Ethernet in explosiegevaarlijke omgevingen

Ethernet in de proces industrie

Industrial Ethernet is al lang bekend in fabrieksautomatisering en is nu ook behoorlijk wijdverbreid. De speciale eisen van de proces industrie en vooral van processen met potentieel explosieve atmosferen hebben tot dusver het gebruik van Ethernet niet toegestaan. Deze vereisten omvatten intrinsieke veiligheid, configuratie tijdens bedrijf, redundantie voor maximale beschikbaarheid en, last but not least, een lange kabellengte, die beperkt is tot 100 meter voor industrial ethernet. Bij het beschrijven van ethernet in de procesindustrie is het belangrijk om het potentiële gevaar te onderscheiden met betrekking tot de respectievelijke zones.

Waarom is Ethernet nog maar net aangekomen in de procesindustrie?

Industrial Ethernet is al lang bekend in fabrieksautomatisering en is nu ook behoorlijk wijdverbreid. De speciale eisen van de proces industrie, en met name van processen met potentieel explosieve atmosferen, hebben het gebruik van Ethernet nog niet toegestaan. Deze vereisten omvatten intrinsieke veiligheid, configuratie tijdens bedrijf, redundantie voor maximale beschikbaarheid en last but not least een lange kabellengte, die beperkt is tot 100 meter voor industrial ethernet. Bij het beschrijven van ethernet in de procesindustrie is het belangrijk om het potentiële gevaar te onderscheiden met betrekking tot de respectievelijke zones.

excom grafiek

Ex-zone 2

Turck biedt haar I/O-systeem excom met ethernet aan voor installatie in zone 2. Het systeem kan signalen vanuit zone 1 of 0 verwerken. Om de ethernet connectoren bij de gateway tijdens bedrijf aan of los te koppelen, moet ervoor worden gezorgd dat de gateways geen voeding hebben of dat het toegestaan is om tijdens bedrijf te worden verwisseld.

Ethernet voor zone 1

Het gebruik van ethernet in Ex-zone 1 is technisch moeilijker. Bij onderling verbonden apparaten moet ervoor worden gezorgd dat de vermogensniveaus niet bij elkaar opgeteld worden. Een vereniging van automatiseringsbedrijven heeft zich tot doel gesteld deze hindernissen te overwinnen en een standaard te ontwikkelen voor een tweedraads intrinsiek veilig ethernet. Communicatie en stroomvoorziening vinden plaats via dezelfde lijn. De toekomstige standaard wordt meestal Advanced Physical Layer (APL) genoemd. Deze ontwikkelingen zijn echter nog niet geschikt voor breed industrieel gebruik in Zone 1 (status 03/2020). Op een dag zou APL Ethernet verbindingen met de veldapparaten moeten kunnen maken. De klassieke 4 tot 20 mA technologie en I/O-systemen blijven echter alleen om kostenredenen parallel bestaan, zelfs nadat APL is opgericht.

Parallelle gegevenstoegang

Met de excom ethernet gateway GEN opent Turck de wereld van de proces industrie voor digitalisering en Industrie 4.0. Voor het eerst kunnen alle proces-, diagnostische, status- en aanvullende gegevens via een parallel datakanaal met voldoende snelheid worden overgedragen, zonder feedback naar de cloud of andere IT-systemen voor analyse en evaluatie - een snelle en gemakkelijke manier voor efficiënte conditiebewaking en voorspellende onderhoud. Besturingen en controlesystemen blijven volledig onaangetast en beschermd tegen toegang. Gegevensoverdracht naar cloudsystemen wordt uitgevoerd via: MQTT, OPC UA, Turck's gecodeerde cloudprotocol Kolibri of via andere open standaarden.

Pyramid

Cloudverbinding - ook op locatie

Naast het verzenden van tijdkritische gebruikersgegevens naar het besturingssysteem, kan excom analysegegevens verzenden naar elk IT-systeem in het netwerk via parallelle gegevenstoegang. Het is echter raadzaam om eerst gegevens in een edge-apparaat te analyseren en vervolgens alleen de resultaten naar de cloud te sturen. De cloud kan weer worden geïmplementeerd als een "private cloud" zonder internettoegang (op locatie) of op de klassieke manier.

Hier biedt Turck naast haar eigen cloudoplossing alternatieve paden met industriespecifieke datavisualisatie en het gecodeerde cloudprotocol Kolibri voor de hoogste beveiligingsvereisten. Via de Turck cloud hardware kunnen gegevens ook via MQTT of OPC UA naar een van de grotere cloudsystemen worden overgebracht.

Hoogste beschikbaarheid dankzij redundantie

De geïntegreerde ethernet switch maakt een eenvoudige opbouw van lijntopologie mogelijk zonder externe switches. Een uitbreiding van de lijntopologie naar een ringtopologie is te allen tijde mogelijk met behulp van het redundantieprotocol. Het enige dat nodig is, is dat alle stations het redundantieprotocol MRP (Profinet) DLR (Ethernet/IP) ondersteunen. Excom maakt ook gateway- en stroomvoorzieningredundantie mogelijk, wat de betrouwbaarheid van het systeem verder verhoogt en verdere redundantieconcepten ondersteunt.

Profinet redundantieconcepten

Verschillende netwerktopologieën:

S2 Redundantie

S2 Redundantie: 2 masters en 1 gateway

 S2 redundantie specificeert zich als volgt: een systeem dat bestaat uit twee controllers en één apparaat, hier een excom gateway. Hier synchroniseren de masters zichzelf intern via een backbone bus en onderhouden beide een verbinding met de deelnemer. Turck biedt ook haar IP67 IO-Link mastermodule TBEN-L-8IOL met S2 redundantie aan.

Excom kan ook de hoogste redundantiestandaard R2 aan. Hier leggen twee masters dwarsverbindingen met twee gateways. Dit betekent dat zowel een van de twee controllers als een van de twee gateways kunnen uitvallen zonder dat de communicatie uitvalt.

R2 Redundancy

Turck´s eigen redudantie oplossing: 2 masters en 2 gateways

Flexibele netwerktopologie

De gateways hebben een geïntegreerde 2-poorts switch en kunnen daarom in een lijnstructuur zoals klassieke veldbussen worden geïnstalleerd. Andere standaard Ethernet topologieën zoals ster-, boom- en ringstructuren worden ook ondersteund.

Multiprotocol

Eén gateway, drie protocollen - Turck's I/O multiprotocol apparaten herkennen de master na het opstarten en passen zich automatisch aan het respectievelijke PROFINET-, Modbus TCP- of EtherNet/IP-protocol aan. excom Ethernet profiteert van deze beproefde standaard en kan direct uit de doos worden gebruikt met alle besturingssystemen die EtherNet/IP, PROFINET of Modbus TCP ondersteunen.

Bijvoorbeeld:

  • Siemens
  • Honeywell
  • Rockwell
  • Yokogawa
  • Emerson
  • Supcon
  • ABB

Ethernet producten voor explosiegevaarlijke omgevingen

Volg de links om uw producten te vinden in onze productdatabank

Link naar het product – excom Ethernet Gateway GEN-N

The GEN-N (dark grey) for mounting in non-hazardous areas 


Link naar het product – Excom Ethernet Gateway GEN-3G

De GEN-N (donker grijs) voor montage in niet-explosiegevaarlijke omgevingen en de GEN-3G (licht grijs) voor montage in Zone 2 


Select Country

Turck worldwide