Stichleitungen, Stammleitungen und Abschlusswiderstände: So bauen Sie eine Foundation-Fieldbus-Anschlussbox richtig auf
Eine Installationsbesprechung auf Grundlage des Artikels „4-20mA Junction Box versus Fieldbus (FF) Junction Box“ auf instrumentationtools.com.
F: Wie unterscheidet sich eine FF-Anschlussdose von einer 4-20-mA-Anschlussdose?
Eine herkömmliche Anschlussdose enthält eine Klemmleiste, beispielsweise eine Phoenix Contact MTK-Trennmesser-Klemmleiste, sowie eine Erdungsschiene. Die Feldleitungspaare werden auf einer Seite aufgelegt, mehrpaarige Home-Run-Kabel führen auf der anderen Seite zum Rangierschrank, und die Schirme werden entsprechend der projektspezifischen Vorgehensweise angeschlossen. Jedes Paar ist unabhängig, sodass ein kurzgeschlossenes Paar nur einen Regelkreis beeinträchtigt.
Eine Foundation-Fieldbus-Anschlussdose führt ein Netzwerksegment. Zu erwarten sind Stichleitungsplatinen mit Barrieren, eine Abschlussbaugruppe für die Stammleitung, ein Überspannungsschutz und ein Abschlusswiderstand. Eine fehlerhafte Verbindung kann ein Dutzend Geräte außer Betrieb setzen. Deshalb sollten FF-Installationen von Mitarbeitern ausgeführt werden, die in der Segmentphysik geschult sind und nicht nur im Anziehen von Klemmen.
F: Welches Kabel ist die Stichleitung und welches die Stammleitung?
Das Kabel vom Feldgerät ist die Stichleitung. Das Kabel zum Leitsystem, beispielsweise zu einem Yokawa ALF111-S50 FOUNDATION-Fieldbus-Kommunikationsmodul oder einem Allen-Bradley 1788-EN2FFR-Koppler, ist die Stammleitung. Bei einer Ausführung mit High-Power-Trunk ist die Stammleitung nicht eigensicher und die Stichleitungen sind eigensicher. Dieser gemischte Zustand bestimmt die gesamte Auslegung des Gehäuses.
F: Kann ich die interne Verdrahtung vor Ort neu verlegen?
Nein. Die Abschlussbaugruppe der Stammleitung ist durch eine Trennplatte isoliert, und eigensichere und nicht eigensichere Stromkreise dürfen weder denselben Raum noch dieselben Klemmen nutzen. Der Lieferant verdrahtet die Dose im Werk als Teil der zertifizierten Baugruppe. Der Feldtechniker schließt an den Platinen nur die Stich- und Stammleitungskabel an.
F: Wie viele Abschlusswiderstände benötigt ein Segment?
Genau einen an jedem physischen Ende und nur an den Enden. Foundation Fieldbus ist ein Manchester-codierter Bus, und Reflexionen beeinträchtigen ihn. Zwei Abschlusswiderstände an einem Ende verschlechtern das Signal genauso stark wie gar keiner.
F: Warum ist der Überspannungsschutz so wichtig?
Eine Stichleitung, die einen Turm hinaufführt oder einen Tanklagerbereich überquert, ist durch blitzbedingte Überspannungen gefährdet. Ein Gerät wie der Phoenix Contact TTC-6P-1X2-M-24DC-UT-I-Überspannungsschutz wird vor empfindlichen Barrieremodulen wie der isolierten MTL5516c-Barriere installiert. Bauen Sie die Dose gemäß der freigegebenen Segmentzeichnung auf und fügen Sie niemals eine Stichleitung hinzu, nur damit eine Aufgabe aufgeht.
F: Kann ich Temperaturmultiplexer an einem Fieldbus-Segment anschließen?
Ja. Der Multiplexer wird in seiner eigenen Dose montiert und als eine Stichleitung, ähnlich wie ein Messumformer, mit der FF-Anschlussdose verbunden. Begrenzen Sie jedes Segment auf einen oder zwei Multiplexer, da diese langsam abfragen und zu viele die Zykluszeit verlängern. Bei einem Yokogawa-CENTUM-Projekt, das ich in Betrieb nahm, führten drei Multiplexer-Dosen an einem Segment zu ungleichmäßigen Abtastraten. Die Umverteilung auf zwei pro Segment behob das Problem innerhalb eines Nachmittags.
F: Welche Abschlussreihenfolge ist richtig?
- Überprüfen Sie die Segmentzeichnung: Anzahl der Stichleitungen, Kabellängen, Positionen der Abschlusswiderstände und Geräteadressen.
- Prüfen Sie die Trennplatte, damit eigensichere Stichleitungen und die nicht eigensichere Stammleitung getrennt bleiben.
- Legen Sie zuerst die Stammleitung auf, ziehen Sie die Kabelverschraubungen mit dem richtigen Drehmoment an und prüfen Sie Schirmung und Durchgängigkeit.
- Montieren Sie den Abschlusswiderstand nur an einem Segmentende und prüfen Sie anschließend die Busspannung.
- Schließen Sie die Stichleitungen an den Barriereplatinen an, achten Sie auf die Polarität und mischen Sie niemals Barrierkanäle.
- Nehmen Sie das Segment mit einem Kommunikator in Betrieb: Signalform, Geräteanzahl und Störabstand.
F: Welche Wartung hält Segmente betriebsfähig?
Fehler in Fieldbus-Segmenten haben häufig mechanische Ursachen. Lose Kabelverschraubungen, eindringendes Wasser und Korrosion an der Verschraubungsplatte verfälschen die Signalform. Prüfen Sie an feuchten Standorten die Entlüftungsstopfen und Ablaufwege, stellen Sie sicher, dass die Barrieremodule vom richtigen Typ sind, und halten Sie eine Ersatz-Stichleitungsplatine sowie einen Satz Abschlusswiderstände auf Lager. Dokumentieren Sie jede Änderung, da jedes zusätzliche Gerät das Leistungsbudget und die Leitungslänge verändert.
Fazit und Handlungsempfehlungen
Eine FF-Anschlussdose ist Netzwerktechnik in einem Gehäuse. Beachten Sie die Trennplatte, schließen Sie an jedem Segmentende genau einmal ab, halten Sie die Begrenzung auf ein bis zwei Multiplexer ein und nehmen Sie das Segment anhand von Nachweisen zur Signalform in Betrieb. Hintergrundinformationen finden Sie im Vergleichsartikel auf instrumentationtools.com sowie in den Foundation-Fieldbus-Spezifikationen der FieldComm Group.
Autor: He Jingchuan ist ein Ingenieur für industrielle Automatisierung mit mehr als 10 Jahren Erfahrung in PLC-, DCS- und Leitsystemen.
