Feldbus-Installationen mit Profibus PA – gute Gründe für ein modulares Konzept

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Bei dieser Art der Installation können sich Fehler unterschiedlich stark auswirken. Je nachdem an welcher Feldbarriere ein Fehler auftritt, wird beim Austausch der defekten Feldbarriere der dahinter liegende Teil des Profibus PA-Segments ausfallen – im ungünstigsten Fall fällt das komplette Segment aus (siehe Abb. 1).

Um dies zu verhindern oder zumindest abzumildern, wird im nächsten Schritt mit so genannten T-Verbindern installiert. Bei T-Verbindern in der Trunk-Leitung erfolgt die Terminierung der Busleitung am Ausgang des letzten T-Verbinders.

Zu den mehrkanaligen Feldbarrieren werden kurze Leitungsstücke ebenfalls als Trunk-Leitung verlegt. Tritt dann ein Fehler an einer Feldbarriere auf, sind lediglich diejenigen Feldgeräte betroffen, die unmittelbar daran angeschlossen sind. Bei dieser Art der Installation werden die Auswirkungen deutlich reduziert. Auf der anderen Seite erhöhen sich der Aufwand und damit auch die Kosten für die Installation (Abb. 2).

Modulares Installationskonzept

Ziel des modularen Konzepts von Phoenix Contact ist es, die Auswirkungen von Fehlern in einem Segment zu minimieren und damit die Verfügbarkeit der Anlage zu erhöhen. Weil zur Umsetzung eines derartigen modularen Konzepts die Funktionen einer mehrkanaligen Feldbarriere aufgebrochen werden, hat Phoenix Contact verschiedene Gerätetypen entwickelt.

Dabei hat auch eine Rolle gespielt, dass der Anlagenbetreiber den Bereich der Zone 1 reduzieren möchte. Er möchte nämlich die Infrastruktur in der Zone 2 installieren und die Sensorik und Aktorik mittels kurzer Leitungen in der Zone 1 anschließen. Auf diese Weise reduzieren sich auch die Kosten für die Errichtung der Anlage.

Zum modularen Konzept gehört auch ein Hutschienen-Steckverbinder – der so genannte T-Bus-Steckverbinder, der im Lieferumfang eines jeden Kopplers enthalten ist. Der Steckverbinder sorgt dafür, dass die Querkommunikation – wie bei einer Backplane – auch dann bestehen bleibt, wenn der Gerätekoppler entfernt wurde. Außerdem dient er dazu, ein Segment zu erweitern, ohne dass der Betrieb der bereits vorhandenen Geräte beeinträchtigt wird.

Terminierungsfehler ausgeschlossen

Das Hauptleitungsmodul FB-ET übernimmt den Anschluss und die Terminierung der Trunkleitung. Dazu wird dieses Modul immer mit einer Terminierung ausgeliefert. Soll die Trunkleitung weitergeführt werden, muss die Terminierung entfernt werden, das nächste Hauptleitungsmodul besitzt dann wieder eine Terminierung der Trunkleitung – und so weiter. Dadurch werden Terminierungsfehler grundsätzlich ausgeschlossen. Das Hauptleitungsmodul kann im Non-Ex-Bereich oder in einem entsprechenden Gehäuse in der Zone 2 installiert werden. Das Modul bietet einen Wahlschalter für die passende Schirm-Erde-Anbindung sowie eine LED-Anzeige für „DC OK“. Außerdem besitzt die Terminierung noch eine LED-Anzeige zur Signalisierung der Busverbindung.

Für den Anschluss von eigensicheren Feldgeräten in den Zonen 0 und 1 gibt es den Gerätekoppler FB-ISO. Damit wird die Single-Loop-Integrity erreicht – im Fehlerfall ist nur noch ein Feldgerät betroffen und alle anderen Feldgeräte im Segment können ungestört weiterarbeiten. Der Gerätekoppler FB-ISO wird in einem entsprechenden Gehäuse in der Zone 2 installiert (Abb. 3).

Für den Anschluss von Feldgeräten im Non-Ex-Bereich oder in der Zone 2 gibt es den zweikanaligen Gerätekoppler FB-2SP. Damit lassen sich pro Gerätekoppler jeweils zwei Feldgeräte über Spurleitungen anschließen.

Bei einem großen Chemiebetrieb ist das beschriebene modulare Konzept bereits erfolgreich im Einsatz: mit Hauptleitungsmodul, zwölf Fisco-Feldbarrieren sowie einem zusätzlich installiertem Überspannungsschutz für die Trunkleitung.