта: Искробезопасные интерфейсы и системы …>>