BIS Prozesstechnik GmbH Prüfbericht Nr. PR110812

Typprüfung nach NE 95

26.11.2008 Verfasst von: Manfred Dietz Telefon: 069-305 2663 BIS Prozesstechnik GmbH MSR- und Analysentechnik, Prüflabor Industriepark Höchst, Geb. D 710 65926 Frankfurt

Gerät: Feldbusbarriere Firma: R. Stahl Schaltgeräte GmbH Typ: 9411/21 (8 Spurs) Kommunikation: Profibus PA / Foundation

Fieldbus H1

Kurzbeschreibung des Prüflings: Der Feldgerätekoppler 9411/21 (8 Spurs) verbindet eine Feldbus-Hauptleitung, die in der Explosionsschutzart „Erhöhte Sicherheit“ (Ex-e) ausgeführt ist, mit acht eigensicheren (Ex-i) Feldbus-Ausgangsleitungen. Der Feldgerätekoppler ist für Foundation Fieldbus H1 und Profibus PA geeignet. Ein- und Ausgangskreise sind sicher galvanisch getrennt. Das Gerät hat einen integrierten, per Steckbrücke zuschaltbaren Abschlusswiderstand. Zwei LEDs im Gehäuse zeigen die Spannungsversorgung und einen allgemeinen Fehler an dem Feldgerätekoppler an. Die acht zu den Einzelkanälen gehörenden LEDs zeigen den Betriebszustand des Kanals und Kurzschlüsse am betroffenen Kanal an. Das integrierte Power-Management begrenzt die im Fehlerfall, Eingangs- und Ausgangsseitig auftretenden Leistungsspitzen.

Abschlussbetrachtung: Die Feldbarriere 9411/21 (8 Spurs) zeigte in sämtlichen Tests sehr gute Ergebnisse. Das integrierte Power-Management arbeitet sehr gut, allerdings muss die maximale Stromabgabe von 160 mA bei der Planung und Beschaltung beachtet werden. Zur Planung sollte das kostenlose Projektiertool „Fieldbus Wizard“ verwendet werden. Im Vergleich mit zwei 4-Kanal-Feldbarieren ist die die 8-Kanal-Version die kostengünstigere Wahl, Feldbusgeräte anzubinden.

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A) Herstellerangaben

Gerätebezeichnung: Feldbarriere Typ/Ausführung: 9411/22 (8 Spurs) Serien-Nr.: 08383231DE0021 Hardware: Firmware: Kommunikation:

/ / Feldbus nach IEC61158-2

Hilfsenergie min.: max.:

busgespeist 16 V DC 32 V DC

Umgebungstemperatur min.: max.:

-40 °C 70 °C

Temperatureinfluss: EMV: NAMUR NE 21, EN 61326 Schutzart Gehäuse: Anschlussklemmen:

IP 30 Ex-i Klemmen: IP20, Ex-e Klemmen: IP30 (mit geschlossener Abdeckung)

Ex- Schutz: II 2 (1) G D Ex mb e ib [ia] IIC/IIB T4 EG-Baumusterprüfbescheinigungs Nr.: BVS 06 ATEX E 004 X Abmessungen (L x B x T): 129 x 209 x 73 mm

B) Eigene Messungen

(nach NAMUR NE 95)

Allgemeiner Aufbau:

Abschlusswiderstand dauerhaft gesetzt Spannungsversorgung: Foundation Fieldbus: Labornetzteil 24 V DC, Relcom IPM Power-Conditioner 350 mA, DeltaV-Host Profibus PA: Labornetzteil 24 V DC, Pepperl+Fuchs SK3 mit 500 mA Power-Modulen, PCS 7-Host Ohmsche Widerstände für Lastfälle (40, 20, 10 mA)

Spurspannung, Leerlauf: 13,7 V Spurspannung, Volllastbetrieb (40 mA): 10,4 V Stromaufnahme am Trunk, Leerlauf: 24 mA Stromaufnahme am Trunk, Volllastbetrieb: 138 mA Eigenverlustleistung Leerlauf: 0,7 W Eigenverlustleistung, Volllastbetrieb: 1,8 W Verhalten bei Unterspannung, Volllast: UBus<16 V DC, Power Management schaltet die

Feldbarriere kontrolliert ab Verhalten bei Überspannung, Volllast: UBus>32 V DC, keine Fehler. Power Management

reagiert nicht auf Überspannung

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Einschaltstrom am Trunk (Leerlauf): Gemessen: Trunkstrom über 1 Ω Reihenwiderstand (Cursor V2) Ergebnis: Max. Einschaltstrom: 48 mA

Einschaltstrom am Trunk (Volllast): Gemessen: Trunkstrom über 1 Ω Reihenwiderstand (Cursor V2) Ergebnis: Max. Einschaltstrom: 48 mA

Kurzschlussstrom am Spur: Gemessen: Spurstrom über 1 Ω Reihenwiderstand (Cursor V1/V2) Volllast Spur 4 bei t = 0 kurzgeschlossen Ergebnis: Max. Einschaltstrom: <50 mA

Rückwirkungen auf Trunk bei Kurzschluss am Spur Rückwirkungen auf benachbarten Kanal bei Kurzschluss am Spur Signal Gelb: Spannung am Trunk Signal Blau: Spannung am Nachbarkanal (Spur1) Spur 2 bei t = 0 kurzgeschlossen Ergebnis: Max. Dauer: <10 uS, *siehe Bemerkungen

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Signalverlauf im Durchgang: Gemessen: Signal Gelb: Eingangssignal am Trunk Signal Blau: Ausgangssignal am Spur 8 Volllast, ohmsche Last am Spur 8 (~12 mA) Ergebnis: Keine Veränderungen beim Signaldurchgang

Temperaturgang +25°C, -38°C, +70°C: zulässig -40°C...70°C getestet -38°C...70°C Gemessen: Spannung am Feldgerät Spur1 Bei Kurzschluss des Nachbarkanals und zusätzlich die allgemeinen Kommunikations-Parameter des Busses. Ergebnis: Kein Einfluss der Umgebungstemperatur messbar. *siehe Bemerkungen

Spur 1 ~40 mA, (Ohmsche Last), bei t = 0 kurzgeschlossen Spur 2 ~40 mA, (Ohmsche Last), Messpunkt Nachbarkanal bei -38° Spur 3 & 4 ~20 mA (Ohmsche Last), Spur 3 Messpunkt Nachbarkanal bei +70° Spur 5 ~10 mA (Ohmsche Last) Spur 6 Kurzschluss Spur 7 & 8 je ein Profibus PA Feldgerät

Rückwirkungen auf Trunk bei -38°C

Rückwirkungen auf Trunk bei +70°C

Rückwirkungen auf Nachbarkanal bei -38°C

Rückwirkungen auf Nachbarkanal bei +70°C

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Dauertest

Spurs: je 1x Profibus PA Feldgerät, insgesamt 20 Stück unterschiedlicher Hersteller, 30 m Stichleitung zu jedem Feldgerät Trunk: insgesamt 1000 m Trunkleitung zur Feldbarriere. Überwachung der Feldgeräte mittels der Diagnosefunktionen des Host-Systems und zusätzlich Überwachung des Physical-Layers mit Hilfe der integrierten Diagnose des Segmentkopplers. Dauer des Testzeitraumes rund eine Woche.

Ergebnisse Es traten keine Probleme beim Dauertest auf. Der Feldgerätekoppler zeigte ein gutes Übertragungsverhalten. Die Parameter des Kommunikationssignals (Jitter, Rauschen, Signalpegel) blieben innerhalb der Spezifikation.

Instandsetzungsfreundlichkeit: Konstruktion: Geschlossenes Gehäuse, ohne Möglichkeit zum

Öffnen durch den Anwender. zusätzliche Treiber-/Softwarekosten: Treiber nicht notwendig, kostenloses Engineering-

Tool (Fieldbus Wizard) vom Hersteller erhältlich. Funktionsfähigkeit Treiber/Software: Keine Einwände zusätzliche Lizenzierung Treiber/SW: Nicht Notwendig Hardware Systemvoraussetzungen: Herstellerspezifisches Schnittstellenkabel?

Standard-PC fur das Engineering Tool “Fieldbus Wizard” entfällt

Montagebegutachtung Installationsaufwand: Montage auf DIN Hutschiene bzw. Montage mit

Edelstahl- oder Kunststoff-Feldgehäuse auf Trägersystem.

Verträglichkeit mit standardisierten Montagekonzepten:

Keine Einwände, Alle Klemmen sind gut zu erreichen, die Masseschiene bietet die Möglichkeit, den Schirm der Feldbuskabel großflächig aufzulegen. Die Feldbarriere bietet die Möglichkeit den Busschirm sowohl kapazitiv, als auch direkt auf den Potentialausgleich zu führen.

Siemens S7-400

Pepperl+Fuchs Power Hub

Vega Vegabar

Vega Vegapuls 66

Siemens LR300

Samson 3785

E+H Prowirl

E+H Liquifant

Siemens T3K

P+F VC Box

ABB Triowirl

Krohne ESK

ABB 2600

Siemens Sitrans P

Vega Vegacap 21

Knick Stratos

Foxboro 244LD

ABB TF12

E+H RID261

E+H Cerabar s

P+F BI Box

Bürkert IO Box

Siemens Sitrans P

200 m 200 m 200 m 400 m

alle Stichleitungen je 30 m

9411/21 (8 Spurs)

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Ex-Begutachtung Keine Einwände Kennzeichnung des Gerätes:

II 2 G (1) GD Ex mb e ib(ia) IIC/IIB T4

EMV:

Namur NE21 erfüllt.

Prüfung der Gerätedokumentation Verständlichkeit: Die Gerätedokumentation ist gut strukturiert und gut

verständlich. Richtigkeit: Keine Einwände Vollständigkeit: Keine Einwände Strukturierte Darstellung der Sicherheitshinweise:

Keine Einwände

Besondere Bedingungen in Landessprache: Keine Einwände, die Gerätedokumentation lag auf Deutsch vor.

Kosten: Die 8-Kanal-Feldbarriere ist eine kostengünstigere

Alternative zu zwei 4-Kanal-Versionen. C) Bemerkungen

Kommunikation / elektrisches Verhalten:

- Der Feldgerätekoppler zeigte bei allen kommunikationsspezifischen Tests sehr gute Ergebnisse. Ein Eigeneinfluss auf das Feldbussignal war nicht messbar.

- Die Ergebnisse der Tests der Rückwirkungen zwischen Spur und Trunk, sind von so kurzer Dauer, dass ein Einfluss auf das Restsegment ausgeschlossen werden kann.

- Die maximale Gesamt-Stromabgabe aller acht Ausgangskanäle ist auf 160 mA plus einer Reserve von 20 mA begrenzt. Dies muss bei der Beschaltung berücksichtigt werden. Bei der Planung sollte das kostenlose Projektierprogramm „Fieldbus Wizard“ benutzt werden.

- Das integrierte Power-Management schaltet bei einem schleichenden Überlastfall immer den letzten Kanal der Barriere ab (Kanal 8), auch wenn die Überlast an einem anderen Kanal auftritt. Ein dort vorhandenes Feldgerät würde in diesem Fall ausfallen. Bei einem schnell auftretenden Überlastfall (z.B. einem Kurzschluss) wird der direkt betroffene Spur vom Power-Management abgeschaltet.

Bedienung/Instandhaltung: - Die Betriebs- und Fehlerzustands-LEDs am Gerät sind sehr gut ablesbar und leicht

verständlich. - Das im Gerät vorhandene Power-Management funktioniert sehr gut, typische Fehlerfälle wie

z.B. Unterspannung am Trunk, Kurzschluss am Spur oder ein zu hoher Einschaltstrom der Barriere werden damit einwandfrei reguliert.

- Zur Berechnung der maximal zulässigen Stromabgabe Kabellängen und ist optional das Software-Tool „Fieldbus-Wizard“ vom Hersteller erhältlich.

Kennzeichnung:

- Die Feldbarriere ist kommunikationstechnisch transparent, d.h. benötigt keine Gerätebeschreibung oder Bediensoftware. Die Intelligenz des Power-Management ist allerdings als Softwarekomponente im Gerät hinterlegt, somit ist eine Kennzeichnung der Hard- bzw. Softwarerevision nach Namur NE53 notwendig.

Stellungnahme des Herstellers: Dies wird zukünftig bereits ab der ersten Version erfolgen. - Die 8-Kanalige Ausführung der Feldbarriere unterscheidet sich in der Typenbezeichnung nur

durch den Zusatz „8 Spur“ bzw. in der vorletzten Stelle der 14-stelligen Modellnummer, eine eindeutigere Kennzeichnung zur Unterscheidung mit der 4-Kanaligen Ausführung wäre wünschenswert.

Beschreibung

Forderungen coo,c3

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EE- E

troGGoE fco

trgE G'E g'

co

\A 01 (ontaklose Initiatoren und zugehfirige Schaltverstdrker X\A 19 \nDau von Magnewenflten an ScnwenKanlneoen X\E 04 cnoau von utelungsregrem an Steilanlneoe X\ E 1 4 \nschluss von Schwenkantrieben an Amaturen X\E 21 :lektro-magnetische VertrAglichkeit von Betriebsmitteln der Prozess- und

-aborlechnikX

\E 23 (leinspannungsstromkreise mit sicherer Trennung X\E 32 Sicherung der Informationsspeacherung bei Spannungsaustall bei Feld-

ind Leitqeraten mit MikroprozessorenX

NE 43 r'ereinheitlichung d9s signalpegels fur die Ausfallintormation von DignalenMessumformem mit analooem Ausoanossional

X

NE 44 y'ereinheitlichung von Statusanzeigen an PLT-GerAten mit Hilfe von-euchtdioden

X

NE 53 Software von Feldgereten und signalverarbeitenden Gereten mit)iqitalelektronik

X

NE 70 \4agnetisch Induktive Durchflussmessung -MlD-Gerdte XNE 80 nwendung der DruckgerAte-Richtlinie auf PLT-Gerdte XNE 89 femperaturmessumformer mit digitaler Signalverarbeitung XNE 105 Anforderungen an die Integration von Feldbusgeraten in Engineering-Tools

:iir Feldr|erAleX *

NE 107 Selbst0benrvachung und Diagnose von FeldgerAten X ** nicht gepr0ft

BIS Prozesstechnik Prufbericht Nr. PR110812

D) Einhaltung der NAMUR- Empfehlungen und -Arbeitsblittern

gez. Seintsch

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gez. Becker

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Pruflabor Bearbeiter