Keine kostspieligen Sonderlösungen mehr

Entlegene und schwer zugängliche Sensoren und Aktoren können oftmals nicht per Kabel in das Netzwerk integriert werden. Hier bieten sich Wireless-Lösungen als einfache, kostengünstige und schnelle Alternative an. Möchte der Anwender die Funktechnik im Ex-Bereich nutzen, muss er jedoch beim Anbringen der Antennen verschiedene Faktoren berücksichtigen. Diese lassen sich am besten durch Verwendung einer Barriere umsetzen.

Eine Herausforderung, mit der Anwender bei der Installation von Funksystemen im Ex-Bereich immer wieder konfrontiert werden, ergibt sich aus dem Anschluss der Antennen. Wie alle anderen verbauten Komponenten müssen sie die Anforderungen der Richtlinie IEC/EN 60079-0 erfüllen. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein zündfähiges Gemisch ab einer Sendeleistung von 6 W entzündet werden kann. Die Richtlinie IEC/EN 60079-0 legt für die Zündkategorie IIC einen Grenzwert von 2 W fest. Dabei handelt es sich um die abgestrahlte Leistung an der Antenne, die als EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power – äquivalente isotrope Strahlenleistung) bezeichnet wird.

Die einfachste, aber auch teuerste Möglichkeit, um eine Wireless-Lösung in Zone 1 einzusetzen, besteht in einer druckfesten Kapselung gemäß der Schutzart Ex d. In diesem Fall befindet sich das gesamte Funksystem inklusive Antenne in einem Gehäuse, das eine überhöhte Oberflächentemperatur sowie das Auftreten eines Zündfunkens verhindert. Ein solcher Ansatz führt allerdings zu einer niedrigeren Sendeleistung der drahtlosen Übertragung, da die elektromagnetische Strahlung der Antennen durch das Metallgehäuse erheblich abgeschirmt wird. Alternativ lassen sich nach Ex-d-gekapselte Antennen nutzen, die direkt an das Ex-d-Gehäuse angebaut werden. Auf diese Weise ist die hohe Dämpfung durch das Standard-Gehäuse gemäß Zündschutzart Ex d beseitigt. Weitere Nachteile der Lösung wie ihr eingeschränkter Anwendungsbereich, hoher Preis, die wenigen verfügbaren Bauformen sowie die schlechte Installationsposition der Antennen bleiben hingegen.

In diesem Zusammenhang stellt die Verwendung einer Barriere in der HF-Antennenleitung ein besseres und deutlich günstigeres Konzept dar. So wird das Austreten eines Zündfunkens über die Antennenleitung selbst im Fehlerfall vermieden. Die von Phoenix Contact entwickelte und patentierte Antennenbarriere BAR-ANT-N-N-EX macht die HF-Ausgänge der Funkmodule eigensicher gemäß Zündschutzart Ex i. Der Ansatz hat den Vorteil, dass an die Barriere Standard-Antennen und HF-Antennenleitungen angeschlossen werden können, die als sichere elektrische Betriebsmittel gelten. Der Anwender kann somit kostengünstigere Antennen einsetzen und am optimalen Standort innerhalb der Anlage bis Zone 0 anbringen. Aufgrund ihrer vielfältigen Montagemöglichkeiten lässt sich die Antennenbarriere einfach und platzsparend sowohl inner- als auch außerhalb des Schaltschranks verbauen, der sich in Zone 2 befindet . Darüber hinaus ist die Barriere als Schaltschrank-Durchführung nutzbar oder innerhalb von Ex-d-Gehäusen in der Zone 1 installierbar. Besonders vorteilhaft erweist sich der breite Frequenzbereich von 0,7 bis 6 GHz. Daher kann die Antennenbarriere für eine Vielzahl von Applikationen auf Basis unterschiedlicher Funktechnologien verwendet werden.

In der Prozessindustrie kommt die drahtlose Kommunikation bereits seit einigen Jahren zur Anwendung. Für dieses Umfeld konzipierte Funksysteme wie Wireless Hart sind jedoch häufig in der möglichen Reichweite und teilweise in der Signalübertragung begrenzt. Sollen wenige zeitunkritische Signale über große Entfernungen weitergeleitet werden, bieten sie deshalb keine optimale Lösung. Dies betrifft speziell den einfachen Austausch analoger oder digitaler Signale. Für diesen Einsatzbereich hat Phoenix Contact die proprietäre Funktechnologie Trusted Wireless 2.0 entwickelt.

Die in der Prozessindustrie nutzbaren Funktechnologien müssen insbesondere folgende Voraussetzungen erfüllen:

Trusted Wireless 2.0 greift die besonderen Bedürfnisse industrieller Infrastruktur-Anwendungen auf, die gerade auch in der Prozessindustrie zu finden sind. Die Funktechnologie schließt dabei die Lücke zwischen Wireless Hart als spezieller Lösung für Sensornetzwerke und der Hochgeschwindigkeitstechnik Wireless LAN. Je nach Applikationsanforderung stehen verschiedene Einstellmöglich-keiten zur Verfügung. Von der einfachen Punkt-zu-Punkt-Verbindung bis zu selbst-heilenden Mesh-Netzwerken können beispielsweise beliebige Netzwerkstrukturen aufgebaut werden.

Die im lizenzfreien 2,4-GHz- sowie im 868-MHz- und 900-MHz-Frequenzband arbeitende Technologie zeichnet sich zudem durch hohe Robustheit und Zuverlässigkeit sowie die Überwindung großer Entfernungen aus. Zu diesem Zweck kann die Datenrate der Funkschnittstelle individuell festgelegt und so die Empfängerempfindlichkeit erhöht werden. Bei einer niedrigen Datenrate lässt sich eine wesentlich größere Reichweite überbrücken als bei einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit. Der Anwender passt die Geräte also optimal an die jeweilige Applikation an. Trusted Wireless 2.0 überzeugt ferner durch gute Diagnosemöglichkeiten sowie die Koexistenz zu anderen im gleichen Frequenzband funkenden Systemen.

Aufgrund dieser Eigenschaften bietet sich die Funktechnologie im Prozessumfeld zum Beispiel zur Überwachung von Füllständen und Temperaturen oder zur Detektierung von Störungen an. Die einfach handhabbaren Wireless-Komponenten sind gemäß Atex und IECEx zertifiziert, sodass sie national und international in explosionsgefährdeten Bereichen installiert werden können. Durch die Zusammenführung herkömmlicher Ex-Module und des Trusted-Wireless-Systems lassen sich die Signale von weit entfernt gelegenen Stationen so problemlos in eine zentrale Steuerung integrieren.

Das Portfolio von Phoenix Contact umfasst alle Komponenten zur drahtlosen Signalübertragung im Ex-Bereich, die sämtlich die Richtlinien Atex und IECEx erfüllen. Dazu gehören unter anderem Edelstahlgehäuse, Kabelverschraubungen, Signalkonverter, Funksysteme sowie Antennen und entsprechende Barrieren. Die universellen Antennenbarrieren erlauben dabei einen kostengünstigen Einsatz von Funksystemen im Ex-Bereich.

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Mitarbeiter im Produktmarketing Communication Interfaces,

Phoenix Contact Electronics