Montage- und Installationshandbuch€¦ · I/O System S900, S-und N-System Montage-und Installationsanleitung mit Netzteil SA920 und Buskoppler CI920A 2 3BDD010421R0503

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S900 I/OMontage- und Installationsanleitung, S- und N-System

mit Netzteil SA920 und Buskoppler CI920A

I/O System S900, S- und N-SystemMontage- und Installationsanleitung mit Netzteil SA920 und Buskoppler CI920A

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S900 I/OMontage- und Installationsanleitung, S- und N-System

mit Netzteil SA920 und Buskoppler CI920A


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HINWEIS

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Release: November 2012Dokument Nummer: 3BDD010421R0503

CE KENNZEICHEN

Dieses Produkt erfüllt die Spezifikationen gemäß EMC-Richtlinie 2004/108/EG und der Niederspannungs-Richtlinie 2006/95/EG.

Die Produkte für Explosionsschutzanwendungen erfüllen die ATEX-Richtlinie 94/9/EG.

WARENZEICHEN

FieldController ist ein eingetragenes Warenzeichen der ABB Automation Products GmbH, Germany.PROFIBUS und PROFIBUS-DP sind Warenzeichen der PROFIBUS International (P.I.).HART ist ein Warenzeichen der HART Communication Foundation.

http://www.hartcomm.org/

http://www.profibus.com/

http://www.profibus.com/


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INHALTSVERZEICHNIS

INHALTSVERZEICHNIS..................................................................................5

1. Abkürzungen / Symbole....................................................................9

2. Mitgeltende Unterlagen...................................................................10

3. Allgemeine Sicherheitshinweise....................................................11

Sicherheitshinweise........................................................................................11Fachliche Voraussetzungen ...........................................................................12Elektrostatische Entladung .............................................................................13

4. Einführung........................................................................................14

Systemeigenschaften .....................................................................................14Systemgrenzen...............................................................................................16

5. Einsatzorte des S900 Systems.......................................................17

Explosionsgefährdete Bereiche......................................................................17Zoneneinteilung ..................................................................................17I/O System S900 im nicht explosionsgefährdeten Bereich ................19I/O System S900 in der Zone 2 ..........................................................21I/O System S900 in der Zone 1 ..........................................................23


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6. Feldbus .............................................................................................25

Feldbusaufbau mit elektrischen Leitungen.....................................................25Feldbus in I/O System S900 Typ N Anwendungen ............................25Feldbus in I/O System S900 Typ S- und N-Anwendungen ................29

Feldbusaufbau mit Lichtwellenleitern .............................................................36Allgemein ............................................................................................36Fasertypen und Reichweiten ..............................................................37Optische Steckverbinder.....................................................................37Anwendung .........................................................................................37Topologien ..........................................................................................37

Redundanz im Feldbussystem .......................................................................39Beispiel 1 ............................................................................................40Beispiel 2 ............................................................................................41Beispiel 3 ............................................................................................41

Energieversorgung von Feldbuskomponenten...............................................41

7. Umgebungsbedingungen und Leistungsaufnahme ....................42

Umgebungsbedingungen ...............................................................................42Explosionsschutz ................................................................................42Umgebungstemperatur .......................................................................42Einbaulage ..........................................................................................43Atmosphäre.........................................................................................43Schock und Vibration..........................................................................43

Leistungsbetrachtung .....................................................................................44Leistungsgrenzen ...............................................................................44Leistungsbetrachtung der Ex – Module (S-Ausführung) ....................46Leistungsbetrachtung der nicht Ex – Module (N-Ausführung)............48Leistungsbetrachtung der Feldgehäuse .............................................50

Vorgehensweise .............................................................................................52


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8. Montage und Anschluss des Systems..........................................53

Montage des Modulträgers.............................................................................53Übersicht der Anschlussebenen.....................................................................53Energieversorgung .........................................................................................54

Klemmenabdeckung und Belegung....................................................54Installation...........................................................................................55Auslegung der Energieversorgung .....................................................56

Signalstromkreise ...........................................................................................59Klemmen.............................................................................................59Installation...........................................................................................60

Feldbusanschluss ...........................................................................................61Anschluss am Modulträger .................................................................61Installation...........................................................................................62Feldbusstecker....................................................................................62

Feldgehäuse ...................................................................................................64Verwendung der Leergehäuse FHxxx ................................................64Einsatz von Schaltschränken..............................................................70

9. Komponentenbestückung und Inbetriebnahme...........................71

Auswahl und Zusammenstellung....................................................................71Hinweise zum Explosionsschutz.........................................................71

Netzteile..........................................................................................................72Netzteile in der S-Ausführung.............................................................72Netzteile in der N-Ausführung.............................................................73Ersatz des SA920 für das SA910 .......................................................74

Module ............................................................................................................76Auswahl ..............................................................................................76Austausch ...........................................................................................76Feldstromkreis ....................................................................................76Anzahl der Module..............................................................................76Steckplatz ...........................................................................................77

Buskoppler......................................................................................................78Einzelbetrieb (keine Redundanz)........................................................78Redundanzbetrieb ..............................................................................78Steckplatz ...........................................................................................78Adresseinstellung ...............................................................................78

Entriegelung und Kodierung ...........................................................................79Entriegelung der Module und Buskoppler ..........................................79Kodierung der Gehäuse......................................................................79


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Verwendung von Hand-Held-Terminals (HART) ..........................................81

10. Schirmung und Potentialausgleich ...............................................83

Einführung ......................................................................................................83Grundsätzliche Anforderungen.......................................................................84Übersicht.........................................................................................................85

Modulträger.........................................................................................86Energieversorgung .............................................................................87Feldbus ...............................................................................................87Signalstromkreise ...............................................................................89Feldgehäuse .......................................................................................90

Kabel- und Leitungsführung ...........................................................................90Allgemein ............................................................................................90

Blitz- und Überspannungsschutz....................................................................92Äußerer Blitzschutz.............................................................................92Innerer Blitzschutz ..............................................................................92Überspannungsschutz ........................................................................92Schutz durch Schirmerdung ...............................................................92Schutz durch Überspannungsschutzgeräte........................................93Weitere Hinweise ................................................................................93

11. Wartung, Instandhaltung, Fehlersuche.........................................94

Wartung ..........................................................................................................94Fehlersuche ....................................................................................................95Instandsetzung bei Ex-Geräten ......................................................................95

12. Verzeichnis.......................................................................................96

Tabellenverzeichnis ........................................................................................96Abbildungsverzeichnis....................................................................................97


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1. Abkürzungen / Symbole

Diese Technische Information beinhaltet Hinweiszeichen auf Gefahren, Vorsichtshinweise, und Informationen zu sicherheitsrelevanten und wichtigen Punkten. Zusätzliche Tipps geben dem Leser weitere Hinweise. Die entsprechenden Symbole sind wie folgt zu interpretieren:

Hinweiszeichen auf Gefahren zeigen eine Gefahrenstelle auf, die eine persönliche Verletzung zur Folge haben kann.

Vorsichtshinweise zeigen eine Gefahrenstelle auf, die eine Beschädigung der Geräte oder des Umfeldes zur Folge haben kann.

Informationen machen auf relevante Fakten und Bedingungen aufmerksam.

Hinweiszeichen auf besondere Bedingungen, die der Sicherstellung des Explosionsschutzes dienen

Die elektronischen Bauteile des I/O Systems S900 können bei elektrostatischer Entladung (ESD, Electro Static Discharge) bleibenden Schaden nehmen.

Obwohl sich Hinweiszeichen auf Gefahren auf eine persönliche Verletzung beziehen und Vorsichtshinweise auf Gefahrenstellen mit der Beschädigung der Geräte oder des Umfeldes in Verbindung gebracht werden, sollte mansich darüber bewusst sein, dass der Betrieb von beschädigten Geräten unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer herabgesetzten Einsatzleistung führen kann und persönliche Verletzungen und Tod zur Folge haben kann. Deshalb beachten Sie bitte alle Hinweiszeichen auf Gefahren und Vorsichtshinweise.


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2. Mitgeltende Unterlagen

In untenstehender Tabelle sind Dokumente für weiterführende Informationen zum I/O System S900 aufgeführt.

Tabelle 2-1 Mitgeltende Unterlagen

Dokumentation VerweisTechnischen Daten der Einzelkomponenten

ControlIT

I/O System S900 DatenblattDokumentennummer 3BDD010420BP914S eigensicherer PROFIBUS-DP Stecker für CI920AS und CI920AB, RS485-ISTyp Siemens 6ES7972-0DA60-0XA0Dokumente siehe www.siemens.com

Handbücher der Einzelkomponenten

z.Zt. Verfügbare Handbücher:

Digital I/O Module Dokumentennummer 3BDD010423

Frequenz Module Dokumentennummer 3BDD010424

Analoge HART I/O Module Dokumentennummer 3BDD010425

Temperatur Module Dokumentennummer 3BDD010426

Anschluss an Leitsysteme, Konfiguration, Parametrierung

ControlIT

I/O System S900 Handbuch BuskopplerDokumentennummer 2PAA107375

Dokumentensammlung und ergänzende Unterlagen

ControlIT

I/O System S900CD910(Produkt-CDROM incl. der Handbücher)Bestellnummer 3KDE175839L9100

Dieses Dokument behandelt überwiegend die Thematik einer Neu-Installation des I/O System S900. Für die Inbetriebnahme des CI920A in bestehenden Anlagen bzw. für den Austausch vorheriger Versionen ist der „S900 I/O Application-Guide CI920S/CI920B replaced by CI920AS/CI920AB“ mit der Dokumentennummer 2PAA107378 zur Hilfe zu nehmen.

http://www.siemens.com/


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3. Allgemeine Sicherheitshinweise

Sicherheitshinweise

Der einwandfreie und sichere Betrieb des I/O Systems S900 setzt voraus, dass es sachgemäß transportiert und gelagert, fachgerecht installiert und in Betrieb genommen, sowie bestimmungsgemäß bedient und sorgfältig instand gehalten wird.

Das I/O System S900 ist nicht für die Montage in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 0 geeignet.

Die auf den Komponenten des I/O Systems S900 angegebene Zündschutzart sowie besondere Bedingungen sind zu beachten.

Umbauten oder Veränderungen an dem Gerät sind nicht gestattet. Fremdkörper müssen vor der ersten Inbetriebnahme aus dem Gerät

entfernt werden.

Bei allen Arbeiten an dem Gerät sind die nationalen Sicherheits- und Unfallverhütungsvorschriften zu beachten.

Vor der Inbetriebnahme ist die korrekte Verdrahtung und Funktion des S900 Systems zu prüfen; insbesondere die Verdrahtung und Kennzeichnung der eigensicheren Stromkreise. Für diese ist ein Nachweis der Eigensicherheit zu führen.

Bei Einsatz eines Feldgehäuses ist dieses danach zu verschließen und nur zu Servicezwecken zu öffnen.

Die vorliegende Bedienungsanleitung ersetzt nicht die regional gültigen Gesetze, Normen und Empfehlungen. Diese sind weiterhin zu beachten und den regionalen Gegebenheiten entsprechend anzuwenden.


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Fachliche Voraussetzungen

Das elektrische Betriebsmittel darf nur von sachkundigem Personal mit der erforderlichen Qualifikation montiert, in Betrieb genommen, betrieben und gewartet werden.

Insbesondere sind die Vorschriften für die fachliche Eignung des verantwortlichen Aufsichtspersonals gemäß IEC/DIN EN 60079-17 für Wartung und Instandsetzungsarbeiten zu beachten.


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Elektrostatische Entladung

Die elektronischen Bauteile des I/O Systems S900 können bei elektrostatischer Entladung (ESD, Electro Static Discharge) bleibenden Schaden nehmen.

Auf nicht genutzte Buskoppler-Steckplätze („CI1“/„CI2“) sowie auf nicht genutzte Modul-Steckplätze („M1“ –„ M16“) des Modulträgers des I/O Systems S900 sind Leergehäuse (Typ IP920, Bestellnummer 3KDE175831L9200) zu stecken.

Der Modulträger (TU921) wird ab Hardwarestand 03.01 mit Abdeckungen für den

Netzteil-Steckplatz („PS2“)unddie PROFIBUS-Anschlussbuchse („PB2“)

ausgeliefert.

Diese Abdeckungen müssen auf dem jeweils nicht genutzten Steckplatz des Modulträgers (TU912) verbleiben und sind nur bei Redundanzbetrieb durch ein Netzteil bzw. den PROFIBUS-Stecker zu ersetzen, so dass alle Anschlüsse („PS1“ und „PS2“ sowie „PB1“ und „PB2“) abgedeckt sind.

Bei sämtlichen Arbeiten am I/O System S900 sind alle vor Ort geltenden Vorschriften und Maßnahmen zur Verhinderung von elektrostatischer Entladung einzuhalten bzw. anzuwenden..


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4. Einführung

Systemeigenschaften

Das I/O System S900 ist ein Remote I/O System für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Aufgrund der entsprechenden Zulassungen kann das I/O System S900 sowohl in den explosionsgefährdeten Bereichen der ATEX Zone 1 und der ATEX Zone 2 als auch im sicheren Bereich installiert werden. Das System verfügt über buskompatible lokale Ein- und Ausgänge (Schutzart IP20) zum Anschluss an digitale und analoge Feldinstrumente.

Das System besteht aus einem Modulträger, auf dem die Netzteile, die Buskoppler und die I/O Module untergebracht sind. Der passive Modulträger gewährleistet die Energieverteilung und den Datentransfer und stellt ebenso die Anschlussebene dar. Die Netzteile übernehmen die zuverlässige Versorgung einer vollständigen S900 I/O System Station. Für den Nennbetrieb ist ein Netzteil ausreichend. Um die Systemverfügbarkeit zu steigern, kann ein zweites redundantes Netzteil hinzugefügt werden.

Der Buskoppler vollzieht und überwacht jeglichen Datenaustausch zwischen den I/O Modulen und dem übergeordneten Prozessleitsystem (PLS) oder speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Die Buskoppler (CIPB) können ebenso redundant ausgeführt werden (Linienredundanz und Kopplerredundanz).

Abbildung 4-1 I/O System S900


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Der Modulträger kann in einem geeigneten Feldgehäuse im Feld, in einem Schaltschrank oder in einem Montagerahmen in der Warte montiert werden.Für die Montage im explosionsgefährdeten Bereich muss ein zugelassenes Feldgehäuse in der Zündschutzart erhöhte Sicherheit (EEx e bzw. Ex e, je nach angewendetem Normenstand) verwendet werden. Geeignete für das I/O System S900 vorbereitete Feldgehäuse sind verfügbar. Das I/O System S900 wird über Klemmen in erhöhter Sicherheit auf dem Modulträger versorgt. Die Netzteile, die Buskoppler und die I/O Module werden in den Modulträger eingesteckt und verriegeln selbsttätig. Die Netzteile besitzen einen automatischen Abschaltmechanismus mit selbsttätiger Verriegelung und können ohne Unterbrechung der Energieversorgung in Zone 1 gesteckt oder gezogen werden. Die Feldgehäuse dürfen im laufenden Betrieb zu Wartungszwecken geöffnet werden. Das I/O System S900 benötigt kein fremdbelüftetes oder druckfest gekapseltes Gehäuse; daraus resultiert eine einfache Systeminstallation und -bedienung.

Der Modulträger und die Netzteile gewährleisten eine Energieversorgung der Buskoppler und der bis zu 16 I/O Module. Der Modulträger stellt alle notwendigen Anschlüsse zur Verfügung. Dementsprechend hat der Anwender lediglich die Feldanschlüsse zu realisieren. “Hot Swapping” der Buskoppler und der E/A Module ist ebenso möglich, d.h., diese Komponenten können während des Betriebes unter Spannung gesteckt oder entfernt werden. Es gewährleistet das einfache Auswechseln aller aktiven Komponenten und somit einen hohen Grad an Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit.

Feldgeräte in der Zündschutzart bis Ex ia IIC können an die I/O Module angeschlossen werden. Derzeit finden bis zu 16 I/O Module auf einem Modulträger Platz. Jedes I/O Modul ist für den Anschluss von 2, 4, 6 oder 8 Feldgeräten, abhängig von der jeweiligen Ausführung, ausgelegt. Die I/O Module und die angeschlossenen Feldgeräte werden über den Modulträger mit Energie versorgt. Sämtliche eigensicheren Module sind speisend und kurzschlussfest ausgeführt. Eine separate Rangierebene und zusätzliche Hilfsenergieeinspeisungen werden somit nicht benötigt.

Eine HART Kommunikation im Feld ist mit allen analogen S900 I/O Modulen via PC oder Hand-Held Terminal (HHT) möglich. Zusätzlich ermöglichen die HART Varianten eine durchgängige konsistente HART

Kommunikation zum Leitsystem (PLS). Eine zyklische Übertragung aller HART Variablen, der HART Diagnoseinformation und die (azyklische) Konfiguration von HART Feldgeräten ist möglich.


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Die S900 I/O Module sind steckplatzadressiert und benötigen somit keine direkten Einzeleinstellungen. Die PROFIBUS Adresse wird standardmäßig über drei auf dem Modulträger befindliche Kodierschalter gesetzt. Die Adressenänderung wird nach Restart des Buskopplers wirksam (z.B.: Ziehen u. Stecken der Buskoppler).

Die S900 Buskoppler, die I/O Module und die angeschlossenen HART

Feldgeräte werden über das Feldbusnetzwerk konfiguriert und parametriert. Ein zusätzlicher Servicebus ist nicht erforderlich. Der Buskoppler und die I/O Module besitzen Leuchtdioden zur lokalen Diagnose. Diese Diagnose-und Statusanzeigen entsprechen der DIN EN 60073 und NAMUR NE44.Zusätzlich ist die PROFIBUS Diagnose bis auf Kanalebene über den Bus integriert.

Systemgrenzen

Das I/O System S900 besteht aus verschiedenen Modulträgern, die bis zu zwei Netzgeräte sowie bis zu zwei Buskoppler aufnehmen können. Je nach Ausführung des Modulträgers können bis zu 16 I/O Module gesteckt werden. Die I/O Module sind je nach Typ 2-, 4- oder 8-kanalig. Jeder der I/O Modultypen kann auf einen beliebigen der 16 hierfür vorgesehenen Steckplätze gesteckt werden. Für die maximale Bestückung des Modulträgers und die Leistungsgrenzen der Netzteile sind die Angaben im Kapitel Leistungsbetrachtung dieses Handbuches zu beachten.

Bei Einsatz der 4-kanaligen HART-Modulen kann mit bis zu 64 HART-Feldgeräten kommuniziert werden. Die azyklische Konfiguration und Parametrierung ist ohne Einschränkungen mit allen Feldgeräten möglich. Für die zyklische Übertragung der Sekundärvariablen ergeben sich Einschränkungen durch die maximale Länge des Profibus Datentelegramms. Weiterführende Angaben sind dem Handbuch für analoge HART-Module (siehe Mitgeltende Unterlagen) zu entnehmen.


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5. Einsatzorte des S900 Systems

Explosionsgefährdete Bereiche

Das I/O System S900 ist sowohl für Anwendungen, die keinen Explosionsschutz erfordern, als auch zum direkten Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet. Um die Auswahl der geeigneten I/O System S900 Komponenten zu erleichtern, sind die unterschiedlichen Einsatzfälle nachfolgend erläutert.

Zoneneinteilung

Explosionsgefährdete Bereiche sind nach der Häufigkeit des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen unterteilt. Die Einteilung dieser Zonen erfolgt auf der Grundlage der IEC/DIN EN 60079-10-1: ‚Einteilung in explosionsgefährdete Bereiche‘. Darin werden folgende Bereiche unterschieden:

Zone 0

Bereiche, in denen ständig, langzeitig oder häufig eine explosionsfähige Atmosphäre aus einem Gemisch von Luft mit brennbaren Substanzen in Form von Gas, Dampf oder Nebel vorhanden ist (Richtwert: Mehr als 1000 Stunden/ Jahr)

Zone 1

Bereiche, in denen damit zu rechnen ist, das bei normalem Betrieb eine explosionsfähige Atmosphäre aus einem Gemisch von Luft mit brennbaren Substanzen in Form von Gas, Dampf oder Nebel auftritt (Richtwert: Zwischen 10 und 1000 Stunden / Jahr)


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Zone 2

Bereiche, in denen nicht damit zu rechnen ist, dass bei normalem Betrieb eine explosionsfähige Atmosphäre aus einem Gemisch von Luft mit brennbaren Substanzen in Form von Gas, Dampf oder Nebel auftritt, und wenn dann nur selten und auch nur kurzzeitig (Richtwert: Zwischen 0,1 und 10 Stunden / Jahr)

Nicht explosionsgefährdeter Bereich

Mit einem Auftreten von explosionsfähiger Atmosphäre ist in diesem Bereich nicht zu rechnen

Abbildung 5-1 Beispiel für eine Zoneneinteilung


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I/O System S900 im nicht explosionsgefährdeten Bereich

Ausführungen

Bei der Installation im nicht explosionsgefährdeten Bereich kann je nach Anwendung das I/O System S900 in der N- oder der S-Ausführung eingesetzt werden. Die N-Ausführung wird für die Verarbeitung von nicht eigensicheren, die S-Ausführung wird für die Verarbeitung von eigensichern „i“-Signalen eingesetzt. Zu erkennen sind die beiden Ausführungen an ihrer Bestellnummer:

Beispiel Modulträger mit 16 analogen Eingangsmodulen:

Bestellbezeichnung für N-Ausführung:

Modulträger TU921N

16 Module AI930N

Bestellbezeichnung für S-Ausführung:

Modulträger TU921S

16 Module AI930S

Feldbus

Bei der Auswahl der I/O System S900 Ausführung ist die unterschiedliche Instrumentierung des Feldbussystems zu beachten. Die N-Ausführung des I/O Systems S900 ist mit einem Anschluss für einen Standard PROFIBUS DP gemäß IEC 61158 ausgeführt. Bei der S-Ausführung ist ein eigensicherer PROFIBUS DP zu verwenden. Der Aufbau beider Feldbussysteme ist im Kapitel Feldbus beschrieben.

Bei der Auswahl des I/O Systems S900 ist die unterschiedliche Instrumentie-rungsart des Feldbussystems in der N- und S-Ausführung zu beachten.


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Energieversorgung

Die Anforderungen an die Energieversorgung ist den jeweiligen Datenblättern der S900 Netzgeräte und dem Kapitel Montage und Anschluss des Systems zu entnehmen. Die Installation und Auslegung ist unter Beachtung der jeweils gültigen nationalen Normen (z.B. EU Richtlinie 2006/95/EG) durchzuführen.

Abbildung 5-2 Einsatz des I/O Systems S900 (N- und S-Ausführung)im nicht explosionsgefährdeten Bereich

Zone 2

Nicht explosions-gefährdeter Bereich

Zone 1

Zone 0

I/O System S900S-Ausführung

I/O System S900N-Ausführung Trennwandler

EigensichereI/O - Signale

Eigensicherer PROFIBUS DP

PROFIBUS DP Standard

Nicht EigensichereI/O - Signale

Nicht eigensichererStromkreis, Installation in erhöhter Sicherheit

Prozessleitsystem


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I/O System S900 in der Zone 2

Ausführungen

Beim Einsatz in der Zone 2 ist die S- oder B-Ausführung des I/O Systems S900 zu verwenden. Hierbei ist zu beachten das ausschließlich eigensichere I/O-Signale an das I/O System S900 angeschlossen werden dürfen. Für die Verarbeitung von nichteigensicheren Signalen stehen Koppelelemente zur Verfügung.

Montage

Bei der Montage in der Zone 2 ist gemäß EN50021 bzw. IEC/DIN EN 60079-7und IEC/DIN EN 60079-14 ein Gehäuse der Schutzart IP54 (IEC/EN60529) zu verwenden. Auf ein separates Gehäuse kann verzichtet werden, wenn der Raum (z.B. Schaltschrank), in dem das I/O System S900 montiert ist, für sich als IP54 definiert ist. Das Kapitel Leistungsbetrachtung ist hierbei zu beachten.

Feldbus

Der Einsatz in der Zone 2 erfordert die Verwendung des eigensicheren PROFIBUS DP. Der Aufbau des Feldbussystems ist im Kapitel Feldbusbeschrieben. (Zur Installation der B-Ausführung des S900 I/O Systems in Zone 2 siehe Montage- und Installationsanleitung S900 B-System, 3BDD010432).

Energieversorgung

Die Anforderungen an die Energieversorgung ist den jeweiligen Datenblättern der S900 Netzgeräte und dem Kapitel Montage und Anschluss des Systems zu entnehmen. Bei der Installation ist die IEC/DIN EN 60079-14:Errichtungsbestimmungen elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen zu beachten.


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Abbildung 5-3 Einsatz des I/O Systems S900 (S-Ausführung)im explosionsgefährdeten Bereich Zone 2

Zone 2


Zone 1

Zone 0


Trennwandler




Zu weiteren PROFIBUS DP Geräten

Prozessleitsystem

Verarbeitung von nichteigensicheren Signalen über Koppelelemente


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I/O System S900 in der Zone 1

Ausführungen

Beim Einsatz in der ATEX Zone 1 ist die S-Ausführung des I/O Systems S900 zu verwenden. Hierbei ist zu beachten das ausschließlich eigensichere I/O-Signale an das I/O System S900 angeschlossen werden dürfen. Für die Verarbeitung von nichteigensicheren Signalen stehen Koppelelemente zur Verfügung.

Montage

Bei der Montage des I/O Systems S900 in der Zone 1 ist ein zugelassenes Feldgehäuse der Schutzart “Erhöhte Sicherheit EEx e bzw. Ex e“ (je nach angewendetem Normenstand) gemäß der EG-Baumusterprüfbescheinigung des Modulträgers PTB 00 ATEX 2156 U zwingend vorgeschrieben. Hierfür sind die Kapitel Leistungsbetrachtung und Feldgehäuse zu beachten.

Bei der Montage in Zone 1 sind besondere Bedingungen zu beachten. Diese sind in den Kapiteln Leistungsbetrachtung und Feldgehäuse beschrieben.

Feldbus

Der Einsatz in der Zone 1 erfordert die Verwendung des eigensicheren PROFIBUS DP. Der Aufbau des Feldbussystems ist im Kapitel Feldbusbeschrieben.

Energieversorgung

Die Anforderungen an die Energieversorgung ist den jeweiligen Datenblättern der S900 Netzgeräte und dem Kapitel Montage und Anschluss des Systems zu entnehmen. Bei der Installation ist die IEC/DIN EN 60079-14:Errichtungsbestimmungen elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen zu beachten.


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Abbildung 5-4 Einsatz des I/O Systems S900 (S-Ausführung)im explosionsgefährdeten Bereich Zone 1


Zone 1

Zone 0


Trennwandler




Zu weiteren PROFIBUS DP Geräten

Prozessleitsystem

Verarbeitung von nichteigensicheren Signalen über Koppelelemente

Einsatz in geeigneten Feldgehäusen erforderlich


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6. Feldbus

In diesem Kapitel wird der Aufbau des Feldbusses für das I/O System S900 beschrieben. Je nach Anwendungsfall kann ein elektrischer oder ein kombinierter elektrisch/optischer Feldbus eingesetzt werden. Die Kriterien zur Auswahl sind an der Anwendung auszurichten (z.B. Reichweite, Kosten, Teilnehmerzahl, Explosionsschutzanwendung, etc.). Die Beispiele in diesem Kapitel geben dabei eine Hilfestellung.

Bei der Auswahl des Feldbussystems muss ferner der Einsatzort des I/O Systems S900 beachtet werden (siehe Kapitel Einsatzorte des S900 Systems).

Feldbusaufbau mit elektrischen Leitungen

Feldbus in I/O System S900 Typ N Anwendungen

Topologie

Auf der folgenden Seite wird der Aufbau des Feldbusses für das I/O System S900 in Typ N Ausführung dargestellt.

Teilnehmerzahl

Die Teilnehmerzahl im Standard PROFIBUS DP kann gemäß IEC 61158 bis zu 127 betragen, wenn jedes Bussegment durch Repeater auf max. 32 Teilnehmer begrenzt ist. Hierbei ist zu beachten, dass Masterbaugruppen, Repeater, LWL-Umsetzer, Bedien-/Diagnosegeräte ebenfalls als Teilnehmer mitzurechnen sind. Zur Instrumentierung größerer Anlagen können Repeater eingesetzt werden um:

die Anzahl der anschließbaren Teilnehmer zu erhöhen

Teilnehmer elektrisch zu entkoppeln

Größere Entfernungen zu überbrücken


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Abbildung 6-1 Feldbustopologie in der N-Ausführung

Profibus DP

Master

I/OSystemS900

N-Ausf.

I/OSystemS900

N-Ausf.

I/OSystemS900

N-Ausf.

Weitere Profibus

DP Slaves

I/OSystemS900

N-Ausf.

I/OSystemS900

N-Ausf.

Profibus DP

Repeater

Teilnehmer mit Busabschluss

Teilnehmer ohne Busabschluss

Profibus DP



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Leitungstyp

Als Leitungstyp für Typ N Anwendungen werden die Standard Profibus Leitungstypen gemäß IEC 61158-2 verwendet. Hier wird der Leitungstyp A empfohlen. Der ebenfalls in der IEC 61158 beschriebene Leitungstyp B ist veraltet und sollte nicht mehr verwendet werden.

Die Leitungsparameter gemäß nachfolgender Tabelle müssen eingehalten werden.

Tabelle 6-1 Leitungsparameter Busleitung

Parameter Leitungstyp AKabelaufbau Zweiadrig verdrillt, geschirmtAdernquerschnitt > 0,34 mm²Aderndurchmesser > 0,64 mmWellenwiderstand 135 bis 165 Ohm bei 3 bis 20 MHzBetriebskapazität < 30 pF/mSchleifenwiderstand < 110 Ohm/km

Wir empfehlen die Leitung ABB Typ NDC110-NO (Farbe violett).Mit den spezifizierten Leitungsparametern der Standardleitung (Leitungstyp A) ergeben sich die in folgender Tabelle spezifizierten Längenausdehnungen eines Bussegments für die jeweiligen Übertragungsgeschwindigkeiten.

Tabelle 6-2 Leitungslängen pro Segment

Übertragungsge-schwindigkeit in kbit/s

9,6 19,2 45,45 93,75 187,5 500 1500

Maximale Segmentlänge in m

1200 1200 1200 1200 1000 400 200

Innerhalb einer PROFIBUS-DP-Anlage kann nur eine Übertragungsrate ausgewählt werden, die von allen Feldgeräten unterstützt wird. In Abhängigkeit von der ausgewählten Übertragungsrate ergeben sich die angeführten Segmentlängen.


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Stichleitungen

Prinzipiell sind passive Stichleitungen zu vermeiden.

Programmier- und Diagnosegeräte, die beispielsweise bei Inbetriebnahmen angeschlossen werden, sind üblicherweise über eigene Kabel angeschlossen, die sich als Stichleitung auswirken. In solchen Fällen sind aktive Anschlussvarianten (z.B. Busterminals, Repeater, aktive Leitungen etc.) zu verwenden.

Steckverbinder und Busabschluss

Um Leitungsreflexionen zu minimieren und einen definierten Ruhepegel auf der Übertragungsleitung sicherzustellen, ist die Übertragungsleitung an beiden Enden mit einer Abschlusswiderstandskombination abzuschließen. Bei Verwendung von SUB-D-Steckern für die Busanschlüsse kann der darin integrierte Abschlusswiderstand eingesetzt werden. Für das I/O System S900 in der N-Ausführung werden die SUB-D-Steckverbinder aus der ABB Liste 10/63-Kapitel 6.44 empfohlen. Der Steckverbinder Typ BP914S ist nur für eigensichere Feldbusinstallationen bei Typ-S Anwendungen vorgesehen und darf hier nicht verwendet werden.

Es empfiehlt sich, an der Masterbaugruppe/Prozessleitsystem den Steckverbinder mit Prüfgerätebuchse zu verwenden, um den Anschluss von Diagnosegeräten zu erleichtern.

Bei dem Aufbau des Feldbussystems sind auch die Kapitel Schirmung und Potentialausgleich und Redundanz im Feldbussystem zu beachten.


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Feldbus in I/O System S900 Typ S- und N-Anwendungen

Topologie

ProfibusDP

Master

I/OSystemS900

N-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

Weitere Profibus

DP Slaves

I/OSystemS900

N-Ausf.

ProfibusDP

Repeater

Teilnehmer mitStandard Busab-schluss


I/OSystemS900

S-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

Teilnehmer mit eigensicherem Busabschluss

Standard ProfibusDP

Eigensicherer Profibus DP

ProfibusDP-Exi

Repeater

ProfibusDP-Exi

Repeater

ProfibusDP-Exi

Repeater


Zone 2

Zone 1

ProfibusDP

Master

I/OSystemS900

N-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

Weitere Profibus

DP Slaves

I/OSystemS900

N-Ausf.

ProfibusDP

Repeater

Teilnehmer mitStandard Busab-schluss


I/OSystemS900

S-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

Teilnehmer mit eigensicherem Busabschluss

Standard ProfibusDP

Eigensicherer Profibus DP

ProfibusDP-Exi

Repeater

ProfibusDP-Exi

Repeater

ProfibusDP-Exi

Repeater


Zone 2

Zone 1

Abbildung 6-2 Feldbustopologie in der S- und N-Ausführung


30 3BDD010421R0503

Eigensicheres Feldbussystem

Durch Verwendung geeigneter zugelassener Komponenten wird ein eigensicheres Feldbussystem PROFIBUS-DP realisiert. Bei der Auswahl der einzelnen Komponenten ist darauf zu achten, dass alle Komponenten den Anforderungen des in der EG-Baumusterprüfbescheinigung zum I/O System S900 Modul CI920AS (PTB 11 ATEX 2001) aufgeführten RS485 Feldbussystems hinsichtlich den sicherheitstechnischen Daten entsprechen. Hierzu sind folgende Bedingungen zu gewährleisten:

Maximalwerte:Sicherheitstechnische Maximalspannung jedes Teilnehmers: ≤ 4,2 VSicherheitstechnischer Summenstrom aller Teilnehmer: ≤ 4,8 A

Konzentrierte Kapazitäten und Induktivitäten sind im Verlauf des Bussegmentes nicht zugelassen.

Weitere Hinweise:In den eigensicheren Bussegmenten dürfen nur Komponenten installiert werden, welche als eigensicheres elektrisches Betriebsmittel oder als zugehöriges elektrisches Betriebsmittel nach IEC/DIN EN 60079-11gekennzeichnet sind.

Der gesamte Feldbus muss galvanisch getrennt von anderen Stromkreisen und Erde installiert und betrieben werden. Eine Erdverbindung einer der beiden Leiter A oder B entlang des Feldbussegmentes ist nicht zulässig.

Teilnehmerzahl

Die maximale Teilnehmerzahl ist zum einen durch die Ex-Anschlussdaten der einzelnen Teilnehmer begrenzt. Die Obergrenze des Summenstromes darf dabei nicht überschritten werden (siehe Kapitel Zusammenschaltung). Die maximale Teilnehmerzahl in einem Bussegment ist auf maximal 16 (15 S900 Systeme und ein Feldbus-Trennübertrager) begrenzt.


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Leitungstyp

Es ist der Leitungstyp A nach IEC 61158-2 mit folgenden Leitungsbelägen zu verwenden:

L‘/R‘ ≤ 15 µH/Ω

Kapazitätsbelag 30 nF/km

Litzendrahtdurchmesser 0,64 mm

Weiterhin muss die Ausführung und Verlegung der Busleitung den Explosionsschutzvorschriften IEC/DIN EN 60079-0 und IEC/DIN EN 60079-14entsprechen.

Wir empfehlen die Leitung ABB Typ NDC110-EX (Farbe blau).Mit der empfohlenen Leitung ergeben sich die in folgender Tabelle spezifizierten Längenausdehnungen eines Bussegments für die jeweiligen Übertragungsgeschwindigkeiten.

Tabelle 6-3 Leitungslängen pro Segment

Übertragungsge-schwindigkeit in kbit/s

9,6 19,2 45,45 93,75 187,5 500 1500

Maximale Segmentlänge in m

1200 1200 1200 1200 1000 400 200

Stichleitungen

Prinzipiell sind passive Stichleitungen zu vermeiden.


32 3BDD010421R0503

Steckverbinder und Busabschluss

Es ist der Steckverbinder Typ BP914S von ABB zum Anschluss eigensicherer Bussegmente an das I/O System S900 zugelassen.

Es können auch Stecker anderer Hersteller gem. RS485-IS Guideline verwendet werden. Vor Einsatz ist zu prüfen, ob der mechanische Aufbau des Steckers an die S900 TU921S passt.

Um Leitungsreflexionen zu minimieren und einen definierten Ruhepegel auf der Übertragungsleitung sicherzustellen, ist die Terminierung an beiden Enden der Übertragungsleitung zu aktivieren. Der Steckverbinder BP914S besitzt einen integrierten zuschaltbaren Abschlusswiderstand. Es ist allerdings darauf zu achten, dass der integrierte Abschlusswiderstand des Steckverbinders nur an einem Ende eines eigensicheren Bussegmentes eingesetzt wird.

Der Abschlusswiderstand am Anfang eines eigensicheren Bussegmentes muss immer am Feldbus-Trennübertrager (z.B. BI914S) erfolgen. Beim Feldbus-Trennübertrager BI914S ist der Busabschluss im Gerät integriert und immer aktiv.

Abbildung 6-3 Busabschluss des eigensicheren Feldbus

BI914S

AT

S900

TU921SCI920AS

BP914S

S900

TU921SCI920AS

BP914S

S900

TU921SCI920AS

BP914S

S900

TU921SCI920AS

BP914S

S900

TU921SCI920AS

BP914S

S900

TU921SCI920AS

BP914S

Nicht-explosionsgefährdeter Bereich explosionsgefährdeter Bereich

AT aktive Terminierung innerhalb BI914S, immer “on”

BP914S PROFIBUS is Stecker BP914S mit Terminierung (Terminierung = “on“)

BP914S PROFIBUS is Stecker BP914S ohne Terminierung (Terminierung = “off“)

A1 B1

A B

PROFIBUS Ex i segment

Slave 1 Slave n-1 Slave n

Maximale Slave-Anzahl n = 15

zum PROFIBUS Master

BI914S

ATA1 B1

A B

A B Standard-Terminierung

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF


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Auf den Standard Profibus DP Segmenten gelten die gleichen Regeln wie bei der Typ N-Ausführung des I/O Systems S900. Der Feldbus-Trennübertrager BI914S besitzt auch auf der nicht-eigensicheren Seite des PROFIBUS einen integrierten Busabschluss. Dieser kann wahlweise mit dem Schalter S2(Abbildung 6-3) eingeschaltet werden.

Für den Anschluss von Busanalysatoren zu Diagnosezwecken wird die Verwendung eines Steckers mit Prüfgerätebuchse im nicht-eigensicheren PROFIBUS-Segment empfohlen.

Bei dem Aufbau des Feldbussystems sind auch die Kapitel Schirmung und Potentialausgleich und Redundanz im Feldbussystem zu beachten.

Zusammenschaltung

IO 1

IO 2 IO 3 IO n

UO/I 1

UO/I 2 UO/I 3 UO/I n

UO (1...n) UI (1...n) 4,2V

IO n Imax = 4,8A

n

i=1

1

2 3 n

Abbildung 6-4 Zusammenschaltung des eigensicheren Feldbusses


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Vorgehensweise zur Zusammenschaltung der Komponenten:

Überprüfung des Explosionsschutzes:

Überprüfung, ob alle Geräte (Feldgeräte, Repeater/Trennübertrager, LWL-Komponenten) der ATEX-Richtlinie 94/9/EG Kategorie 2 und dieser Bedienungsanleitung entsprechen.

Überprüfung des maximal möglichen Summenstroms aller Teilnehmer in einem Feldbussegment: Σ Ion Komponenten ≤ 4,8 A

Überprüfung der maximal auftretenden Ausgangsspannung aller Teilnehmer Uo ≤ 4,2 V.

Überprüfung des maximalen L/R-Verhältnisses des eingesetzten Kabels. L/R Kabel ≤ 15 µH/Ohm (bei der minimalen Umgebungstemperatur des Kabels)

Überprüfung, ob Potentialausgleich entsprechend IEC/DIN EN 60079-1412.2.2.3 Abschn. b) vorhanden, falls notwendig.

Überprüfung der Funktionstechnik:

Überprüfung, ob Teilnehmeranzahl pro Bussegment ≤ 16 (Feldgeräte und Repeater/Trennübertrager) ist.

Überprüfung, ob die Bussegmentlänge mit der verwendeten Übertragungsrate übereinstimmt.

Überprüfung, ob am Anfang und Ende eines jeden Bussegmentes die Terminierungen des PROFIBUS eingeschaltet sind. Der Steckverbinder BP914S besitzt einen integrierten zuschaltbaren Abschlusswiderstand. Beim PROFIBUS Trennübertrager BI914S ist die Terminierung auf der eigensicheren Seite immer aktiv.


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Beispiel

Folgende Komponenten sollen zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zusammengeschaltet werden:

- 1 x Feldbus Trennübertrager BI914S- 10 x I/O System S900 Typ S-Ausführung- Leitung ABB Typ NDC110-EX (Farbe blau)

1. Überprüfung der Eignung

Alle oben aufgeführten Komponenten entsprechen der ATEX-Richtlinie 94/9/EG und dürfen im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden (siehe EG-Baumusterprüfbescheinigungen)

2. Summenstrom aller Teilnehmer ≤ 4,8 A

BI914S : Io = 142,4 mAS900 CI920AS : Io = 125 mADaraus der Summenstrom:Io = 142,4mA + 10 x 125 mA = 1,3924 A < 4,8 A

3. Maximale Ausgangsspannungen der Teilnehmer ≤ 4,2V

BI914S : Uo = 4,2 VS900 CI920AS : Uo = 3,6 V

4. L/R-Verhältnis der Busleitung ≤ 15 µH/Ohm

Die verwendete Busleitung ABB Typ NDC110-EX (Farbe blau) erfüllt diese Anforderung.


36 3BDD010421R0503

Feldbusaufbau mit Lichtwellenleitern

Allgemein

Ein optisches Übertragungsmedium zeichnet sich aus durch:

Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen kein Übersprechen zwischen verschiedenen LWL-Signalleitungen keine Störeinkopplung aus elektrischen Leitungen keine Störbeeinflussung durch elektromagnetische Felder, wie sie beim

Schalten großer elektrischer Lasten entstehen. Potentialtrennung zwischen den angeschlossenen Teilnehmern keine Ausgleichsströme zwischen unterschiedlichen Erdpotentialen keine besonderen Blitzschutzmaßnahmen auf der Übertragungsstrecke die Fähigkeit, mit Glasfasern große Entfernungen bei hohen

Übertragungsgeschwindigkeiten zu überbrücken,

Wesentliche Komponenten der optischen Übertragungsschicht eines Teilnehmers sind die elektro-optischen Wandler als Bindeglied zwischen elektrischem Teil der Anschaltung und dem optischen Netz. Ein optischer Sender wandelt elektrische Signale in optische um und speist diese in das optische Netz ein. Umgekehrt setzt ein optischer Empfänger die empfangenen optischen Signale in elektrische Signale um. Die Verbindung der Teilnehmer erfolgt über Lichtwellenleiter (LWL) in einer auf den Einsatzfall abgestimmten Topologie (Ring, Stern, Linie oder Mischtopologien).


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Fasertypen und Reichweiten

Es stehen verschiedene Fasertypen mit unterschiedlichen charakteristischen Merkmalen bezüglich Reichweite, Preis und Einsatzgebiet zur Verfügung. Eine Übersicht kann der nachfolgenden Tabelle entnommen werden.

Tabelle 6-4 Eigenschaften der Lichtwellenleiter für PROFIBUS

Fasertyp EigenschaftenGlasfaser 62.5/125 µm Ca. 2.600 m ReichweiteGlasfaser 50/125 µm Ca. 1.400 m Reichweite

Optische Steckverbinder

Die von ABB lieferbaren Lichtwellenleiter-Umsetzer (BI923S, BI924S, BI934S) besitzen Anschlüsse für F-SMA Steckverbinder in Schraubtechnik.

Anwendung

Alle von ABB lieferbaren Lichtwellenleiter-Umsetzer (BI923S, BI924S, BI934S) sind für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 1 und Zone 2 geeignet (siehe betreffende EG-Baumusterprüfbescheinigungen).

Topologien

Nachfolgend sind verschiedene Topologien zum Aufbau von Lichwellenleiter Feldbussystemen aufgezeigt. Bei den Darstellungen ist zu beachten, dass die als eine Linie dargestellten LWL-Verbindungen physikalisch immer aus je einer Faser für Hin- und Rückleitung bestehen.


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Optischer Ring

Der optische Ring ist eine Sonderform des optischen Netzes. Der optische Ring dient ebenfalls zur Überbrückung größerer Distanzen zwischen mehreren Teilnehmern. Die Teilnehmerzahl ist den Datenblättern der LWL-Komponenten zu entnehmen. Gegenüber dem optischen Netz ist hierbei aber die Funktion auch bei Ausfall einer LWL Verbindung noch gewährleistet. Bei der Auswahl der Komponenten ist zu beachten, dass der Anschluss des Profibus Masters über die Koppler BI924S und der Anschluss von Profibus Slaves über die Koppler BI923S bzw. BI934S an den optischen Ring erfolgt.

ProfibusDP

Master

I/OSystemS900

S-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

WeitereProfibus

DP Slaves

Teilnehmer mit

Standard Busab-

schluss

Teilnehmer ohne

Busabs chlus s

I/OSystemS900

S-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

Teilnehmer miteigens icherem

Busabs chlus s

Standard Profibus

D P

Eigens icherer

Profibus DP

BI914SBI914S

BI924S


Zone 1/2

BI924S

BI923S BI934S

Teilnehmer mitLWL-Ansc hluss

LWL-Verbindung

BI923S BI934S

ProfibusDP

Master

I/OSystemS900

S-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

WeitereProfibus

DP Slaves

Teilnehmer mit

Standard Busab-

schluss

Teilnehmer ohne

Busabs chlus s

I/OSystemS900

S-Ausf.

I/OSystemS900

S-Ausf.

Teilnehmer miteigens icherem

Busabs chlus s

Standard Profibus

D P

Eigens icherer

Profibus DP

BI914SBI914S

BI924S


Zone 1/2

BI924S

BI923S BI934S

Teilnehmer mitLWL-Ansc hluss

LWL-Verbindung

BI923S BI934S

Abbildung 6-5 Feldbussystem mit einem optischen Ring


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Redundanz im Feldbussystem

Zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Feldbussystemen kommen verschiene Redundanzarten zum Einsatz. Es wird unterschieden in Master-, Slave- und Linienredundanz. Die Masterredundanz ist unabhängig von den angeschlossenen Teilnehmern aufbaubar und wird deshalb hier nicht weiter behandelt. Im Folgenden wird der physikalische Aufbau der vom I/O System S900 unterstützten kombinierten Linien-/Slaveredundanz beschrieben.

Zur Aufbau einer Linienredundanz ist es erforderlich, das am oder im Master die beiden Buslinien verkoppelt werden. Diese Verkopplung muss derart erfolgen, dass ein Fehler auf einer Buslinie rückwirkungsfrei auf die andere, noch intakte Linie, bleibt. Bei Mastern, die keine entsprechende Linienredundanz unterstützen, kann dies z.B. durch das Redundanz-Link-Modul RLM01 erfolgen.

Die Linienredundanz in Verbindung mit dem I/O System S900 erfordert auch die Verwendung zweier Buskoppler in einer I/O System S900 Station. Die S900-Buskoppler besitzen aufgrund von Platz, Kosten und Energiebilanz (Ex) nur einen PROFIBUS – Anschluss. Durch die Verwendung zweier Buskoppler ergibt sich aber auch eine zusätzliche Slaveredundanz, das heißt, der Ausfall oder der Austausch eines Buskopplers hat keine Rückwirkungen auf den Betrieb des Systems. Hinsichtlich der Konfigurierung und Inbetriebnahme des Systems ist eine entsprechende Dokumentation (siehe Mitgeltende Unterlagen) verfügbar.


40 3BDD010421R0503

Beispiel 1

Hier ist die Linienredundanz des elektrischen Feldbussystems mit I/O System S900 Stationen in Typ N- und Typ S-Ausführungen dargestellt. Der Master besitzt redundante Feldbusanschlüsse. Die Trennung zwischen dem Standard Profibus DP und dem eigensicheren Profibus DP erfolgt über Trennübertrager (siehe auch Feldbus in I/O System S900 Typ S- und N-Anwendungen).

Die Diagnose eines fehlerhaften Bussegmentes erfolgt durch den Master. Die Diagnosemeldungen der Slaves, die auf die redundante Linie umgeschaltet haben, können hier ausgewertet werden.

Teilnehmer mit

Standard Busab-schluss

Teilnehmer ohne

Busabschluss

Teilnehmer mit

eigensicherem

Busabschluss

Standard Profi busDP

EigensichererProfi bus DP

Teilnehmer mitLW L-Anschluss

LW L-Verbindung

ProfibusDP

Master

I/O SystemS900

redundantN-Ausf.

1

ProfibusDP

Master

BI914S

BI914S

BI914S

BI914S

RLM 01

I/O SystemS900

redundantS-Ausf.

ProfibusDP

Master

BI924S

BI924S

BI934S

BI934S

I/O SystemS900

redundantS-Ausf.

weitere LWL-Teilnehmer


weitere I/O System S900



I/O SystemS900

redundantS-Ausf.

2

3

Teilnehmer mit

Standard Busab-schluss

Teilnehmer ohne

Busabschluss

Teilnehmer mit

eigensicherem

Busabschluss

Standard Profi busDP

EigensichererProfi bus DP

Teilnehmer mitLW L-Anschluss

LW L-Verbindung

ProfibusDP

Master

I/O SystemS900

redundantN-Ausf.

1

ProfibusDP

Master

BI914S

BI914S

BI914S

BI914S

RLM 01

I/O SystemS900

redundantS-Ausf.

ProfibusDP

Master

BI924S

BI924S

BI934S

BI934S

I/O SystemS900

redundantS-Ausf.






I/O SystemS900

redundantS-Ausf.

2

3

Abbildung 6-6 Beispiele für den redundanten Aufbau eines Feldbussystemfür Montage in Zone 1


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Beispiel 2

Im Unterschied zu Beispiel 1 besitzt hier der Master keine redundanten Feldbusanschlüsse. Um dennoch eine Linienredundanz aufzubauen, kann hier das Redundanz-Link-Modul RLM 01 von ABB verwendet werden.

Die Diagnose eines fehlerhaften Bussegmentes erfolgt wieder durch den Master durch Auswertung der Diagnosemeldungen der Slaves. Zusätzlich kann auch ein Signalisierungskontakt des RLM 01 verwendet werden.

Details sind der Bedienungsanleitung des RLM 01 zu entnehmen.

Beispiel 3

In diesem Beispiel ist die LWL-Verbindung nicht als Stich sondern als Ring ausgeprägt. Mit dieser Anordnung wird eine äußerst hohe Verfügbarkeit erzielt. Da der optische Ring an sich schon einen Fehler in der LWL-Verbindung toleriert, (siehe auch Ring), kann bei redundantem Aufbau des Ringes zusätzlich noch ein LWL-Umsetzer ausfallen, ohne dass der Feldbus gestört wird.

Die Diagnose einer defekten Linie kann auch hier wieder durch Diagnosemeldungen der Slaves erfolgen. Zusätzlich stellen die LWL-Umsetzer für den optischen Ring noch einen Signalkontakt zur Auswertung zur Verfügung (hierüber kann ein aufgetrennter Ring diagnostiziert werden).

Energieversorgung von Feldbuskomponenten

Die oben beschriebenen optischen und elektrischen Feldbuskomponenten BIxxx benötigen eine eigene Energieversorgung. Diese kann vorzugsweise je nach Einbauort von der Energieversorgung des I/O Systems S900 oder anderen Feldbusteilnehmern abgeleitet werden. Die Anforderungen an die Energieversorgung sind den Datenblättern und Bedienungsanleitungen dieser Komponenten zu entnehmen.

Bei Einsatz dieser Komponenten in explosionsgefährdeten Bereichen ist die Energieversorgung in der Zündschutzart Erhöhte Sicherheit „e“ zu installieren.


42 3BDD010421R0503

7. Umgebungsbedingungen und Leistungsaufnahme

Umgebungsbedingungen

Explosionsschutz

Das I/O System S900 ist für die Montage und den Betrieb in der Zone 1, Zone 2 und im sicheren Bereich geeignet. Die eigensicheren Stromkreise der Ein-und Ausgangsmodule sind für die Kategorie 1 und 2 (Zone 0 und 1) gemäß IEC/DIN EN 60079-10-1 geeignet. Der Verwendungsbereich nach ATEX-Richtlinie 94/9/EG ist zu beachten. Wenn das I/O System S900 im explosionsgefährdeten Bereich der Zone 2 installiert werden soll, ist es in einem Unterverteiler der Schutzart IP 54 oder besser vor Umwelteinflüssen zu schützen. Bei Montage in Zone 1 ist zusätzlich zu beachten, dass das Gehäuse gemäß den lokalen Vorschriften für die Montage von Stromkreisen in Erhöhter Sicherheit zugelassen sein muss. Weitere Hinweise zur Auswahl eines Feldgehäuses geben die Kapitel Leistungsbetrachtung und Montage und Anschluss des Systems.

Umgebungstemperatur

Die Komponenten des I/O Systems S900 sind für einen maximalen Umgebungstemperaturbereich von –20…+60°C ausgelegt. Es ist anwenderseitig sicherzustellen, dass dieser Temperaturbereich nicht verlassen wird, insbesondere bei Einbau in Gehäusen, Schränken und Gestellen. Dazu ist gegebenenfalls die Umgebungstemperatur zu überwachen. Insbesondere bei Anwendungen für den Explosionsschutz (Typ S Ausführung) sind diese Grenzen zu beachten. Von hoher Bedeutung ist das Kapitel Leistungsbetrachtung, in dem Hinweise zur Verlustleistungsbestimmung und zum Einbau in Gehäuse dargestellt sind.

Zur Sicherstellung des Explosionsschutzes und der Verfügbarkeit muss der spezifizierte Umgebungstemperaturbereich unter allen Betriebsbedingungen eingehalten werden.


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Der Montageort ist so zu wählen, dass der nötige Abstand zu anderen Wärmequellen sichergestellt ist. Direkte Sonneneinstrahlung kann ebenfalls zu einer unzulässigen Umgebungstemperatur führen und ist deshalb z.B. durch geeignete Anordnung zu vermeiden. Es können Dachhauben (z.B. ABB Bestellbezeichnung FR100, siehe Feldgehäuse) als Sonnen- und Wetterschutz eingesetzt werden. Bei der Auslegung von Sonnenschutzdächern sind die unterschiedlichen Sonneneinfallwinkel in Abhängigkeit der Jahreszeit zu beachten. Wärmenester unter den Sonnendächern sind zu vermeiden.

Einbaulage

Das I/O System S900 ist für eine waagerechte Einbaulage konzipiert um eine optimale Durchlüftung zu gewährleisten. Andere Anordnungen des Systems sind nicht vorgesehen und nicht zulässig.

Atmosphäre

Die eingesetzten Gehäusematerialien einschließlich der außenliegenden Metallteile bestehen aus hochwertigen Werkstoffen, die einen anwendungsgerechten Korrosionsschutz und eine Chemikalienresistenz in “normaler Industrieatmosphäre” gewährleisten. Bei Einsatz in nicht bekannten oder aggressiven Atmosphären ist die chemische Beständigkeit der eingesetzten Materialien besonders zu prüfen.

Alle S900 Komponenten sind entweder komplett vergossen oder durch eine Lackierung geschützt. Eine kurzzeitige Betauung bei Temperatur-schwankungen oder nach dem ersten Kaltstart des Systems ist daher zulässig.

Weitere Angaben zu den atmosphärischen Bedingungen (Feuchte, korrosive Gase) sind im Datenblatt zum I/O System S900 zu finden.

Schock und Vibration

Die Angaben bezüglich der zulässigen Grenzwerte für Schock und Vibrationen sind im Datenblatt zum I/O System S900 zu finden.


44 3BDD010421R0503

Leistungsbetrachtung

Dieses Kapitel dient zur Ermittlung der Leistungsaufnahme und Verlustleistung des I/O Systems S900. Die Bestimmung dieser Daten ist erforderlich, um die zulässigen Betriebsbedingungen des S900 Systems nicht zu überschreiten. In dem Kapitel Vorgehensweise werden Hinweise zur systematischen Überprüfung gegeben.

Leistungsgrenzen

In der S-Ausführung des I/O Systems S900 steht ein Netzteil (SA920S) mit einer max. Ausgangsleistung von 55 W zur Verfügung. Der Wirkungsgrad beträgt ca. 84 %, damit ergibt sich eine maximale Gesamtleistungsaufnahme eines Modulträgers von ca. 65 Watt. Diese Angabe gilt auch bei redundanter Ausführung der Netzteile. Eine höhere Leistungsentnahme im Redundanz-betrieb ist nicht zulässig.

Es muss durch die Bestückung sichergestellt werden, dass die Summe der von den S900-Modulen und S900-Buskoppler aufgenommene Leistung 55 W nicht überschreitet.

Das SA920S (55 W) hat gegenüber dem Vorgängernetzteil SA910S (45 W) eine um 10 W höhere Ausgangsleistung.Das SA920S ist auch für eine Umgebungstemperatur von 70 °C bei 45 Watt Ausgangsleistung spezifiziert. Wegen anderer S900-Komponenten ist die maximale Umgebungstemperatur für das S900 I/O System aber auf 60 °C begrenzt.

In der N-Ausführung des I/O Systems S900 steht ein Netzteil (SA920N) mit einer max. Ausgangsleistung von 60 W zur Verfügung. Die Summe der von den Modulen und Buskoppler aufgenommenen Leistungen darf 60 Watt nicht überschreiten.

In der N-Ausführung des I/O Systems S900 darf die Leistungsaufnahme der Netzteile SA920N in einer I/O System S900 Station die Grenze von 70 W nicht überschreiten.Das SA920N ist auch für eine Umgebungstemperatur von 70 °C bei 45 Watt Ausgangsleistung spezifiziert. Wegen anderer S900-Komponenten ist die maximale Umgebungstemperatur für das S900 I/O System aber auf 60 °C begrenzt.


3BDD010421R0503 45

Für den Betrieb in Schaltschränken und Feldgehäusen ist es bei der Ermittlung der maximal zulässigen Umgebungstemperatur sinnvoll die ins Feld abgegebene Leistung zu berücksichtigen, um die im Feldgehäuse verbleibende Verlustleistung zu erhalten. Bei den folgenden Betrachtungen und Angaben werden die maximalen Nennbedingungen: alle Kanäle unter Volllast, ohne Fehler und ohne Kurzschlüsse im Feldkreis zugrunde gelegt. Zur Feinoptimierung kann zusätzlich die Bürde der Feldgeräte herangezogen werden. Wenn die Bürde der Feldgeräte nicht bekannt ist, sind dieMaximalwerte, bei denen die ungünstigste Bürde berücksichtigt wurde, zu verwenden.

Die Anzahl, der auf einem Modulträger betreibbaren Module wird durch die zur Verfügung stehende Ausgangsleistung des Netzteils festgelegt.

Die Summe der Leistungsaufnahmen aller I/O Module und Buskoppler muss immer kleiner als die maximale vom Netzteil zur Verfügung gestellte Ausgangsleistung sein

Die Anzahl, der in einem Feldgehäuse betreibbaren S900 Komponenten wird durch die bei gegebener Umgebungstemperatur im Feldgehäuse maximal zulässige Verlustleistung festgelegt.

Angaben zu den Leistungen der einzelnen S900 Komponenten und Feldgehäuse befinden sich in den folgenden Tabellen.


46 3BDD010421R0503

Leistungsbetrachtung der Ex – Module (S-Ausführung)

Tabelle 7-1 Leistungsbetrachtung der Ex-Module

Typ Bauart Leistungs-aufnahme

[Watt]

Ins Feld ab-gegebeneLeistung

[Watt]

Verlust-leistung[Watt]

Bedingungen

Bürde des Feldgerätes

[Ohm]

Feldstrom [mA]

Netzteil

SA920S SA920S

1 x SA920S 52,00 0,00 5,00 bei 45 W Ausgangsleistung


SA920S SA920S



Buskoppler

CI920AS CIPBA-Ex 2,50 0,00 2,50 Abweichend zur Angabe im Datenblatt sind zur Bestimmung 2,5 W zu verwenden.

Digital Ein-/Ausgang

DX910S DIO8-Ex 1,10 0,00 1,10

DI920S DI920S 2,00 0,00 2,00

Ventilsteuerbaustein

DO910S DO4-Ex 1,80 0,80 1,00 2500

2,00 0,90 1,10 2000

2,20 1,10 1,10 1500

2,30 1,10 1,20 1400

2,50 1,30 1,20 1200

2,90 1,30 1,60 1000

3,00 1,60 1,40 890

3,20 1,70 1,50 780

3,40 1,80 1,60 700

3,50 1,80 1,60 645

3,70 1,70 2,00 620

3,80 1,90 1,90 575

3,90 1,90 2,00 550

4,00 1,90 2,10 510

4,20 2,00 2,20 475


3BDD010421R0503 47


[Watt]


[Watt]


Bedingungen


[Ohm]

Feldstrom [mA]

4,30 2,00 2,30 456

4,40 2,10 2,30 440

4,50 2,10 2,40 423

4,60 2,10 2,50 405

4,80 2,20 2,60 380

4,90 2,20 2,70 360

5,00 2,20 2,80 350

5,20 2,20 3,00 310

5,30 2,20 3,10 300

5,60 2,00 3,60 275

Frequenzeingang

DP910S FI2-Ex 1,10 0,00 1,10

Analogeingang

AI910S AI4-Ex 2,50 1,20 1,30 20

AI920S AI4I-Ex 3,00 1,20 1,80 20

AI930S AI4H-Ex 2,50 1,20 1,30 20

AI931S AI4H-Ex 0,50 -0,40 0,90 20

Temperatureingang

AI950S TI4-Ex 0,70 0,00 0,70

Analogausgang

AO910S AO4-Ex 2,50 0,16 2,34 100 20

2,50 0,32 2,18 200 20

2,50 0,80 1,70 500 20

2,50 1,12 1,38 700 20

AO920S AO4I-Ex 3,30 0,16 3,14 100 20

3,30 0,32 2,98 200 20

3,30 0,80 2,50 500 20

3,30 1,12 2,18 700 20

AO930S AO4H-Ex 2,50 0,16 2,34 100 20

2,50 0,32 2,18 200 20

2,50 0,80 1,70 500 20

2,50 1,12 1,38 700 20

Maximalwerte sind fett, genauere Betrachtung der Bürde nicht erforderlich


48 3BDD010421R0503

Leistungsbetrachtung der nicht Ex – Module (N-Ausführung)

Tabelle 7-2 Leistungsbetrachtung der nicht Ex-Module


[Watt]


[Watt]


Bedingungen


[Ohm]

Feldstrom [mA]

Netzteil

SA920N SA920N

1 x SA920N 52,00 0,00 5,00 bei 45 W Ausgangsleistung


SA920N SA920N



Buskoppler

CI920N CIPB 2,70 0,00 2,70

CI920AN *)

CIPBA *) 2,50 0,00 2,50

Digital Ein-/Ausgang

DX910N DIO8 1,10 0,00 1,10

DI920S DI920S 2,00 0,00 2,00

Ventilsteuerbaustein

DO910N DO4 1,80 0,80 1,00 2500

2,00 0,90 1,10 2000

2,20 1,10 1,10 1500

2,30 1,10 1,20 1400

2,50 1,30 1,20 1200

2,90 1,30 1,60 1000

3,00 1,60 1,40 890

3,20 1,70 1,50 780

3,40 1,80 1,60 700

3,50 1,80 1,60 645

3,70 1,70 2,00 620

3,80 1,90 1,90 575

3,90 1,90 2,00 550

4,00 1,90 2,10 510

4,20 2,00 2,20 475

4,30 2,00 2,30 456

4,40 2,10 2,30 440


3BDD010421R0503 49


[Watt]


[Watt]


Bedingungen


[Ohm]

Feldstrom [mA]

4,50 2,10 2,40 423

4,60 2,10 2,50 405

4,80 2,20 2,60 380

4,90 2,20 2,70 360

5,00 2,20 2,80 350

5,20 2,20 3,00 310

5,30 2,20 3,10 300

5,60 2,00 3,60 275

Frequenzeingang

DP910N FI2 1,10 0,00 1,10

Analogeingang

AI910N AI4 2,50 1,20 1,30 20

AI920N AI4I 3,00 1,20 1,80 20

AI930N AI4H 2,50 1,20 1,30 20

AI931N AI4H 0,50 -0,40 0,90 20

Temperatureingang

AI950N TI4 0,70 0,00 0,70

Analogausgang

AO910N AO4 2,50 0,16 2,34 100 20

2,50 0,32 2,18 200 20

2,50 0,80 1,70 500 20

2,50 1,12 1,38 700 20

AO920N AO4I 3,30 0,16 3,14 100 20

3,30 0,32 2,98 200 20

3,30 0,80 2,50 500 20

3,30 1,12 2,18 700 20

AO930N AO4H 2,50 0,16 2,34 100 20

2,50 0,32 2,18 200 20

2,50 0,80 1,70 500 20

2,50 1,12 1,38 700 20

Maximalwerte sind fett, eine genauere Betrachtung der Bürde ist nicht erforderlich

*)Bei Veröffentlichung dieses Dokumentes noch nicht bestellbar.

Voraussichtlich ab Q2/2013 verfügbar, siehe aktuelle Preisliste.


50 3BDD010421R0503

Leistungsbetrachtung der Feldgehäuse

Gemäß den Angaben in den EG-Baumusterprüfbescheinigungen beträgt die maximal zulässige Umgebungstemperatur der S900 I/O Module und Komponenten 60 °C. Hierbei wurde bereits eine mittlere Eigenerwärmung im Modul berücksichtigt. Um die zulässige Temperatur im Inneren der Module nicht zu überschreiten, darf die Lufttemperatur ca. 2 cm oberhalb der Module 70 °C nicht überschreiten. Diese Grenze muss kundenseitig überwacht werden, wenn von den folgenden Randbedingungen abgewichen wird.

Zur Orientierung kann bei der Projektierung folgende Tabelle genutzt werden. Die Angaben wurden unter Einhaltung der in den EG-Baumusterprüfbescheinigungen zugrunde gelegten maximalen Temperaturen im Inneren der Module messtechnisch ermittelt. Die Angaben gelten nur unter den genannten Randbedingungen.

Tabelle 7-3 Maximal zulässige Verlustleistung im Feldgehäuse

Maximale Umgebungstempera-tur des Feldgehäuses

30 °C 35 °C 40 °C 45 °C 50 °C 55 °C

FeldgehäusetypBxHxT

Maximal zulässige Verlustleistung im Feldgehäuse

FH66*S600x600x300Edelstahl

50 W 45 W 39 W 33 W 26 W 20 W

FH68*S600x800x300,Edelstahl

60 W 54 W 47 W 39 W 31 W 24 W

* 0…9


3BDD010421R0503 51

Randbedingungen: Die Position und Einbaulage der Termination Unit wird durch das

Feldgehäuse vorgegeben und darf durch den Kunden nicht geändert werden.

Die Termination Unit ist im Feldgehäuse mit einem Mindestabstand zur Gehäuseoberseite zu montieren (siehe Einbau des I/O System S900).

Der Raum oberhalb der S900 ist frei zu halten.

Das Feldgehäuse muss im Abstand von mindestens 25 mm zur Befestigungswand montiert werden.

Die maximale Umgebungstemperatur des Feldgehäuses von 55 °C darf nicht überschritten werden.

Die maximal zulässige Verlustleistung des Feldgehäuses (30 °C Wert) darf nicht überschritten werden.

Die Summe der Verlustleistungen von Zusatzeinbauten im Feldgehäuse (z.B.: optische Feldbustrenner) darf maximal 5 Watt betragen. Diese Verlustleistung ist wie die Verlustleistung eines Moduls zu behandeln und muss bei der Berechnung berücksichtigt werden

Die Summe, der in den S900 Komponenten (Module, Netzteile, Buskoppler) umgesetzten Verlustleistungen darf die maximal zulässige Verlustleistung des Feldgehäuses nicht überschreiten

Die sich tatsächlich in den Feldgehäusen einstellende Temperatur ist von den lokalen Gegebenheiten, wie Fremdeinstrahlung (benachbarte Wärmequellen, Sonneneinstrahlung) oder Verschmutzung des Feldgehäuses, abhängig. Dies ist kundenseitig durch geeignete Maßnahmen zu berücksichtigen. Die Einhaltung obiger Grenzen entbindet den Anwender daher nicht von seiner Verantwortung zur Überwachung der zulässigen Umgebungstemperaturen.


52 3BDD010421R0503

Vorgehensweise

Im nachfolgenden wird die Vorgehensweise bei der Leistungsbetrachtung beschrieben.

Schritt 1:Festlegung der Konfiguration jeder I/O System S900 Station (Anzahl und Typ der I/O Module, redundante Buskoppler, Netzteile)

Schritt 2:Bestimmung der Bürdenparameter (Bürdenwiderstände bei DO910, AO9xx)

Schritt 3:Bestimmung der Summe der Leistungsaufnahme von I/O-Modulen und Buskoppler. Diese muss kleiner im Vergleich mit der maximalen Netzteilausgangsleistung sein

Schritt 4:Bestimmung der Gesamtverlustleistung (I/O System S900 und evtl. Zusatzkomponenten). Diese muss kleiner im Vergleich zur maximal zulässigen Verlustleistung des ausgewählten Feldgehäuses bzw. kleiner als die für die jeweilige Einbaubedingung (Schrank, Schaltraum) maximal abführbare Verlustleistung sein.


3BDD010421R0503 53

8. Montage und Anschluss des Systems

Montage des Modulträgers

Der Modulträger des I/O Systems S900 ist auf einem stabilen Gestell, Montageplatte oder in einem Feldgehäuse (je nach Anwendung) zu montieren. Die Befestigung muss über 4 Schrauben (M5-M6, verzinkt oder Edelstahl, gemäß EN 60070-0) mit untergelegtem Federring erfolgen und gegen Selbstlockern gesichert sein, da über diese Verbindungen gleichzeitig auch der Potentialausgleich des Modulträgers sichergestellt wird. Die Abmessungen des Modulträgers und der Befestigungsbohrungen sind dem Datenblatt zu entnehmen.

Übersicht der Anschlussebenen

In der folgenden Abbildung sind die Anschlussebenen des I/O Systems S900 Modulträgers dargestellt.

Energieversorgung Feldbusanschluss Signalstromkreise

PW PW

CIPB-1Ex CIPB-1Ex AI4H-Ex TI4-ExAI4H-Ex TI4-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex DIO8-Ex

Abbildung 8-1 Übersicht der Anschlussebenen des Modulträgers


54 3BDD010421R0503

Energieversorgung

Klemmenabdeckung und Belegung

In der S-Ausführung des I/O System S900 Modulträgers befindet sich der Energieversorgungsanschluss unter einer Abdeckung. Diese Klemmen-abdeckung darf nur im spannungslosen Zustand geöffnet werden. Sie ist nach Beendigung der Anschlussarbeiten wieder sicher zu befestigen.

In der N-Ausführung des Modulträgers sind die Klemmen direkt zugänglich.

Abbildung 8-2 Energieversorgungsklemmen eines Modulträgers in Redundanzausführung

Der Anschluss der Energieversorgung erfolgt an den Klemmen L+ und N-.Die PE-Klemme am Energieversorgungsanschluss ist nicht mit dem metallischen Gehäuse der TU921N bzw. TU921S verbunden und kann nicht zur Schutzerdung der S900 verwendet werden. Der zweite Klemmenblock steht nur bei Modulträgern in Redundanzausführung zur Verfügung und dient zum Anschluss einer zweiten, unabhängigen Energieversorgung.

Die Klemmen sind für folgendes Anschlussvermögen ausgelegt:

Tabelle 8-1 Anschlussvermögen der Energieversorgungsklemmen

Leiter QuerschnittStarr 0,2 – 2,5 mm²

flexibel 0,2 – 2,5 mm²Flexibel mit Aderendhülse 0,25 – 1,5 mm²

Für Feldmontage mit höheren Querschnitten für die Energieversorgungsleitungen können die Feldgehäuse optional mit 10 mm2

Anschlussklemmen ausgerüstet werden.

L+ N- PE L+ N- PE


3BDD010421R0503 55

Installation

Beim Einsatz des I/O Systems S900 in explosionsgefährdeten Bereichen ist die Energieversorgung gemäß den Anforderungen der Zündschutzart “Erhöhte Sicherheit” zu installieren.

Hier sind die Vorschriften der IEC/DIN EN 60079-14 insbesondere Kapitel 11 (zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart “e” – Erhöhte Sicherheit) zu beachten. Die Anschlüsse befinden sich unter einer IP 30 Abdeckung. Die Abdeckung und die Klemmen dürfen nur im spannungslosen Zustand oder bei Vorliegen eines Feuererlaubnisscheines des Anlagenbetreibers geöffnet werden.

EMV-Filter

Im Lieferumfang des Modulträges (TU921) ab Hardwarestand (HW) 03.01 sind zwei Filterelemente vom Typ Würth STAR-TEC 74271222 enthalten.

Es ist jeweils ein Filterelement in die 24V Versorgungsleitung unmittelbar am Modulträger gemäß Abbildung 8-3 zu installieren.

Abbildung 8-3 Installation der EMV-Filter

Bei höherer mechanischer Beanspruchung (z.B.: Schwingungen oder Kabelzug) sind Filter und Leitungen ausreichend zu fixieren.


56 3BDD010421R0503

Auslegung der Energieversorgung

Aufbau

In obenstehender Abbildung ist der Aufbau der Energieversorgung schematisch dargestellt. Jede I/O System S900 Station wird über einen separaten Strang an die zentrale Energieversorgung angeschlossen. Jeder Strang ist einzeln abgesichert (F3, F4) und über einen Schalter (S1, S2) freischaltbar. Im Redundanzbetrieb sind beide Energieversorgungsanschlüsse des I/O Systems S900 mit separaten, voneinander unabhängigen Strängen zu installieren.

Das SA920S und SA920N kann Spannungsausfälle an den Energieversor-gungsklemmen (Abb. 8-2) bis maximal 5 ms überbrücken. Die Überbrückung von Netzausfällen muss durch die Energieversorgung erfolgen.

Es können auch noch weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Verfügbarkeit der Energieversorgung und Verbesserung der Überbrückungszeit bei Netzausfall getroffen werden. Dazu können handelsübliche Netzteile, Ener-gieversorgungssysteme, Puffermodule und Entkoppelbausteine verwendet werden. Der Aufbau und die Auslegung sind nicht Bestandteil dieser Beschreibung.

F4

S900

F1

F2

Zu weiteren S900 Process I/O

Energieversorgung (Netzteile, USV)

S2

max. Leitungslänge

F3 S1


F4

S900

F1

F2


Energieversorgung (Netzteile, USV)

S2

max. Leitungslänge

F3 S1


Abbildung 8-4 Energieverteilung für das I/O System S900


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Leistung

Bei der Auswahl und Dimensionierung der Netzteile/USV-Systeme für die Energieversorgung von S900 I/O Systemen ist die Leistungsfähigkeit maßgebend. In den folgenden Tabellen sind die Mindestanforderungen dargestellt:

I/O System S900 in S-Ausführung

Betriebsart Anzahl der S900 I/O Systeme

* Minimale Spitzenaus-gangsleistung pro SA920S

Nennleistungpro SA920Sfür Pout=45 W

Nennleistungpro SA920Sfür Pout=55 W

Einzel- und Redundanz-betrieb

1 > 170 W > 70 W > 80 W2 > 220 W > 130 W > 145 W3 > 270 W > 190 W > 210 W4 > 320 W > 250 W > 275 W5 > 370 W > 310 W > 340 W

*: Die Spitzenausgangsleistung muss das eingesetzte Netzgerät dauerhaft ohne Einbruch der Ausgangsspannung liefern. Im Zweifelsfall ist diese Leistung als Nennleistung zu berücksichtigen.

I/O System S900 in N-Ausführung

Betriebsart Anzahl der S900 I/O Systeme

* Minimale Spitzenausgangs-leistung proSA920N

Nennleistungpro SA920Nfür Pout=60 W

Einzel- und Redundanzbetrieb

1 > 210 W > 80 W2 > 275 W > 155 W3 > 340 W > 230 W4 > 405 W > 305 W5 > 470 W > 380 W

*: Die Spitzenausgangsleistung muss das eingesetzte Netzgerät dauerhaft ohne Einbruch der Ausgangsspannung liefern. Im Zweifelsfall ist diese Leistung als Nennleistung zu berücksichtigen.

Die Leistungswerte aus obiger Tabelle müssen unabhängig von der Länge der Versorgungsleitung an den Energieversorgungsklemmen des I/O Systems S900 zur Verfügung stehen. Bei obenstehenden Leistungswerten darf die Spannung nicht unter die minimale Versorgungsspannung des I/O Systems S900 (siehe Datenblatt SA920S/N) fallen, bei Bedarf ist die Ausgangsspannung des verwendeten Netzgerätes durch Justierunganzuheben. Hierbei sind die Längswiderstände in der Energieversorgungs-


58 3BDD010421R0503

zuführung (Leitungswiderstände, Sicherungen, Schalter, etc) zu beachten (siehe nächster Abschnitt).

Die Leistungsangaben im Redundanzbetrieb müssen unabhängig voneinander für jedes der beiden I/O System S900 Netzteile bereitgestellt werden.

Wir empfehlen ABB-Netzteile der CP-Reihe mit einstellbarer Ausgangs-spannung (z.B.: mit Ausgangsdaten von 24VDC/10A/240W).

Absicherung

Jeder Energieversorgungsstrang sollte einzeln abgesichert sein (F3, F4 in obiger Abbildung). Es ist eine Sicherung mit einem Nennwert von minimal 4A und einer trägen Auslösecharakteristik zu verwenden. Der Maximalwert der Absicherung für die Energiezuführung zum I/O System S900 ist 10A.

Leitungsquerschnitt und –länge

Die verwendeten Leitungsquerschnitte und –längen richten sich nach den jeweiligen Instrumentierungen und können anhand der obigen Angaben ermittelt werden. Unter den Randbedingungen, das die S900 I/O Systeme sternförmig mit jeweils einer eigenen Leitung an die Energieversorgung angeschlossen werden und die Energieversorgung so eingestellt ist, das an den Energieversorgungsklemmen im Nennbetrieb eine Spannung von min. 24VDC ansteht, können folgende Querschnitte empfohlen werden:

Bis 50 m Leitungslänge 2,5 mm²

50 m…100 m Leitungslänge 4 mm² *

100 m…200 m Leitungslänge 10 mm² *

* : Zum Anschluss dieser Querschnitte ist dem I/O System S900 eine Klemmenebene vorzuschalten oder es sind Kabelstifte zu verwenden, da nur Querschnitte bis einschließlich 2,5 mm² unterstützt werden.


3BDD010421R0503 59

Signalstromkreise

Klemmen

Kennzeichnung

Jedem Modulsteckplatz des I/O Systems S900 sind 16 Klemmen zugeordnet.

Je nach Ausführung des I/O System S900 Modulträgers werden Klemmen in blauer (S-Ausführung) oder schwarzer (N-Ausführung) Kennzeichnung verwendet.

Die Klemmen sind wie auf nebenstehender Abbildung

beschriftet. Die Klemmenbelegung ist abhängig vom verwendeten I/O Modul. Die Klemmenbelegung ist den entsprechenden Datenblättern oder den seitlichen Gehäusebeschriftungen der Module zu entnehmen.

Querschnitt

Die Klemmen sind für folgende Leiterquerschnitte geeignet:

Tabelle 8-2 Anschlussvermögen der Signalstromkreisklemmen

Leiter QuerschnittStarr 0,5 – 2,5 mm²

flexibel 0,5 – 2,5 mm²Flexibel mit Aderendhülse 0,5 – 1,5 mm²

41

31

21

11

42

32

22

12

43

33

23

13

44

34

24

14


60 3BDD010421R0503

Betätigung

Die Klemmen sind als Käfigzugfeder-klemmen ausgeführt.Nebenstehend ist die Betätigungs-öffnung und die Öffnung für die Leitungseinführung dargestellt. Die Betätigung erfolgt vorzugsweise durch einen Schraubendreher mit Klingenab-messungen von 0,6 x 3,5 mm nach ISO 2380 / DIN 5264.

Installation

In der S-Ausführung des I/O Systems S900 sind die Feldstromkreisanschlüsse gemäß den Anforderungen der Zündschutzart “i” zu installieren. Hier sind die Vorschriften der IEC/DIN EN 60079-14, insbesondere Kapitel 12 (zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart “i” – Eigensicherheit), zu beachten.

Eigensichere und nicht eigensichere Signalstromkreise von I/O Signalen müssen getrennt auf verschiedenen Modulträgern angeschlossen werden.

Für die Schirmauflegung von Signalleitungen sind separate Schienen bzw. Kabelverschraubungen vorzusehen (siehe auch Kapitel Feldgehäuse und Schirmung).

Betätigungsöffnung

Leitungseinführung


3BDD010421R0503 61

Feldbusanschluss

Anschluss am Modulträger

Der Feldbusanschluss erfolgt am I/O System S900 Modulträger über eine SUB-D-Buchse. Bei Ausführungen für Redundanzbetrieb sind zwei Verbinder vorhanden.

Der Modulträger (TU921) wird ab Hardwarestand 03.01 mit einer vormontierten Abdeckung für die PROFIBUS - Anschlussbuchse („PB2“) ausgeliefert.Die jeweils nicht genutzte PROFIBUS - Anschlussbuchse („PB1“ / „PB2“) des Modulträgers (TU921) ist mit dieser Abdeckung zu verschließen (siehe auch

ESD).

Abbildung 8-5 Anschluss für den Feldbus am Modulträger (zweiter Anschluss nur bei Redundanzausführungen)

Pinbelegung des Feldbusanschluss

Tabelle 8-3 Belegung der 9-poligen D-SUB Buchse

Stift Nummer

Signal Bedeutung

S-System N-System1 Shield Shield Schirm23 RxD/TxD-P RxD/TxD-P Empfangs-/Sendedaten-Plus, B-Leitung45 ISGND DGND Busabschluss Minus6 ISP P5V Busabschluss Plus78 RxD/TxD-N RxD/TxD-N Empfangs-/Sendedaten-Minus, A-Leitung9


62 3BDD010421R0503

Installation

In der S-Ausführung des I/O Systems S900 sind die Busanschlüsse auf dem Modulträger gemäß den Anforderungen der Zündschutzart “i” zu installieren. Hier sind die Vorschriften der IEC/DIN EN 60079-14, insbesondere Kapitel 12 (zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart “i” – Eigensicherheit), zu beachten. Das Kapitel Feldbus in diesem Dokument muss ebenfalls beachtet werden.

Feldbusstecker

Um den Busanschlussstecker anzuschließen, gehen Sie wie folgt vor:

Schließen Sie die Feldbusleitung an den Feldbusstecker entsprechend den Montagehinweisen im Beipackzettel des Steckers an

Stecken Sie den Busanschlussstecker auf den entsprechenden D-SUB-Verbinder des Modulträgers.

Schrauben Sie den Busanschlussstecker fest

S-System:Wenn sich der Busanschlussstecker des eigensicheren PROFIBUS IS am Ende eines Segments befindet, müssen Sie den Abschlusswiderstand zuschalten (Schalterstellung ”ON”).

N-System:Wenn sich der Busanschlussstecker des PROFIBUS am Anfang oder Ende eines Segments befindet, müssen Sie den Abschlusswiderstand zuschalten (Schalterstellung ”ON”).

Achten Sie darauf, dass die Teilnehmer, an denen sich der Abschlusswiderstand befindet, während des Hochlaufs und des Betriebs immer mit Spannung versorgt sind.

Je nach Ausführung des I/O Systems S900 sind unterschiedliche Steckverbinder zu verwenden. Das Kapitel Feldbus ist zu beachten.


3BDD010421R0503 63

Unbenutzter Busanschlussstecker

Bei abgezogenem Busanschlussstecker ist dieser gegen Verbindungen zu anderen Stromkreisen oder dem Potentialausgleich zu schützen. Dieses kann durch mechanische Fixierung oder durch Isolierung erfolgen.

Der Modulträger (TU921) wird ab Hardwarestand 03.01 mit einer vormontierten Abdeckung für die PROFIBUS - Anschlussbuchse („PB2“) ausgeliefert.Die jeweils nicht genutzte PROFIBUS - Anschlussbuchse („PB1“ / „PB2“) des Modulträgers (TU921) ist mit dieser Abdeckung zu verschließen (siehe auch

ESD).

Kennzeichnung von Feldbusleitungen

Als Hilfestellung zum Anschluss der Feldbusleitungen wird in folgender Tabelle die Kennzeichnungen der beiden Leitungen eines Profibus DP dargestellt. Je nach verwendetem Gerät können diese variieren.

Tabelle 8-4 Kennzeichnung der Feldbusleitung

Leitung Farbe Kennzeich-nung 1

Kennzeich-nung 2

Kennzeich-nung 3

Empfangs-/Sendedaten Plus

Rot Leitung B P +

Empfangs-/Sendedaten Minus

Grün Leitung A N -


64 3BDD010421R0503

Feldgehäuse

Zur Verwendung des I/O Systems S900 in explosionsgefährdeten Bereichen und rauhen Umgebungsbedingungen sind entsprechende Feldgehäuse erforderlich. Dazu stellt ABB zum einen Leergehäuse zur Verfügung und zum anderen sind komplett aufgebaute und geprüfte Feldgehäuse inklusive der I/O System S900 Einbauten verfügbar.

Verwendung der Leergehäuse FHxxx

Im Datenblatt für das I/O System S900 sind verschiedene Leergehäuse aufgeführt. Diese Gehäuse besitzen eine Konformitätsbescheinigung bzw. EG-Baumusterprüfbescheinigung zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Nachfolgend sind Hinweise und Richtlinien zur Verwendung dieser Gehäuse aufgeführt.

Auswahl

Bei der Auswahl eines Feldgehäuses müssen folgende Randbedingungen beachtet werden:

Gehäusegröße: Die Gehäusegröße ist in Abhängigkeit der zu erwartenden Verlustleistung des I/O Systems S900 und evtl. vorhandener Zusatzkomponenten auszuwählen (siehe hierzu auch Leistungsbetrachtung der Feldgehäuse)

Konfiguration: Die Gehäuse sind mit unterschiedlichen Konfigurationen der Kabelverschraubungen verfügbar. Dieses ist bei der Auswahl zu beachten

Material: z.B. Edelstahl 1.4301


3BDD010421R0503 65

Einbau des I/O System S900

Der Einbau des I/O Systems S900 erfolgt an der dafür vorgesehenen Position im Leergehäuse. Die Montage an einer anderen Position ist nicht zulässig, da hierdurch die Wärmeabfuhr beeinflusst wird. Die Befestigung erfolgt über vier Schrauben (M6, Edelstahl), welche mit Federscheiben zu versehen sind. Über diese Befestigung wird der Potentialausgleich des I/O System S900 Modulträgers mit dem Feldgehäuse hergestellt. Die Zusammenstellung der I/O System S900 Module auf dem Modulträger muss unter Beachtung derermittelten Leistungsgrenzen erfolgen.

Die Termination Unit ist im Feldgehäuse mit einem Mindestabstand zur Gehäuseoberseite gemäß Bild 8-6 und Tabelle 8-5 zu montieren.

Der Raum oberhalb der S900 ist frei zu halten.

Maß “X”

x100 x10

PWPW

SA920S SA920S

Maß “Y”

Oberseite Feldgehäuse

Abbildung 8-6 Mindestabstände des Modulträgers bei Montage in Feldgehäusen

Tabelle 8-5 Mindestabstände des Modulträgers bei Montage in Feldgehäusen

Oberseite Feldgehäuse zu FH 660 FH680„X“: Mitte obere Bohrung TU 100 mm 130 mm„Y“: zu Moduloberkante 140 mm 170 mm


66 3BDD010421R0503

Zusatzkomponenten

In die Feldgehäuse können zusätzliche Komponenten an den dafür vorgesehenen Positionen eingebaut werden (z.B. LWL-Umsetzer, Klemmen, Schalter, Überspannungsschutz, etc.). Dieses muss aber unter Beachtung der maximalen Verlustleistung im Feldgehäuse erfolgen, die Summe der Verlustleistungen von Zusatzkomponenten und dem I/O System S900 darf die Grenzen lt. Kapitel Leistungsbetrachtung der Feldgehäuse nicht überschreiten. Beim Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ist darauf zu achten, das die Komponenten für den entsprechenden Anwendungsfall geeignet sind, das die Umgebungsbedingungen eingehalten werden und das die Hinweise in den Bedienungsanleitungen und EG-Baumusterprüfbe-scheinigung der Komponenten befolgt werden.

Verdrahtung

Die interne Verdrahtung des Feldgehäuses erfolgt entsprechend der gültigen nationalen Normen bzw. bei Anwendung in explosionsgefährdeten Bereichen auf Basis der EN 50019 und IEC/DIN EN 60079-14. Die Leitungen sind entsprechend den Bedienungsanleitungen der Einzelkomponenten anzuschließen. Eigensichere Stromkreise sind getrennt von nicht eigensicheren Stromkreisen zu verlegen, vorzugsweise unter Verwendung von Kabelkanälen.

Bei Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen müssen die eigensicheren Stromkreise gekennzeichnet sein, bei Verwendung einer farblichen Kennzeichnung sollte dies die Farbe blau sein. Nichteigensichere Stromkreise und Anschlussklemmen müssen mit Abdeckungen, die einen Schutzgrad von mindestens IP30 nach IEC/EN 60529 erfüllen, und einem Warnhinweis versehen sein.


3BDD010421R0503 67

Anschluss der Energieversorgungs- und Signalleitungen

Der Anschluss der Energieversorgungs- und Signalleitungen erfolgt entsprechend dem Kapitel Montage und Anschluss des Systems. Sämtliche Leitungen sind durch die Kabelverschraubungen zu legen und auf die vorgesehene Länge abzuisolieren. Die Leitungen sind entsprechend der Klemmenbezeichnung anzuschließen. Die verwendeten Leitungsdurchmesser müssen mit den zulässigen Leitungsdurchmessern der Kabelverschraubungen übereinstimmen. Die Kabelverschraubungen sind nach der Montage sorgfältig dicht anzuziehen und auf festen Sitz der Leitung überprüfen. Nichtbenutzte Kabelverschraubungen sind durch bescheinigte Verschlussstopfen in der Zündschutzart ‚Erhöhte Sicherheit‘ zu verschließen.

Das Auflegen der Leitungsschirme und die Einbeziehung des Feldgehäuses in den Potentialausgleich ist dem Kapitel Schirmung und Potentialausgleichdieses Handbuchs zu entnehmen.

Darüber hinaus müssen die in den Bedienungsanleitungen der Geräte und Komponenten aufgeführten elektrischen Anschlusswerte und Anschlusshinweise, sowie die regional gültigen Normen und das Kapitel Allgemeine Sicherheitshinweise beachtet werden.

Zugentlastung der Leitungen

Unter den Gehäusen ist eine Zugentlastungseinrichtung für alle zugeführten Leitungen vorzusehen.


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Montage des Feldgehäuses

Die Gehäuse sind bei Lieferung mit Montagewinkeln versehen und müssen mit geeigneten Schrauben an einem Montagegerüst oder an einer Wand festgeschraubt werden. Die Schrauben und gegebenenfalls eingesetzte Dübel müssen in Stärke und Anzahl entsprechend dem Gewicht des Gehäuses ausgewählt werden.

Durch die Montagewinkel ergibt sich ein Abstand der Gehäuserückseite zur Wand. Durch Abstandshalter hinter dem Tragegerüst ist der Luftspalt auf mindestens 25 mm zu erhöhen. Dieser Lüftungsspalt auf der Gehäuserückseite darf nicht durch Abdeckungen oder anderes Material abdeckt werden, so dass die Luft frei zirkulieren kann. Zur besseren Belüftung ist eine freistehende Montage an einem Gerüst vorzuziehen, die eine freie Luftzirkulation an der Gehäuserückseite ermöglicht.

Die Gehäuse sind für stehende Montage konstruiert, d.h. die S900 Einbauten in waagrechter Lage und die Kabelzuführung von unten.

Der Montageort ist so zu wählen, dass die spezifizierten Umgebungsbedingungen eingehalten werden. Auf den nötigen Abstand zu Wärmequellen ist zu achten, darüber hinaus kann direkte Sonneneinstrahlung zu einer unzulässigen Umgebungstemperatur führen und ist deshalb z.B. durch geeignete Anordnung zu vermeiden. Es können Sonnenschutzdächer gegen direkte Sonneneinstrahlung eingesetzt werden. Bei der Auslegung von Sonnenschutzdächern sind die unterschiedlichen Sonneneinfallwinkel in Abhängigkeit der Jahreszeit zu beachten. Wärmenester unter denSonnendächern sind zu vermeiden.

Ein geeigneter Wetterschutz wird empfohlen.

Reinigung nach Montage

Das elektrische Betriebsmittel ist nach der Montage vor erster Inbetriebnahme zu säubern. Insbesondere sind Staubablagerungen, Kabelreste, Isoliermaterialien und überflüssiges Montagematerial wie Schrauben, Verbinder, Kabelbinder etc zu entfernen. Alle vorhanden Lüftungsöffnungen sind freizuhalten, der Klimastutzen ist auf Sauberkeit zu prüfen und gegebenenfalls zu reinigen.


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Prüfung und Abnahme

Um das Feldgehäuse mit den eingebauten Komponenten in Explosionsschutzanwendungen einsetzen zu können, ist es einer Prüfung und Abnahme zu unterziehen. Diese kann durch einen Sachverständigen gemäß ElexV (Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Räumen) oder im Rahmen der Gesamtabnahme der Anlage erfolgen.

Nach dem Aufbau und der Montage der Feldgehäuse müssen diese einer Prüfung und Abnahme unterzogen werden, wie es generell in explosionsgeschützten Anlagen erforderlich ist.

Als Grundlage für solche Prüfungen, werden bei ABB Installationen z.B. folgende Punkte geprüft und in Einzelabnahmen dokumentiert:

Sind alle eingesetzten Komponenten für die vorgesehene Anwendung geeignet (Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel)

Sind alle Hinweise in den Bedienungsanleitungen und EG-Baumusterprüfbescheinigungen der Komponenten beachtet worden

Ist die Leistungsbetrachtung für das I/O System S900 und die Leistungsbetrachtung der Feldgehäuse durchgeführt und sind die Grenzen eingehalten worden

Erfolgte die Installation entsprechend der Richtlinien der EN 50014, EN50019 und IEC/DIN EN 60079-14 und den Hinweisen in diesem Handbuch

Ist die Dokumentation vollständig und richtig (Stromlaufpläne, Montagezeichnung, Bedienungsanleitungen der Komponenten, EG-Baumusterprüfbescheinigungen bzw. Konformitätsbescheinigungen aller Komponenten)


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Wartung und Demontage

Das Gehäuse darf zu Bedien- und Wartungszwecken im laufenden Betrieb auch im explosionsgefährdeten Bereich geöffnet werden.

Die I/O System S900 Komponenten (I/O-Module, Buskoppler, Netzteile) dürfen ebenfalls im laufenden Betrieb getauscht werden, hierbei ist aber das Kapitel Komponentenbestückung und Inbetriebnahme zu beachten.

Das Öffnen von nichteigensicheren Stromkreisen im laufenden Betrieb ist nicht zulässig und die Abdeckungen und Warnhinweise über den entsprechenden Klemmen, Komponenten und Leitungen dürfen unter Spannung nicht entfernt werden. Bei Demontage der Feldbusverbindung sind die Rückwirkungen auf andere, an den Feldbus angeschlossenen Geräte, zu berücksichtigen.

Das Feldgehäuse darf nur bei abgeschalteter Energieversorgung und freigeschalteten Feldsignalen bzw. gesichertem Anlagenzustand demontiert werden.

Einsatz von Schaltschränken

Es besteht ebenfalls die Möglichkeit komplett aufgebaute Schaltschränke, d.h. Feldgehäuse mit eingebauten und verdrahteten Komponenten, bei ABB zu beziehen. Die separate Bedienungsanleitung und Dokumentation dieser Schaltschränke ist hierbei zu beachten.


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9. Komponentenbestückung und Inbetriebnahme

In diesem Kapitel wird die Bestückung und die erste Inbetriebnahme der I/O System S900 Komponenten beschrieben. Weiterführende Informationen zum Anschluss an Prozessleitsysteme und zur Inbetriebnahme sind in Mitgeltende Unterlagen aufgeführt oder direkt in der entsprechenden Leitsystemdokumen-tation zu finden.

Auswahl und Zusammenstellung

Bei der Auswahl der Komponenten ist die Ausführung zu beachten (siehe Einsatzorte des S900 Systems). Jede Typ S Komponente besitzt eine korrespondierende Typ N Komponente mit identischer Funktionalität. Einzelne Typ N Komponenten besitzen keine Typ S Entsprechung. Die Details sind den Datenblättern zu entnehmen.

Es darf keine Mischung innerhalb eines Modulträgers zwischen der N-, B- und S-Ausführung geben. Alle Komponenten (Modulträger, Netzteile, Buskoppler und I/O-Module) müssen alle entweder vom Typ N, B oder S sein.

Hinweise zum Explosionsschutz

Im I/O System S900 verfügt jedes Modul und die Modulträger jeweils über eine eigene EG-Baumusterprüfbescheinigung, welche aufeinander abgestimmt sind. Die Durchführung des „Nachweis der Eigensicherheit“ ist für die internen Verbindungen der einzelnen Module über die Modulträger nicht notwendig, weil diese in den jeweiligen EG-Baumusterprüfbeschei-nigungen unter Punkt 15 von der Prüfstelle bewertet worden sind. Die Einzelaufstellung der internen Stromkreise ist in der EG-Baumusterprüfbe-scheinigung zu den Modulträgern PTB 00 ATEX 2156U aufgeführt. Somit sind alle Komponenten des I/O Systems S900 ohne weitere Bewertung durch den Anwender gemeinsam zu betreiben.


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Netzteile

Der Modulträger (TU921) wird ab Hardwarestand 03.01 mit einer vormontierten Abdeckung für den Netzteil – Steckplatz („PS2“) ausgeliefert.Der jeweils nicht genutzte Netzteil - Steckplatz („PS1“ / „PS2“) des Modulträgers (TU921) ist mit dieser Abdeckung zu verschließen (siehe auch

ESD).

Netzteile in der S-Ausführung

Das Netzteil in der S-Ausführung (SA920S) besitzt für die Sicherstellung des Explosionsschutzes eine automatische Verriegelung. Das Netzteil schaltet sich erst ein, wenn alle 4 Befestigungsschrauben angezogen sind. Die Verriegelungsschrauben sind dabei vorsichtig und gleichmäßig anzuziehen.

Bei der Inbetriebnahme oder dem Austausch der Netzteile ist folgende Reihenfolge einzuhalten:

Tabelle 9-1 Inbetriebnahmereihenfolge des Netzteiles in S-Ausführung SA920S

Voraussetzung Die Energieversorgung ist gemäß Kapitel 8. Montage und Anschluss des Systems Abschnitt Energieversorgung installiert.

Vorgang ReihenfolgeInbetriebnahme des Netzteils 1. Energieversorgung einschalten

2. Netzteil SA920S auf den Modulträger stecken3. Befestigungsschrauben anziehen, das Netzteil

schaltet sich ein -> PW-LED leuchtet grün

Austausch eines Netzteils 1. Befestigungsschrauben lösen2. Netzteil herausnehmen3. Neues Netzteil stecken4. Befestigungsschrauben anziehen, das Netzteil


Es dürfen keine unter Spannung stehenden Energieversorgungsleitungen angeschlossen oder demontiert werden. Die IP30 Klemmenabdeckungen müssen montiert sein.

Bei Redundanzbetrieb ist die gleiche Reihenfolge für Inbetriebnahme oder Austausch anzuwenden.


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Netzteile in der N-Ausführung

Das Netzteil in der N-Ausführung (SA920N) besitzt eine automatische Verriegelung. Das Netzteil schaltet sich erst ein, wenn alle 4 Befestigungsschrauben angezogen sind. Die Verriegelungsschrauben sind dabei vorsichtig und gleichmäßig anzuziehen.

Bei der Inbetriebnahme oder dem Austausch der Netzteile ist folgende Reihenfolge einzuhalten:

Tabelle 9-2 Inbetriebnahmereihenfolge des Netzteiles in N-Ausführung SA920N

Voraussetzung Die Energieversorgung ist gemäß Kapitel 8. Montage und Anschluss des Systems Abschnitt Energieversorgung installiert.

Vorgang ReihenfolgeInbetriebnahme des Netzteils 1. Energieversorgung einschalten

2. Netzteil SA920N auf den Modulträger stecken3. Befestigungsschrauben anziehen, das Netzteil


Austausch eines Netzteils 1. Befestigungsschrauben lösen2. Netzteil herausnehmen3. Neues Netzteil stecken4. Befestigungsschrauben anziehen, das Netzteil


Bei Redundanzbetrieb ist die gleiche Reihenfolge für Inbetriebnahme oder Austausch anzuwenden.


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Ersatz des SA920 für das SA910

Das Netzteil SA920 (Typ S und N) ist das Nachfolgegerät für das SA910 (Typ S und N) und kann in bestehenden Anlagen eingesetzt werden, wenn die folgenden Randbedingen beachtet werden.

Mischbetrieb

Ein Mischbetrieb von SA920 und SA910 auf einem Modulträger ist nicht zulässig.

Leistungsbetrachtungen

Wurden die Leistungsbetrachtungen gem. I/O System Montage- und Installationsanweisung (3BDD010421R0103) unter Verwendung des SA910 korrekt ausgeführt, so sind diese Betrachtungen auch für das SA920 gültig.

Energieversorgung

Eine erneute Auslegung der Energieversorgung für SA920S kann entfallen, wenn nicht mehr als 45W Ausgangsleistung für die Versorgung der Buskoppler und der I/O-Module auf einem Modulträger genutzt werden.

Netzteilfilter

Der Netzteilfilter BP901S wird beim SA920S nicht mehr benötigt. Der Betrieb des SA920S mit vorgeschaltetem Netzteilfilter BP901S ist aber zulässig.


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Vorgehen beim Austausch der Netzteile

Reihenfolge Bemerkung1. Abschalten der

EnergieversorgungS1, S2 gemäß Abbildung 8-4:Energieverteilung für das I/O System S900Bei redundanten Netzteilen müssen beide SA910 eines Modulträgers gleichzeitig spannungsfrei geschaltet werden.

2. Ausbauen des/der SA910 Befestigungsschrauben lösen, Netzteil bzw. Netzteile herausziehen

3. Einschalten der Energieversorgung

S1, S2 gemäß Abbildung 8-4: Energieverteilung für das I/O System S900 schließen

4. Einbau des/der SA920 Netzteil (bzw. Netzteile) einstecken, Befestigungsschrauben anziehen, das Netzteil schaltet sich ein -> PW-LED leuchtet grün

Für I/O System S900-Modulträger mit redundanten Netzteilen ist ein stoßfreier Ersatz/Austausch der SA910 durch SA920 nicht möglich und daher eine Abschaltung des Anlagenteils erforderlich.


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Module

AuswahlZur Auswahl der Module sind die Technischen Daten, die in den Datenblättern angegeben sind, zu beachten. Bei Modulen in der S-Ausführung sind die Anforderungen in den Vorschriften der IEC/DIN EN60079-14, insbesondere Kapitel 12 (zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart “i” – Eigensicherheit), zu beachten.

AustauschDie I/O System S900 Modulträger sind je nach Ausführung für die Aufnahme von 4, 8 oder 16 I/O Modulen ausgelegt. Die Module können im laufenden Betrieb ausgewechselt werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, das die betroffenen Kanäle eine Diagnosemeldung im Leitsystem erzeugen, die Eingangsdaten die parametrierte Ersatzwertfunktion einnehmen und bei Ausgangsmodulen die angeschlossenen Feldgeräte nicht mehr angesteuert werden. Es ist durch den Anwender sicherzustellen, das beim Modultausch keine gefährlichen oder unvorhergesehenen Zustände der Anlage auftreten.

FeldstromkreisBeim Austausch von Modulen ist weiterhin zu beachten, das der Austausch nur durch Module mit gleicher Bestellnummer erfolgt. Bei Verwendung anderer Modultypen ist die Zusammenschaltung mit dem Feldgerät neu zu beurteilen. Insbesondere bei Modulen in der S-Ausführung ist eine erneute Betrachtung der eigensicheren Zusammenschaltung erforderlich. Die Auswirkungen auf die Kommunikation zum Master (z.B.: PROFIBUS-Konfiguration) sind dabei ebenfalls zu berücksichtigen.

Anzahl der ModuleDie maximale Anzahl der auf einen Modulträger steckbaren Module wird zum einen durch die maximale Ausgangsleistung der Netzteile und zum anderen durch die maximal zulässige Verlustleistung, die durch die Einbaubedingungen gegeben ist, begrenzt. Hierzu ist das Kapitel Leistungsbetrachtung zu beachten.


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Steckplatz

Auf nicht genutzte Modul-Steckplätze („M1“ –„ M16“) des Modulträgers des I/O Systems S900 sind Leergehäuse (Typ IP920, Bestellnummer

3KDE175831L9200) zu stecken (siehe auch ESD).

Beim Bestücken des Modulträgers ist zu beachten, dass die Module nur an den dafür vorgesehenen Positionen gesteckt werden. Das Einsetzen eines Moduls auf einem Steckplatz für Buskoppler ist nicht zulässig und kann Schäden am Modul und/oder Modulträger hervorrufen.

Besondere Vorsicht ist auch bei speisenden Eingangsmodulen (DX910, AI910, AI930) erforderlich. Diese können bei Verwendung in einem falschen Steckplatz zum Schalten von dort angeschlossenen Aktoren führen.


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Buskoppler

Je nach eingesetzter Ausführung des I/O Systems S900 (S, B oder N) ist der entsprechende Buskoppler auszuwählen. Der Buskoppler kann ebenfalls im laufenden Betrieb ausgewechselt werden. Hierbei ist folgendes zu beachten:

Einzelbetrieb (keine Redundanz)

Im Einzelbetrieb ist nach dem Entfernen des Buskopplers keine Feldbuskommunikation mehr möglich. Die Ausgangsmodule nehmen die vorher parametrierte Ersatzwertfunktion ein.

Redundanzbetrieb

Im Redundanzbetrieb (Verwendung von zwei Buskopplern, zwei Feldbusverbindungen und über das Leitsystem parametrierte Redundanz) ist ein Austausch eines Buskopplers möglich. Es wird eine Diagnosemeldung zum fehlenden Buskoppler erzeugt.

Steckplatz

Beim Bestücken des Modulträgers ist zu beachten, dass die Buskoppler nur an den dafür vorgesehenen Positionen gesteckt werden. Das Einsetzen eines Buskopplers auf einem Steckplatz für I/O-Module ist nicht zulässig und kann Schäden am Buskoppler und/oder Modulträger hervorrufen.

Auf nicht genutzte Buskoppler-Steckplätze („CI1“/„CI2“) des Modulträgers des I/O Systems S900 sind Leergehäuse (Typ IP920, Bestellnummer 3KDE175831L9200) zu stecken.

Der Modulträger (TU921) wird ab Hardwarestand 03.01 mit einer vormontierten Abdeckung für die PROFIBUS - Anschlussbuchse („PB2“) ausgeliefert.Die jeweils nicht genutzte PROFIBUS - Anschlussbuchse („PB1“ / „PB2“) des

Modulträgers (TU921) ist mit dieser Abdeckung zu verschließen (siehe ESD).

Adresseinstellung

Die Adresseinstellung ist im Handbuch zum Buskoppler CI920A des I/O Systems S900 beschrieben (siehe Mitgeltende Unterlagen).


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Entriegelung und Kodierung

Entriegelung der Module und Buskoppler

Die Befestigung der Module auf den Modulträgern erfolgt durch einfaches Aufstecken an die dafür vorgesehenen Steckplätze. Beim Aufstecken ist darauf zu achten, das die Haltelaschen auf dem Modulträger in die entsprechenden Führungen auf der Ober- und Unterseite der Module eintauchen. Anschließend müssen die Module soweit eingeschoben werden, bis sie hörbar und sichtbar auf der Ober- und Unterseite eingerastet sind (die Haken auf der Ober- und Unterseite sind nun in die Löcher der Haltelaschen eingerastet).

Zum Entriegeln der Module müssen die Haltelaschen auf der Ober- und Unterseite leicht vom Modulgehäuse abgehoben und das Modul herausgezogen werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Modul gleichmäßig gerade herausgezogen wird.

Kodierung der Gehäuse

Die Gehäuse der I/O Module und der Buskoppler sind mit einer optional anwendbaren mechanischen Kodierung versehen. Damit kann ein versehentliches Stecken eines Moduls auf einem anderen Steckplatz vermieden werden.

Zur Verwendung der Kodierung müssen die den Modulträgern beigelegten Kodierstifte in den Rückseiten der Module als auch in die Steckplätze auf dem Modulträger eingerastet werden (siehe untenstehende Abbildung). Diese Kodierstifte sind drehbar und besitzen jeweils 6 Positionen. Die Positionen der oberen und unteren Kodierstifte an einem Modul sollten identisch eingestellt werden. Damit gibt es 6 Kodiermöglichkeiten, die ebenfalls in der Abbildung dargestellt sind.


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Abbildung 9-1 Kodiermöglichkeiten der Modulgehäuse

Zur Kodierung der unterschiedlichen Modultypen kann folgender Vorschlag genutzt werden:

Tabelle 9-3 Kodierung von Modultypen

Modultyp KodierstellungBuskoppler Kodierstellung 1Analogeingangsmodule AI…. Kodierstellung 2Analogausgangsmodule AO… Kodierstellung 3Binäreingangsmodule DIO…/FI… Kodierstellung 4Binärausgangsmodule DO… Kodierstellung 5Temperaturmodule TI… Kodierstellung 6


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Verwendung von Hand-Held-Terminals (HART)

Das I/O System S900 erlaubt das parallele Betreiben eines Hand-Held-Terminals bzw. von anderen HART Bedienterminals. Dazu kann das HART Bedienterminal auf einfache Weise direkt parallel zu den Signalstromkreisen angeschlossen werden, ein separates Einschleifen eines Widerstandes ist nicht erforderlich. Folgende Module unterstützen den Anschluss eines HART Bedienterminals:

AI910/930/931 S-, B- und N-Ausführung

AO910/920/930 S-, B- und N-Ausführung

Bei der Verwendung des HART Bedienterminals in Verbindung mit der S-Ausführung der Module (eigensichere Stromkreise) ist bei der Zusammenschaltung darauf zu achten, das die Eigensicherheit des Stromkreises weiterhin erhalten bleibt. Die Ex-Anschlussdaten des HART

Bedienterminals müssen bei der Betrachtung berücksichtigt werden.

Bei der Verwendung von HART Bedienterminals in Verbindung mit der S- und

B-Ausführung des I/O Systems S900 müssen die Vorschriften zur Zusammenschaltung von eigensicheren Stromkreisen beachtet werden (siehe IEC 60079-25)


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Abbildung 9-2 Anschluss eines HART Bedienterminals

Bei der Parametrierung und Konfiguration von Felgeräten mit dem HART

Bedienterminal ist sicherzustellen, das dabei keine unerwünschten oder gefährlichen Zustände der Anlage auftreten.

Durch Verwendung von HART Bedienterminals können gefährliche Inkonsistenzen zwischen der Datenbank des Prozessleitsystems und der Parametrierung des Feldgerätes auftreten.

Es wird daher empfohlen HART Bedienterminals nur zur lokalen Beobachtung einzusetzen oder möglichst ganz darauf zu verzichten. Das I/O System S900 erlaubt den Zugriff auf alle HART Informationen aus zentralen Engineering Tools, was weitaus komfortabler und übersichtlicher ist. Die von HART Bedienterminals ausgehende Gefahr der Dateninkonsistenzen wird durch das Engineering Tool sicher verhindert.


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10. Schirmung und Potentialausgleich

Einführung

Das I/O System S900 erfüllt die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit für den Industriebereich.. Die Übereinstimmung mit den entsprechenden Richtlinien wird durch das CE Zeichen gemäß EMCRichtlinie 2004/108/EG dokumentiert. Darüber hinaus erfüllt das I/O System S900 ebenfalls die NAMUR Empfehlung NE 21.

Die EMV-Anforderungen werden nur bei Verwenden geschirmter Leitungen erfüllt!

Um die Einhaltung der oben beschriebenen Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit zu gewährleisten, sind die folgenden Hinweise bei der Installation und Inbetriebnahme des vollständigen Automatisierungssystems zu beachten (Prozessleitsystem, I/O System S900, Feldgeräte sowie Erdung, Schirmung und Anschluss). Bei Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen sind die entsprechenden Kapitel in der IEC/DIN EN 60079-14: „Errichtung elektrischer Anlagen in explosionsge-fährdeten Bereichen“ zu beachten.


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Grundsätzliche Anforderungen

Es sind ausschließlich Geräten mit CE Kennzeichnung gemäß EMCRichtlinie 2004/108/EG zu verwenden

Die Auflegung der Leitungsschirme muss über eine hinreichende Fläche erfolgen (Verwendung von Schirmklemmen oder Kabelverschraubungen mit Schirmauflage)

Anschluss an Potentialausgleich (PA)

Beim Anschluss der Schirme sollte unter Berücksichtigung der hohen Störfrequenzen auf eine niederimpedante Verbindung geachtet werden. Dies gilt nicht nur für den Anschluss der Kabelschirme, sondern auch für den Anschluss der Erdung am Gerät. Verbindungen über gestreckte Leiter (z.B. Schutz-, Funktions- oder Potentialausgleichsleiter) erfüllen diese Anforderungen in der Regel nicht.


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Übersicht

In der folgenden Abbildung ist der Potentialausgleich schematisch dargestellt.

Abbildung 10-1 Potentialausgleich

24 V DC

1

2

3

4

67

PR

OF

IBU

S D

P

Zone 1/2

PW PW

PW PW

5

4

8

35

8

Nicht explosionsgefährdeterBereich


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Erläuterung der einzelnen Verbindungen:

1. Verbindung zur Funktionserde an zentraler Stelle im Schaltraum

2. Potentialausgleich innerhalb der Anlage, Einbeziehung aller metallenen Konstruktionsteile

3. Verbindung der Signalleitungsschirme mit dem Feldgehäuse über Schirmkabelverschraubungen. Alternativ kann auch eine mit dem Feldgehäuse verbundene Schirmschiene eingesetzt werden.

4. Funktionserde und Signalleitungsschirm sind am Feldgerät aufzulegen.

5. Verbindung des Feldbusleitungsschirms mit der Schirmschiene bzw. Einführung über Schirmkabelverschraubung. Weiterführung des Schirms bis zum Feldbusstecker und Anschluss an die darin integrierte Schirmschelle

6. Verbindung der Feldgehäuse mit dem Potentialausgleich (PA)

7. Verbindung des Anlagenpotentialausgleiches (PA) mit der Funktionserde im Schaltraum

8. Die Befestigung des Modulträgers muss über 4 Schrauben (M5-M6, verzinkt oder Edelstahl, gemäß EN 60070-0) mit untergelegtem Federring erfolgen und gegen Selbstlockern gesichert sein. Über diese Verbindungen wird gleichzeitig auch der Potentialausgleich des Modulträgers sichergestellt.

Modulträger

Der I/O System S900 Modulträger muss an den Potentialausgleich mit einem Querschnitt gleich dem der Energieversorgungsleitungen, mindestens jedoch 4 mm², angeschlossen werden. Bei Einsatz von Feldgehäusen sind der Modulträger und das Feldgehäuse elektrisch fest verbunden. Das Feldgehäuse wird damit Teil des Potentialausgleichsystems und muss mit dem gleichen Querschnitt an den Potentialausgleich angeschlossen werden. Bei Einsatz nicht leitender Feldgehäuse ist der S900 Modulträger direkt an den Potentialausgleich anzuschließen.


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Energieversorgung

Der I/O System S900 Modulträger ist am Energieversorgungsanschluss mit einer Klemme für den Anschluss einer Funktionserde ausgestattet. Die Funktionserde wird vorzugsweise in der zentralen Energieversorgung abgenommen und als PE (Kennzeichnung grün/gelb) in der Zuleitung zum I/O System S900 mitgeführt. Bei der 24 V Ausführung des S900 Netzteils ist die Funktionserde nicht erforderlich und kann entfallen. Bei Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ist darauf zu achten, dass die Verlegung und der Anschluss der Funktionserde ebenfalls den Anforderungen der Zündschutzart „e“ - Erhöhte Sicherheit entspricht.

Feldbus

Für eine optimale Wirkung der Schirm- und Erdungsmaßnahmen müssen die S900 I/O Systeme und Feldbusschirme mehrfach an den Potentialausgleich angeschlossen werden. Diese für die elektromagnetische Verträglichkeit optimale Verfahrensweise kann auch in explosionsgefährdeten Bereichen nach IEC/DIN EN 60079-14 Kap. 12.2.2.3 ohne Einschränkungen in Anlagen mit „in hohem Grade sichergestelltem“ Potentialausgleich im Verlauf der gesamten Installation angewendet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass im explosionsgefährdeten Bereich nach IEC/DIN EN 60079-14, Abschnitt 6.3 ein Potentialausgleich ohnehin zwingend erforderlich ist. Die dort aufgeführten Maßnahmen (Einbeziehung von Schutzleitern, Schutzrohren, metallischen Kabelschirmen, Kabelbewehrungen und metallischen Konstruktionsteilen) können noch durch folgende Maßnahmen ergänzt werden:

Verlegung der Feldbusleitungen auf metallischen Pritschen

Einbeziehung der Kabelpritschen in das Potentialausgleichssystem

sichere, stromtragfähige und hochfrequenztechnisch niederimpedante Verbindung der Kabelpritschen untereinander und zu metallischen Konstruktionsteilen

Es muss allerdings darauf geachtet werden, dass Ausgleichströme die Feldbusleitung nicht schädigen und im explosionsgefährdeten Bereich nicht zu einem zündfähigen Funken führen können. Detaillierte Angaben hierzu sind der IEC/DIN EN 60079-14 zu entnehmen.


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Die Auflegung der Feldbusschirme erfolgt an einer, mit dem Potentialausgleich verbundenen, vorgelagerten Schirmschiene. Es ist zu beachten, dass dabei der Schirm nicht unterbrochen wird, sondern bis in den Feldbusstecker hineinführt und dort ebenfalls an die integrierte Schirmschelle angeschlossen wird (siehe auch das Kapitel Feldbusstecker).

Abbildung 10-2 Detaillierte Darstellung vom Potentialausgleich des Feldbusses

Um zu verhindern, dass unzulässige Energiepotentiale in den explosionsgefährdeten Bereich verschleppt werden, muss entweder der Potentialausgleich bis zum Beginn des Feldbussegmentes im nicht explosionsgefährdeten Bereich weitergeführt werden (siehe obenstehende Abbildung) oder der Kabelschirm muss an allen Übergangsstellen zwischen dem sicheren und explosionsgefährdeten Bereich „sicher“ an den Potentialausgleich angeschlossen werden (siehe untenstehende Abbildung). Sicher heißt, dass die einzelnen Leiter des Kabelschirms verdrillt, durch eine Endhülse vor dem Aufspleißen geschützt und an einer entsprechenden Schraubklemme angeschlossen werden. Die Verbindung der Kabelschirme innerhalb des explosionsgefährdeten Bereiches ist sicherheitstechnisch unrelevant. Sie kann durch herkömmliche Schirmklemmen (Bügelklemmen) realisiert werden.

S900Process I/O

S900Process I/O

S900Process I/O

Potentialausgleich PA

Trennüber-trager

Leitsystem /Master

Nicht explosionsgefährdeterBereich explosionsgefährdeter Bereich

Funktions-/Schutzerde


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Abbildung 10-3 Potentialausgleich an der Übergangsstelle zum Ex-Bereich

Signalstromkreise

Damit das I/O System S900 die EMC Richtlinie 2004/108/EG (CE Kennzeichnung) und die NAMUR NE21 in allen Belangen uneingeschränkt erfüllt, sind geschirmte Signalleitungen zu den Feldgeräten (beidseitig niederinduktiv mit PE verbunden) zu verwenden.

Bei Verwendung von metallischen, mit dem Potentialausgleich verbundenen Feldgehäusen ist auch die Schirmauflage durch geeignete Kabelverschrau-bungen möglich.

Das Auflegen der Schirme am Feldgerät hängt von den Anforderungen des jeweiligen Feldgeräts als auch von der jeweiligen Auslegung der Anlage ab. Ist eine beidseitige Schirmauflegung notwendig, dann muss in explosionsgefährdeten Bereichen auf den vorhandenen Potentialausgleich geachtet werden. Grundsätzlich darf dort eine beidseitige direkte Schirmauflegung ohne einen hinreichenden Potentialausgleich nicht erfolgen; in diesen Fällen kann eine kapazitive Schirmauflegung zu einer erhöhten elektromagnetischen Verträglichkeit beitragen.

S900Process I/O

S900Process I/O

S900Process I/O

Potentialausgleich PA

Trennüber-trager

Leitsystem /Master

Nicht explosionsgefährdeterBereich explosionsgefährdeter Bereich

Funktions-/Schutzerde


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Feldgehäuse

Bei Verwendung von metallischen Feldgehäusen ist dieses mit in den Potentialausgleich einzubinden. Bei Verwendung von nichtmetallischen Gehäusen müssen die eingebauten Komponenten (Modulträger, Schirmschienen, etc) über separate Verbindungen mit dem Potentialausgleich verbunden werden.

Kabel- und Leitungsführung

Allgemein

Voneinander unabhängige Stromkreise, die jedoch in parallel verlegten metallischen Übertragungsleitungen geführt sind, sind aufgrund der Leitungsgeometrie und der Materialeigenschaften trotzdem immer kapazitiv und induktiv miteinander verkoppelt. Die Intensität der Kopplung, und damit die Höhe der Störbeeinflussung, ist u. a. vom Abstand und der Länge der nebeneinander liegenden Leiter abhängig. Es empfiehlt sich generell eine getrennte Verlegung von Signal- und Energieleitungen.

Es ist sinnvoll, die Kabel-/Leitungsverlegung ausgehend von den elektrischen Eigenschaften der anzuschließenden Stromkreise zu planen. Hierbei sind zweckmäßigerweise die Kabel/Leitungen der Stromkreise mit vergleichbaren Arbeitspegeln, Abschlussimpedanzen und Störbeeinflussungseigenschaften zu Gruppen von dicht gepackten Kabelbündeln zusammenzufassen.

Die Kabelbündel sollen zueinander in einem Abstand von ca. 20 cm verlegt werden. Größere Abstände sind in der Regel nicht erforderlich, da bereits bei diesem Abstand die Fähigkeit zur gegenseitigen Beeinflussung stark nachlässt. Eigensichere und nicht eigensichere Stromkreise dürfen nach IEC/DIN EN 60079-14 dann in einem gemeinsamen Bündel geführt werden, wenn die Leitungen in voneinander getrennten und geerdeten Schirmen eingeschlossen sind oder die Leitungsisolation der eigensicheren Stromkreise bestimmte Anforderungen erfüllt.


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Energieversorgungsleitungen

Die Stromversorgungsleitungen sind innerhalb und außerhalb der Schaltschränke und Gestellen stets getrennt von anderen metallischen Übertragungsleitungen zu verlegen. Die örtlichen Installationsvorschriften sind zu beachten. In Explosionsgefährdeten Bereichen ist ebenfalls die IEC/DIN EN 60079-14: Kapitel 11 (zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart “e” – Erhöhte Sicherheit) zu beachten.

Feldsignalleitungen

Für die Belegung der Feldsignalleitungen wird empfohlen folgender Kriterien zu berücksichtigen:

Nachfolgende Stromkreise sollten nicht zusammen in denselben Stammkabeln verlegt werden:

Eingansstromkreise und Ausgangsstromkreise

Analog-Stromkreise / Binär-Stromkreise mit Halbleiterschalter und Binär-Stromkreise mit mechanischen Kontakten.

Stromkreise in Ausführung Zündschutzart „Eigensicherheit“ und nicht eigensichere Stromkreise.

Hin-/Rückleiter der Stromkreise sind jedoch stets in denselben Kabeln zu führen. Ihre Adernpaare sollen zur Verringerung der Leiterschleifen-Fläche miteinander verdrillt sein.

Darüber hinaus müssen die in den technischen Informationen der Geräte und Komponenten aufgeführten elektrischen Anschlusswerte und Anschlusshinweise, sowie die regional gültigen Normen beachtet werden.

Lichtwellenleiter

Lichtwellenleiter müssen zur Vermeidung mechanischer Beschädigungen stets getrennt von anderen metallischen Übertragungsleitungen verlegt werden. Mindestabstände sind aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Übertragungs- / Beeinflussungseigenschaften aber nicht zu beachten. Lichtwellenleiter sind jedoch nur bis zu einem gewissen Grad flexibel. Sie dürfen zwar gebogen, aber nicht geknickt werden. Die von den Kabelherstellern angegebenen Biegeradien sind daher unbedingt einzuhalten. Darüber hinaus sind im Erdreich verlegte Lichtwellenleiter durch ein Schutzrohr vor Verrottung und mechanischer Beschädigung zu schützen.


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Blitz- und Überspannungsschutz

Blitzschutzmaßnahmen sind in Anlehnung an IEC 62305 aufzuteilen in den:

Äußerer Blitzschutz

z.B. Fangeinrichtungen und Ableitungen auf dem Freigelände sowie die Erdungsanlage

Innerer Blitzschutz

z.B. Blitzschutz-Potentialausgleich, blitzstromtragfhähige Ableiter, Gebäude-schirm

Überspannungsschutz

z.B. Raumschirmung, Kabel-Leitungsschirmung und Überspannungsableiter

Äußerer-/innerer Blitzschutz sind Bestandteil der baulichen Maßnahmen an den Betriebsstätten. Sie können daher kein Bestandteil des ABB Programms sein. Folgende Maßnahmen zum Überspannungsschutz setzen jedoch einen wirkungsvollen Äußeren- und inneren Blitzschutz voraus.

Schutz durch Schirmerdung

Eine Möglichkeit zur Reduzierung transienter Überspannungen ist die Begrenzung der durch Blitzteilströme beeinflussten Leitungslänge. Die Leitungsschirme sind hierfür beidseitig, möglichst bereits an den Schnittstellen der geschützten/ungeschützten Bereiche, bzw. unmittelbar an den im ungeschützten Bereich befindlichen Sensoren/Aktoren mit dem Potentialausgleich zu verbinden. Der Abstand der beiden Erdungspunkte zueinander bestimmt hierbei die beeinflusste Leitungslänge.


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Schutz durch Überspannungsschutzgeräte

Überspannungsschutzgeräte sind im Leitungsweg zwischen den gefährdeten ungeschützten Bereichen und den zu schützenden Komponenten anzuordnen. Zum Schutz der Komponenten des I/O Systems S900 sind die Überspannungsschutzgeräte zweckmäßigerweise in unmittelbarer Nähe des Kabeleintritts in die Gebäude anzuordnen. Sollen darüber hinaus auch die im Feldbereich befindlichen Sensoren/Aktoren geschützt werden, so sind zusätzliche Überspannungsschutzgeräte, die in deren unmittelbarer Nähe montiert werden sollten, erforderlich.

Weitere Hinweise

Alle Verbindungen zum Potentialausgleich sollten vorzugsweise nur auf kürzestem Wege und über große Kontaktflächen erfolgen. Hierfür geeignet sind z.B. metallische Kabelbefestigungsschellen, welche die Schirme konzentrisch auf die (geerdeten) Flächen pressen.

Bei allen Maßnahmen zum Blitz- und Überspannungsschutz in explosionsgefährdeten Bereichen sind die Vorschriften in der IEC/DIN EN60079-14, Kapitel 6 zu beachten.


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11. Wartung, Instandhaltung, Fehlersuche

Wartung

Alle I/O System S900 Komponenten sind wartungsfrei. Wartung und Instandhaltung beschränken sich daher auf die regelmäßige Kontrolle auf Beschädigungen oder den Austausch einzelner Baugruppen.

Beschädigte Geräte und Komponenten, auch wenn nur der Verdacht auf Beschädigung vorhanden ist, dürfen nicht mehr eingesetzt werden.

Auch eigensichere Komponenten, an die einmalig der Anschluss von nichteigensicheren Stromkreisen vorgenommen wurde, dürfen später nicht mehr als Betriebsmittel mit eigensicheren Stromkreisen verwendet werden.

Der Betreiber elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen ist verpflichtet, diese durch eine Elektrofachkraft regelmäßig auf ihren ordnungsgemäßen Zustand prüfen zu lassen, zum Beispiel Gehäuse auf Risse und Beschädigungen, Dichtungen auf Beschädigungen, Klemmen und Verschlussstopfen auf festen Sitz.

Bezüglich des Austauschs von Modulen und Komponenten des I/O Systems S900 ist das Kapitel Komponentenbestückung und Inbetriebnahme zu beachten.

Vor dem Austausch oder der Demontage von betriebsmäßig nicht steckbaren Einzelteilen ist das Betriebsmittel spannungsfrei zu schalten. Es dürfen nur zugelassene ABB Originalersatzteile verwendet werden.


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Fehlersuche

Bei bestimmungsgemäßem Einsatz der I/O System S900 Baugruppen wird sich die Fehlersuche auf Feldbus- und Signalleitungsfehler (Drahtbruch, etc.) beschränken. Das I/O System S900 verfügt daher über eine Fehlersignalisierung mittels Leuchtdioden (LED), die ein zügiges Eingrenzen und Auffinden von Fehlerursachen ermöglichen.

Es wird unterschieden zwischen Energieversorgungs-, Modul-, Kommunikations-, Parametrier- und Kanalfehlern.

Alle lokal durch LED angezeigte Meldungen stehen auch über die PROFIBUS Diagnosemeldungen zur Verfügung.

Mit Hilfe der Simulations- (Forcing-) Möglichkeiten des I/O Systems S900 werden wichtige Service- und Inbetriebnahmeaufgaben durchgeführt. Die Simulation dient

zum Test der Applikation in SPS oder PLS zur Stimulation von Ausgängen und dem Test der Aktorik, z.B. Anfahren

der Grenzwerte unabhängig vom Zustand des ausführenden Regelkreises zur Vermeidung von ungewollten Signaleinbrüchen, die beim Tausch

defekter Module entstehen können

Bezüglich weiterer Informationen zu Diagnose- und Forcingmöglichkeiten des I/O Systems S900 wird auf das Handbuch zum Buskoppler hingewiesen.

Instandsetzung bei Ex-Geräten

S900 Komponenten von denen der Explosionsschutz abhängt dürfen nur durch den Hersteller (hier ABB) instandgesetzt werden. Dazu sind diese Geräte an den zuständigen ABB Service zu senden.


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12. Verzeichnis

Tabellenverzeichnis

Tabelle 2-1 Mitgeltende Unterlagen 10Tabelle 6-1 Leitungsparameter Busleitung 27Tabelle 6-2 Leitungslängen pro Segment 27Tabelle 6-3 Leitungslängen pro Segment 31Tabelle 6-4 Eigenschaften der Lichtwellenleiter für PROFIBUS 37Tabelle 7-1 Leistungsbetrachtung der Ex-Module 46Tabelle 7-2 Leistungsbetrachtung der nicht Ex-Module 48Tabelle 7-3 Maximal zulässige Verlustleistung im Feldgehäuse 50Tabelle 8-1 Anschlussvermögen der Energieversorgungsklemmen 54Tabelle 8-2 Anschlussvermögen der Signalstromkreisklemmen 59Tabelle 8-3 Belegung der 9-poligen D-SUB Buchse 61Tabelle 8-4 Kennzeichnung der Feldbusleitung 63Tabelle 8-5 Mindestabstände des Modulträgers bei Montage in Feldgehäusen

65Tabelle 9-1 Inbetriebnahmereihenfolge des Netzteiles in S-Ausführung

SA920S 72Tabelle 9-2 Inbetriebnahmereihenfolge des Netzteiles in N-Ausführung

SA920N 73Tabelle 9-3 Kodierung von Modultypen 80


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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 4-1 I/O System S900 14Abbildung 5-1 Beispiel für eine Zoneneinteilung 18Abbildung 5-2 Einsatz des I/O Systems S900 (N- und S-Ausführung)

im nicht explosionsgefährdeten Bereich 20Abbildung 5-3 Einsatz des I/O Systems S900 (S-Ausführung)

im explosionsgefährdeten Bereich Zone 2 22Abbildung 5-4 Einsatz des I/O Systems S900 (S-Ausführung)

im explosionsgefährdeten Bereich Zone 1 24Abbildung 6-1 Feldbustopologie in der N-Ausführung 26Abbildung 6-2 Feldbustopologie in der S- und N-Ausführung 29Abbildung 6-3 Busabschluss des eigensicheren Feldbus 32Abbildung 6-4 Zusammenschaltung des eigensicheren Feldbusses 33Abbildung 6-5 Feldbussystem mit einem optischen Ring 38Abbildung 6-6 Beispiele für den redundanten Aufbau eines

Feldbussystems für Montage in Zone 1 40Abbildung 8-1 Übersicht der Anschlussebenen des Modulträgers 53Abbildung 8-2 Energieversorgungsklemmen eines Modulträgers in

Redundanzausführung 54Abbildung 8-3 Installation der EMV-Filter 55Abbildung 8-4 Energieverteilung für das I/O System S900 56Abbildung 8-5 Anschluss für den Feldbus am Modulträger (zweiter

Anschluss nur bei Redundanzausführungen) 61Abbildung 8-6 Mindestabstände des Modulträgers bei Montage in

Feldgehäusen 65Abbildung 9-1 Kodiermöglichkeiten der Modulgehäuse 80Abbildung 9-2 Anschluss eines HART Bedienterminals 82Abbildung 10-1 Potentialausgleich 85Abbildung 10-2 Detaillierte Darstellung vom Potentialausgleich des

Feldbusses 88Abbildung 10-3 Potentialausgleich an der Übergangsstelle zum Ex-Bereich 89


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Montage- und Installationshandbuch€¦ · I/O System S900, S-und N-System Montage-und Installationsanleitung mit Netzteil SA920 und Buskoppler CI920A 2 3BDD010421R0503