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IO-Klemmen für Safety und Ex i

01  Die IO-Klemme 750-663 für Profisafe-Anwendungen kommt überall dort zum Einsatz, wo Personensicherheit in explosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 0 und 1 gefordert sind

02  Das Safety-Interface der neuen 4-Kanal-Digitaleingangsklemme ist identisch zu dem einer reinen Safety-Busklemme

Die Sicherheit für Personen und Anlagen spielt in praktisch allen industriellen ­Anwendungen eine wichtige Rolle. Eine Vielzahl an Normen und Vorschriften soll dafür sorgen, dass Unfälle mit Personen- und Sachschaden möglichst aus­geschlossen sind. In der Automatisierungstechnik müssen je nach Anwendung ­neben der elektrischen auch die funktionale Sicherheit sowie der Explosionsschutz erfüllt sein. Mit der Klemme 750-663 für das IO-System 750 stellt Wago jetzt eine digitale Eingangsklemme vor, die alle gängigen Normen erfüllt.

An erster Stelle in einer Sicherheitsbetrachtung steht häufig die elektrische Sicherheit. Hierbei muss im Sinne des Personenschutzes verhindert werden, dass beispielsweise Bedienpersonal an einer Maschine versehentlich mit Teilen in Berührung kommt, die unter unzulässig hoher Spannung stehen. Bei automatisierungstechnischen Anwendungen ist die elektrische Sicherheit in vielen Fällen von vornherein gegeben, da die Spannungsversorgung der Komponenten auf 24 V begrenzt ist. Dabei kommen in der Regel Netz­teile zum Einsatz, die den SELV/PELV-Anforderungen entsprechen und damit im Fehlerfall maximal 60 V liefern.

Funktionale Sicherheit
Die funktionale Sicherheit ist in den vergangenen Jahren insbesondere in Verbindung mit der neuen Maschinenrichtlinie und der damit verbundenen Norm DIN EN ISO 13849-1 diskutiert worden. Grundlegendes Ziel dieser Norm ist es, Personen vor potentiell gefährlichen Bewegungen einer Maschine zu schützen. Erreicht wird dies zum Beispiel mit typischen Komponenten, wie Lichtschranken, Türschaltern, Sicherheitsrelais oder Sicherheitssteuerungen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass sämtliche Komponenten sowie die entsprechende Steuerungstechnik sicher und zuverlässig funktionieren. Redundanz und Diag­nose sind zwei wichtige Prinzipien, die zur Erreichung funktionaler Sicherheit häufig angewendet werden.
Im Rahmen der Bewertung der Sicherheit müssen für alle verwendeten Komponenten definierte Sicherheitskenndaten vorliegen. Dazu gehört beispielsweise die mittlere Zeitdauer, nach der eine Komponente einen Fehler aufweist (MTBFD – Mean Time Between Dangerous Failure – oder PFHD – Probability of Dangerous Failure per Hour). Unter anderem mithilfe dieser Daten kann der Performance Level gemäß der aktuellen Norm für die Sicherheitsfunktion bestimmt werden.

Schutz vor Explosionen
Ein weiterer wichtiger Bereich, in dem die Sicherheit von industriellen Anlagen zum Tragen kommt, ist der Explo­sionsschutz. Bei den Schutzmaßnahmen unterscheidet man zwischen primären, sekundären und tertiären Explosionsschutz. Während man beim primären Explosionsschutz die Entstehung explosionsfähiger Gasgemische und Stäube verhindert, zielen die Maßnahmen des sekundären Explosionsschutzes darauf ab, die Zündung zu verhindern. Im tertiären Explosionsschutz schließlich sind Maßnahmen zusammengefasst, die die Auswirkungen einer Explosion minimieren.
Anlagen, bei denen Explosionsgefahr besteht, werden dabei gemäß der Atex-Richtlinie in drei Zonen unterteilt, die sich nach Dauer und Häufigkeit richtet, mit denen explo­sive Gasgemische oder Stäube vorhanden sind. Für Gase sind dies die Zonen 0, 1 und 2, während für Stäube die ­Zonen 20, 21 und 22 gelten. Um automatisierungstechnische Komponenten in den unterschiedlichen Zonen verwenden zu können, müssen sie verschiedene Bedingungen erfüllen. Für elektrische Geräte allgemein muss die Möglichkeit einer Zündung unterbunden werden, die beispielsweise durch Funken oder einen Lichtbogen ausgelöst werden könnte. Elektrische Geräte haben dann die Zündschutzart „eigen­sicher“ oder „Ex-i“, wenn die Stromstärken und Spannungen auf Werte begrenzt sind, bei denen keine zündfähige Energie auftreten kann. Dies muss sowohl beim normalen Betrieb als auch bei einem Kurzschluss gewährleistet sein.

Safety und Ex-Schutz kombiniert
Besondere Herausforderungen an die Automatisierungs­technik bestehen immer dann, wenn sowohl die funktionale Sicherheit als auch der Explosionsschutz eine Rolle spielt (Bild 1). Die in solchen Anwendungen eingesetzten Komponenten müssen gleichzeitig die verschiedenen Normen und Vorschriften erfüllen. Wago bietet jetzt eine 4-Kanal-Digital­eingangsklemme an, die für solche Fälle vorgesehen ist (Kasten). Die Klemme 750-663 (Bild 2) lässt sich nahtlos in das IO-System 750 integrieren. Damit ist eine Safety- und Ex-Schutz-Automatisierungslösung mit anderen Standardklemmen kombinierbar.
Typische Anwendungen für die Klemme finden sich in allen Bereichen, in denen sowohl funktionale Sicherheit als auch der Explosionsschutz zu berücksichtigen ist. Beispiele hierfür sind Automatisierungssysteme für die Verpackung von staubenden und brennbaren Schüttgütern oder Flüssigkeiten, die brennbare Dämpfe abgeben.
Die IO-Klemme unterstützt die aktuelle Version des Profisafe-Protokolls und kann daher ohne Probleme unter Profibus und Profinet integriert werden. Für die Parame­trierung steht der Wago -Safety-Editor zur Verfügung. Die zudem integrierte Funktion „iPar-Server“ ermöglicht den einfachen und sicheren Modulwechsel. Die Parameterdaten werden dazu über einen standardisierten Dienst des Feldbusses auf einem Server gespeichert und automatisch und vor allem sicher beim Komponententausch wieder auf das neue Modul übertragen ohne das spezifische Informationen bezüglich der Modulparameter benötigt werden. (mh)

Safety meets Ex i
Sicherheit auf 24 mm Baubreite: Die IO-Klemme 750-663 für Profisafe-Anwendungen kommt überall dort zum Einsatz, wo Personensicherheit in explosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 0 und 1 gefordert sind. Die 4-Kanal-Digitaleingangsklemme wird im IO-System 750 zusammen mit den klassischen Automatisierungskomponenten in Zone 2 installiert. Die vier eigensicheren Eingänge mit funktionaler Sicherheit sind einsetzbar in Sicherheitsfunktionen bis „SIL 3“ und „Kat 4 PLe“. Trotz der kombinierten Eigenschaften haben sich die Anforderungen für die Anwender während der Inbetriebnahme nicht verändert: Das Safety-Interface der neuen 4-Kanal-Digitaleingangsklemme ist identisch zu dem einer reinen Safety-Busklemme. Die Eingangsinformationen der 750-663 werden via Profisafe-Protokolle V1 oder V2 zusammen mit den übrigen Prozessdaten auf einer Feldbusleitung übertragen. Die Eingänge werden kontinuierlich auf Querschluss und Fremdeinspeisung überwacht. Mit der Konfigurationssoftware IO-Check können verschiedene Einstellungen in der Busklemme vorgenommen werden: darunter die Betriebsart, das Zu- und Abschalten von Testimpulsen sowie Diskrepanz- und Filterzeiten.

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Autor: Helmut Börjes ist als Produktmanager Automation bei der Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG in Minden tätig.