Wie Sie mit Ethernet-APL Eigensicherheit einfach umsetzen
Ethernet-APL ist ein Physical Layer, der für die besonderen Umgebungsbedingungen im Feld von Prozessanlagen definiert ist und die durchgängige, digitale Datenübertragung bis in die Prozessleitebene oder Cloud ermöglicht. Die Ethernet-Kommunikation folgt dabei der Spezifikation von 10BASE-T1L standardisiert in IEEE 802.3cg. Der Explosionsschutz ist für dieses Einsatzgebiet eine Grundvoraussetzung. Bei der Definition von Ethernet-APL ist die Eigensicherheit ein integraler Bestandteil, der es allen Marktteilnehmern gleichermaßen ermöglicht, diese Zündschutzart weltweit einzusetzen und Geräte beliebiger Hersteller in einem Netzwerk zu betreiben. Erfahren Sie in diesem Blogartikel, wie Sie mit Ethernet-APL Eigensicherheit einfach umsetzen.
2-WISE – Ein eigensicheres Zweidraht-Ethernet
Eigensicherheit ist eine Zündschutzart und für jeden explosionsgefährdeten Bereich definiert – sei es Zonen oder Klassen/Divisionen – und weltweit seit Jahrzehnten für die Sicherheit von Menschen, Umwelt und Anlagen etabliert. Die Handhabung ist einfach und vertraut. Durch die Zündschutzart Eigensicherheit kann sicher und ohne Feuererlaubnisschein an elektrischen Kreisen gearbeitet werden. Die Signalfarbe Blau an Kabel und Klemmen der Feldgeräte signalisiert dabei eindeutig die Schutzart Eigensicherheit.
Ein eigensicheres Zweidraht-Ethernet war von Beginn an die Vision von Pepperl+Fuchs-Spezialisten. Gemeinsam mit mehreren namhaften Automatisierungsherstellern für die Prozessindustrie gelang es ihnen, Ethernet-APL weltweit einem breiten Markt zugängig zu machen. Als eines von mehreren wesentlichen Elementen, die Ethernet-APL definieren, gilt der Standard IEC 60079-47:2021 (TS) 2-WISE. Die Abkürzung 2-WISE steht für „Two-Wire Intrinsically Safe Ethernet“ und beschreibt ein eigensicheres Zweidraht-Ethernet.
2-WISE definiert zwei Klassen (siehe nachfolgende Tabelle 1), die alle praktischen Anwendungsfälle abdecken. Diese Schutzklassen definieren Grenzwerte für alle physikalischen Werte, sodass diese bei korrekter Auswahl immer eine sichere Kombination ergeben. Deren Einhaltung wird für Geräte und Infrastrukturkomponenten bei der Zertifizierung überprüft und bescheinigt. Das 2-WISE-Konzept für Ethernet-APL vereinfacht damit erheblich den Nachweis der Eigensicherheit.
Tabelle 1: Grenzwerte für die Eigensicherheit, die von Herstellern eingehalten werden. (Quelle: www.ethernet-apl.org)
So realisieren Sie Eigensicherheit mit Ethernet-APL
Die Umsetzung der Eigensicherheit mit Ethernet-APL umfasst im Wesentlichen drei Schritte:
- Sie selektieren den Parametersatz passend zum explosionsgefährdeten Bereich. Danach suchen Sie Switches, Infrastruktur und Geräte aus. Es gibt nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen – also genau eine Energiequelle und eine Energiesenke. Das ist das einfachste Netzwerk.
- Wählen Sie ein passendes Kabel aus. Eine Kabellänge bis zu 200 Meter ist möglich. Das Kabel, das den Switch und das Feldgerät verbindet, muss den Anforderungen für Widerstand, Kapazität und Induktivität genügen. Das Kabel Typ ‚A‘ von Feldbus verfügt bereits über die mit 2-WISE definierten notwendigen Eigenschaften.
- Dokumentieren Sie die technischen Parameter sowie die verwendeten Komponenten und Geräte in einer Tabelle, die das Engineering-System beispielsweise automatisch erstellen kann. Standardisierte Parameter für Quelle, Senke und Kabel sowie die Kabellänge ergeben Eigensicherheit.
Erfahren Sie im nachfolgenden Video, wie Sie Eigensicherheit mit Ethernet-APL realisieren:
Einfacher Nachweis der Eigensicherheit von Ethernet-APL mit 2-WISE
In der praktischen Anwendung ist die Umsetzung der Eigensicherheit von Ethernet-APL mit 2-WISE unschlagbar einfach. Ohne Berechnungen und nur mit den ohnehin notwendigen Planungsschritten für Ethernet-APL-kompatible Geräte und Infrastruktur erbringt der Planer bereits den Nachweis der Eigensicherheit. Diese müssen lediglich dokumentiert werden. Die Planungsrichtlinie für Ethernet-APL (Engineering Guideline) enthält Vorlagen für die gesetzlich erforderliche Dokumentation und erklärt alle notwendigen Regeln komprimiert auf wenigen Seiten. Wer mit Feldbussystemen vertraut ist, wird viele Ähnlichkeiten zum FISCO-Modell (Fieldbus Intrinsically Safe Concept) entdecken. In der Tat wurde 2-WISE daraus entwickelt, erlaubt aber eine höhere Leistung und damit größere Entfernungen zwischen Switch und Feldgerät.
Das Feldbuskabel Typ A bringt bereits die für 2-WISE definierten Eigenschaften mit und ermöglicht Kabellängen bis zu 200 Meter.
Mit dem Eigensicherheitsnachweis nach 2-WISE ist das Arbeiten an Stromkreisen ohne Feuererlaubnisschein möglich und damit ein sehr hoher Schutz von Mensch, Umwelt und Anlage gewährleistet. Für die Installation gelten die einschlägig bekannten Vorgaben nach IEC 60079 14 sowie die nationalen oder regionalen Vorschriften der Behörden. Die Zulassungen nach ATEX, IECEx und NEC505 für die Zonen 0, 1 und 2 sowie die Verabschiedung nach NEC500 für die Divisionen 1 und 2 liegen vor. Anwendende müssen die Ethernet-APL-fähigen Geräte nur entsprechend des Ex-Bereichs auswählen, anschließen und die Installation sowie eventuelle Änderungen und Erweiterungen des Netzwerks dokumentieren. Damit ist die Einhaltung der geforderten Grenzwerte nach 2-WISE nachgewiesen. Ethernet im Feld von Prozessanlagen mit explosionsgefährdeten Bereichen ist damit für jeden Anwender einsetzbar.
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