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NOVEMBRE 2024 FIELDBUS & NETWORKS 49 Fieldbus & Networks radiazione elettromagnetica delle comunicazioni senza fili e per la radiazione ottica dei collegamenti in fibra. Le soluzioni tecniche per limitare l’energia nei circuiti elettrici sono essenzial- mente due: barriere Zener e isolatori galvanici. Le barriere Zener sono disposi- tivi più semplici, che limitano la tensione e la corrente a livelli sicuri utilizzando diodi Zener, resistori e fusibili in misura eventualmente ridondante, a seconda del tipo di protezione necessaria. I diodi Zener, protetti da un fusibile, stabi- liscono un tetto alla tensione massima anche in caso di iniezione di segnali spurii, mentre un resistore in serie con il dispositivo in zona Ex limita la corrente a livelli sicuri, anche in presenza di corto circuito accidentale. Gli isolatori galvanici utilizzano trasformatori o fotoaccoppiatori per trasferire i segnali tra due punti senza una connessione elettrica diretta, garantendo che eventuali alte tensioni o sovratensioni in zona sicura non influenzino le gran- dezze elettriche nella zona a rischio esplosione. Esiste anche una soluzione ibrida che sposa i due approcci ed è quella delle barriere isolate. Approcci per le reti nelle zone a rischio I bus di campo sono nati come alternativa alle soluzioni centralizzate con connessioni punto- punto e agli I/O remoti con lo scopo di mini- mizzare il cablaggio e semplificare gestione e manutenzione della rete di controllo. Soluzioni di cablaggio strutturato rendono possibile connettere più apparecchiature su una stessa linea, in molti casi utilizzando lo stesso cavo dati per portare la tensione di alimentazione a sensori e attuatori sul campo. Quando, però, il campo è in una zona a rischio esplosione, la limitazione della massima energia disponibile pone un severo limite al numero di nodi che condividono le medesima fonte di alimentazione. Per ovviare ai limiti imposti dalla massima potenza erogabile, in un approccio di sicurezza intrinseca ‘puro’, sono state proposte alternative più ‘rilassate’, per zone meno severe, come gli approcci Fisco e Fnico, e una modalità di distribuzione delle alimentazioni in aree a rischio che va sotto il nome di Power Trunk. Il concetto di entità a sicurezza intrinseca (ISE-Intrinsic Safety Entity) prevede che i 3 componenti del sottosistema di comunicazione, ovvero il dispositivo sul campo, il cablaggio e la barriera che si connette alla zona sicura, debbano essere intrinsecamente sicuri con valori compatibili di massima tensione, corrente e potenza (Vmax, Imax, Pmax), nonché di capacità e induttanza interne (Ci, Li). In particolare, i bus di campo basati su Ethernet possono trarre vantaggio dall’implementazione dell’Adavance Physical Layer (APL), che realizza una con- nessione bifilare intrinsecamente sicura (2-Wise-Wire intrinsically safe Ether- net), in grado di portare simultaneamente alimentazione e dati ai dispositivi in zona a rischio esplosione. I diversi componenti di un’entità intrinsecamente sicura devono essere compatibili in termini di massima energia erogata e di energia immagazzinabili nelle capacità e induttanze interne Lo strato fisico di Ethernet-APL fornisce una soluzione intrinsecamente sicura in grado di portare dati e potenza sullo stesso cavo bifilare Fonte: foto Stahl Fonte: foto Phoenix Contact L’approccio Power Trunk aggira le limitazioni di lunghezza di tratta e numero di nodi degli approcci ISE e Fisco grazie al ricorso a cavi rinforzati o incanalati e alla protezione delle diramazioni Fonte: foto Pepperl Fuchs