Komunikacja przemysłowa Ethernet w strefach zagrożenia wybuchem (na komponentach firmy MTL)

W niektórych przedsiębiorstwach przemysłowych występują atmosfery wybuchowe. Strefa zagrożona wybuchem (Ex) to strefa, w której występują substancje, które wymieszane z gazem utleniającym np. powietrzem po zainicjowaniu zapłonu, spowodują, że proces spalania rozprzestrzeni się na całą mieszaninę.

Stężenie mieszaniny palnej w strefie znajduje się między granicami wybuchowości. Granice wybuchowości mają następujące definicje:

• Dolną granicą wybuchowości nazywamy wartość stężenia składnika palnego w mieszaninie z powietrzem lub tlenem, poniżej którego bodziec energetyczny nie spowoduje wybuchu.
• Górną granicą wybuchowości nazywamy wartość stężenia składnika palnego w mieszaninie z powietrzem lub tlenem, powyżej którego bodziec energetyczny nie spowoduje wybuchu.

Przykładowymi bodźcami energetycznymi – źródłami zapłonu mogą być: iskry elektryczne, iskry wytwarzane mechanicznie, iskry elektrostatyczne bądź gorące powietrze.

Zgodnie z § 5.1. Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. „w sprawie minimalnych wymagań, dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej” (Dz. U. 2010 nr 138 poz. 931) strefy, w których mogą wystąpić atmosfery wybuchowe, klasyfikuje się z uwzględnieniem podziału na strefy zagrożenia wybuchem. Strefy zgodnie z normą PN-EN-1127-7-2001 dzielimy następująco:

Ciecze i gazy podlegają klasyfikacji na trzy strefy - 0, 1, 2:

Strefa 0 to przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę z powietrzem substancji palnych w postaci: mgieł, par bądź gazów występuje stale, często lub przez długie okresy.

Strefa 1 to przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę z powietrzem substancji palnych w postaci: mgieł, par bądź gazów może wystąpić podczas normalnego działania.

Strefa 2 to przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę z powietrzem substancji palnych w postaci: mgieł, par bądź gazów nie występuje w trakcie normalnego działania, a jeżeli wystąpi, to utrzymuje się krótki czas.

Pyły, proszki i włókna podlegają klasyfikacji na trzy strefy - 20, 21, 22:

Strefa 20 to przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego pyłu występuje stale, często bądź przez długie okresy

Strefa 21 to przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego pyłu może wystąpić w trakcie normalnego działania

Strefa 22 to przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego pyłu nie występuje w trakcie normalnej pracy, jeżeli wystąpi, utrzymuje się przez krótki czas.

Występowanie substancji wybuchowych wywiera konieczność stosowania specjalistycznych urządzeń, przeznaczonych do stref zagrożonych wybuchem, które minimalizują ryzyko zapłonu, a co za tym idzie, poprawiają bezpieczeństwo pracy. Eaton MTL oferuje następujące dwie grupy rozwiązań, których można użyć do komunikacji w strefach zagrożenia wybuchem:

• Przewodowy Ethernet
• MTL Industrial Wireless

Przewodowy Ethernet jest obecnie najczęściej wykorzystywanym przez przedsiębiorstwa sposobem przesyłania informacji. Przy projektowaniu sieci Ethernet należy mieć na uwadze, że stosuje się wiele różnych metod zasilania oraz komunikacji z urządzeniami np. standardy komunikacji RS232 i RS485, oraz różne wyjścia 4-20 mA, co powoduje trudność z połączeniem wszystkiego w system komunikacyjnym. Dodatkowo komunikacja Ethernet pomiędzy sterownikami i podsystemami wejść/wyjść rozciąga się również poza szafy sterownicze na podłoże zakładu. Zdalne aplikacje We/Wy wraz z wymaganiami dotyczącymi komunikacji wideo i telefonicznej przenoszą również Ethernet do obszarów procesowych.

Wdrażanie przewodowego Ethernetu do zakładów jest utrudnione ze względu na trudne warunki pracy urządzenia, które pracuje w danej strefie np. praca w pobliżu gazów wybuchowych, znaczne nagromadzenie pyłów. Wysokie koszty instalacji ochrony zabezpieczającej sieć Ethernet ogólnego przeznaczenia w strefach zagrożonych wybuchem, wraz z ograniczeniami konserwacyjnymi, zmniejszyły wykorzystanie zarówno przewodowego, jak i bezprzewodowego Ethernetu. Wielu użytkowników końcowych preferuje stosowanie w obszarach niebezpiecznych iskrobezpiecznych urządzeń o małej mocy, takich jak oprzyrządowanie, po dokonaniu znacznych inwestycji w szkolenie personelu projektowego, instalacyjnego i konserwacyjnego w zakresie tej technologii.

Iskrobezpieczny Ethernet jest aktualnie używany w dwóch wersjach: miedziane przewody na krótkie odległości, oraz światłowody na duże odległości. Pozwala to na zapewnienie infrastruktury WLAN, która zezwoli na korzystanie z iskrobezpiecznych komputerów oraz tabletów. Przekłada się to na redukcję kosztów instalacji oraz upraszcza architekturę sieci.

W swojej ofercie dotyczącej iskrobezpiecznego Ethernetu Eaton MTL oferuje:

• zasilacze iskrobezpieczne
• interfejsy łączące Ethernet z Ethernetem iskrobezpiecznym
• kamery wykorzystywane do nadzorowania procesów
• osprzętowanie związane z Ethernetem
• interfejsy Ethernetowe
• przejściówki z RS485/RS422/RS232 na iskrobezpieczny Ethernet

W zakresie rozwiązań bezprzewodowych MTL oferuje szeroki zakres elementów: od prostej wymiany przewodu w czujniku aż do rozbudowanych sieci 802.11 w strefach zagrożonych wybuchem. Technologia bezprzewodowa MTL pozwala na budowę niezawodnych i bezpiecznych systemów, które obsługują standardowe połączenia i protokoły, przekładając się na elastyczność i zmniejszając koszty magazynowania.

Zalety urządzeń bezprzewodowych MTL:

• pozwalają na pracę trudnych bądź zabezpieczonych środowiskach, gdzie przewody są stale uszkadzane ze względu na trudne warunki,
• pozwalają na komunikację na dużych dystansach,
• pozwalają na dostęp do danych pomiarowych dla personelu, co przekłada się na szybkość analizy wyników,
• są łatwiejsze w instalacji od kablowych odpowiedników,
• są łatwiejsze w skalowaniu od swoich kablowych odpowiedników,
• sieci bezprzewodowe można testować przed instalacją.

W zakresie elementów związanych z projektowaniem i eksploatacją sieci bezprzewodowych MTL oferuje szeroki zakres elementów:

• anteny i elementy potrzebne do zaprojektowania sieci bezprzewodowej,
• modemy,
• interfejsy,
• transmitery,
• przetworniki.

Autor: Marek Piątkowski-Zajec

Kontakt:

elektronika_i@dacpol.eu

+48 22 70 35 226