Interfaces für den Ex-Bereich bieten maßgeschneiderte Lösungen für zahlreiche Automatisierungsaufgaben und tragen zur hohen Verfügbarkeit der Anlage bei. Die Anwendungen finden sich im mess- und regeltechnischen Bereich der Systemtechnik mit großer Mess-Stellenzahl, können aber auch bei Einzelanwendungen im Maschinen- und Apparatebau vorkommen.
Dipl.-Ing. Carsten Hilgers
Die Interfaces für den Ex-Bereich von Phoenix Contact sind seit 1997 entsprechend der Atex-Richtlinie 94/9/EG zugelassen. Darüber hinaus werden die Anforderungen der US-Standards für den Explosionsschutz erfüllt. Die Module sind zugehörige Betriebsmittel in der Zündschutzart Eigensicherheit. Eine sichere galvanische Trennung zwischen Eingang, Ausgang und Versorgung, die so genannte 3-Wege-Trennung, ermöglicht den Einsatz der Messsignale bis in Zone 0 (Gas) und Zone 20 (Staub).
Die Produktlinie Interface Ex umfasst Process Interfaces PI sowie Motherboards PI-MB und PI-ME in Elektronik-Einbaugehäusen für die Tragschiene. Smartfähige Messumformerspeisegeräte und Trennverstärker, programmierbare Temperaturmesswandler, Namur-Schaltverstärker sowie Ventilsteuerbausteine bieten alle erforderlichen Funktionalitäten.
Die Process Interfaces PI bestehen aus steckbarer Elektronik und einer einheitlichen Grundklemme. Die nur 12,4 mm schmalen Module nutzen den verfügbaren Raum effizient aus. Die Grundklemme gibt es neben der Basisvariante auch mit integriertem Überspannungsschutz. Damit ist das PI-Modul vor Überspannungen aus der Anlage sicher geschützt.
Fallbeispiel
Am Beispiel einer Temperaturmessung lassen sich die wesentlichen Elemente darstellen, die bei der Planung einer Anlage im explosionsgefährdeten Bereich zu berücksichtigen sind. Die Temperatur im Inneren eines Heizöltanks soll überwacht werden. Die Messung erfolgt mit einem Pt100-Widerstand. Dieser wird in der Norm EN 50020 als einfaches elektrisches Betriebsmittel definiert. Der Widerstand ist passiv. Um das Messsignal in ein Standardsignal für die Steuerung umzusetzen, gibt es zwei Möglichkeiten.
Im ersten Fall wird das Messsignal von dem Pt100-Widerstand über eine Signalleitung zu dem Temperaturmessumformer PI-Ex-RTD-I geführt. Im Messumformer wird das Temperatursignal in ein Standardsignal gewandelt und gleichzeitig erfolgt die Trennung zwischen eigen- und nichteigensicherem Stromkreis. Der Messumformer ist ein zugehöriges Betriebsmittel der Zündschutzart Eigensicherheit EEx ia. Er wird in einem Schaltschrank im sicheren Bereich installiert. In diesem Fall erfordert die Schaltung keinen weiteren Aufwand bei der elektrischen Dimensionierung (Abb. 3).
Im zweiten Fall findet die Umwandlung des Temperatursignals in ein Standardsignal in der Nähe der Messstelle, also im explosionsgefährdeten Bereich statt. Dazu wird der Temperatur-Kopfmessumformer MCR-FL-HT-TS-I-Ex verwendet. Das Standardsignal wird dann zu dem Speisetrenner PI-Ex-RPS-I/I geleitet. Dieser wird im sicheren Bereich installiert. Im Speisetrenner erfolgt die Trennung zwischen eigen- und nichteigensicherem Stromkreis. Bezogen auf den Pt100-Widerstand und den Kopfmessumformer sind, wie im ersten Fall, keine besonderen Bedingungen einzuhalten. Zu vergleichen sind die sicherheitsrelevanten Daten des elektrischen Betriebsmittels Temperatur-Kopfmessumformer und des Speisetrenners als zugehöriges Betriebsmittel. Die in den Ex-Bereich führende Spannung, Strom und Energie des Speisetrenners müssen kleiner sein, als die von dem Temperatur-Kopfmessumformer zugelassenen Eingangswerte. Zusätzlich ist zu prüfen, ob die Summe aller Kapazitäten und Induktivitäten im eigensicheren Stromkreis die von dem Speisetrenner vorgegebenen Daten nicht überschreitet. Dazu gehören auch die technischen Daten von Kabeln und Leitungen des eigensicheren Stromkreises (Abb. 4).
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