Angående RS 485-IS fieldbus installasjon iht. NEK IEC 61158-2 (NEK IEC 60079-11 og 60079-25)

Ex
1

Angående RS 485-IS fieldbus installasjon iht. NEK IEC 61158-2 (NEK IEC 60079-11 og 60079-25).

I NEK IEC 61158-2, 22.2.2.2, står det at L/R ratio på kabel skal være mindre eller lik 15 uH/ohm. Eg har imidlertid en kabel der denne er bekreftet av leverandør å være 19 µH/ohm.

Kan eg benytte NEK IEC 60079-11, kapittel 6.2.3, for å beregne maksimalt tillatte Lo/Ro for mitt RS 485-IS fieldbus system, for så å argumentere i IS beregning for at en kabel med L/R ratio på 19 µH/ohm er greit? «In accordance with EN 60079-11, Chapter 6.2.3, the maximum, external inductance-resistance ratio Lo/Ro for a source with ohmic current limiting can be determined on the basis of its maximum values Uo and Io?

Har under prøvd å sette opp hvordan eg har beregnet maximalt tillatt Lo/Ro for min RS 485-IS fieldbus installasjon iht. NEK IEC 60079-11, kapittel 6.2.3 :

Li/Ci = 0, så Lo/Ro er kan beregnes ut ifra formel: (32*e*Ri)/(9*Uo^2) hvor e = 40 uJ for IIC

Har 2 caser som eg har beregnet, med utgangspunkt at eg har max. 5 fieldbus uniter der Uo for alle fieldbus uniter < ±4.2 V og Io for alle fieldbus uniter = ±149mA - noe som også er iht. maximum safety values spesifisert i NEK IEC 61158-2, 22.2.4.4

1. Alle fieldbus uniter har samme polaritet: Uo = 4,2V, Io = 149mA * 5 = 745mA

Ri= 4,2V / 745mA = 5,64 ohm

Dette gir at Lo/Ro for kabel må være mindre enn: (32*e*Ri)/(9*Uo^2) = 7219,2/158,76 = 45,5 uH/ohm

2. Halvparten av fieldbus uniter har positiv polaritet, og halvparten negativ polaritet:

Uo = 8,4V , Io = (149mA * 5) / 2 = 372,5mA

Ri= 8,4V / 372,5mA = 22,6 ohm

Dette gir at Lo/Ro for kabel må være mindre enn: (32*e*Ri)/(9*Uo^2) = 28928/635,04 = 45,6 uH/ohm

Så spørsmålet er om en slik beregning kan benyttes som ett lovelig argument/dokumentasjon for at kabel med en Lo/Ro større en 15 uh/ohm (som spesifisert som krav I NEK IEC 61158-2, 22.2.2.2) likevel kan benyttes? Eller må denne kabel ha en Lo/Ro < 15uh/ohm (Cable Type A) for at eg kan si at systemet overholder kravene til en RS 485-IS fieldbus installasjon selv om alle alle kabel krav er oppfyllt?

Takker for all hjelp og input!

2

Hei Håvard,

Ditt spørsmål om hvorvidt feltbusskabel kan eller ikke kan ha L/R-forhold mer enn 15 mikroHenry per ohm, ligger utenfor mitt kompetansefelt. Men, her er mitt innspill ...

1. Feltbuss ved bruk av RS 485-IS

Profibus PA bruker hardwarekomponenter av typen RS 485.

RS 485-IS er en feltbuss hvor alt feltutstyr er aktive. Alt feltutstyr tilføres elektrisk kraft eksternt (Un), og som kan gi energi til feltbussen.

2. Analyse av RS 485-IS feltbuss

PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) gjennomførte i sin tid en analyse av maksimum energi som kunne håndteres på en Ex-sikker måte.

https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_3/explosionsschutz/Software/ispark/Version_7_1/Information/Kraemer.pdf

Kurve fra PTB med mine kommentarer: Ved kombinasjonen 4,2 volt (min røde strek) og 4,8 A (min grønne strek) gir et L/R-forhold på 15 mikroHenry per ohm (min lilla strek).

De benyttet i sin analyse en maksimal utgangsspenning Uo = 4,2 volt som var godt tilpasset formålet for RS 485-kretser.

Min videre forståelse er at PTB antok et maksimalt antall feltenheter på bussen; her 32 stykk. Hvis man deretter definerte at hver av disse 32 enhetene kunne levere 150 mA, ble summen av strømmen I = 32 * 150 mA = 4,8 A for en egensikker kabel.

For at kabelen ved ovennevnte forutsetninger skulle være egensikker (4,2 volt og 4,8 A) måtte kabelens L/R-forhold være maksimalt 15 mikroHenry per ohm.

https://www.profibus.com/index.php?eID=dumpFile&t=f&f=35392&token=495c68f77cd3e45fbe0cb443cdeb893a2ca3681f

Se punkt 1.2 og 1.3 i dokumentet.

3. 32 feltenheter vs 5 feltenheter

Jeg forstår deg Håvard slik at du har et design på fem enheter, hvilket begrenser maksimal strøm som kan tilføres kabelen.

Og, derfor kan kabelen i ditt tilfelle ha et L/R-forhold på ca 45 mikroHenry per ohm.

Jeg oppfatter at opplysninger om 15 mikroHenry per ohm som en 'basis' for når man har 32 stykk enheter på en Profibus PA med inntil 4,8 A og 4,2 volt. Jeg mener derfor at en kabel med 19 mikroHenry per ohm i ditt tilfelle er trygt.