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01 Der SFP-Transceiver überträgt Datenraten von bis zu 1,25 Gbit/s sicher und zuverlässig in explosionsgefährdeten Bereichen

Sichere Kommunikation im Ex-Bereich

Wie alle Anlagen und Bauteile, die in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben werden, müssen auch Komponenten für Industrial Ethernet entsprechende Vorgaben und Normen erfüllen. Das gilt ebenso für Glasfaserkomponenten, denn die je nach Situation auftretende Lichtleistung kann ein nicht zu unterschätzendes Explosionsrisiko darstellen. Die Komponenten müssen daher die strengen Atex-Richtlinien erfüllen, wenn sie in Ex-Bereichen eingesetzt werden sollen. Und die sind weit öfter anzutreffen, als man gemeinhin annimmt.

Die Europäische Union hat zwei Richtlinien zu Produkten und deren Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen veröffentlicht:
• Richtlinie (RL) 94/9/EG für Produkte und
• RL 1999/92/EG für den Betrieb.
Die beiden werden in der Praxis auch als Atex-Richtlinien bezeichnet. Sie definieren verschiedene Zonen mit unterschiedlichem Schutzniveau, abhängig davon, wie häufig und wie lange explosionsfähige Atmosphären auftreten können. Das ist technisch wie wirtschaftlich sinnvoll – in Erdöl fördernden Betrieben herrschen andere Anforderungen als in Anlagen der chemischen Industrie oder im Bergbau.

Mehr gefährdete Bereiche als man denkt
Nicht nur im Bergbau oder (petro)chemischen Anlagen besteht ein erhöhtes Explosionsrisiko. Auch in pharmazeutischen Betrieben, Tankstellen, Tanklagern, landwirtschaftlichen Betrieben, Mühlen und metallverarbeitenden Betrieben besteht durch die dort auftretenden Gase, Dämpfe und Stäube eine erhöhte Explosionsgefahr. Geräte, die in solchen Umgebungen eingesetzt werden sollen, müssen daher so konstruiert sein, dass sie nicht zur Zündquelle werden. Es dürfen weder im Regelbetrieb noch im Fehlerfall Energiedichten auftreten, die ausreichen um Gase, Dämpfe und Stäube zu entzünden. Das gilt auch für den Fall, dass das Gerät durch äußere Einwirkung zerstört oder beschädigt wird. Dies stellt Konstrukteure und Betreiber von Anlagen und Komponenten oft vor große Herausforderungen. Schließlich sind nicht nur Funken und Flammen mögliche Zündquellen, sondern nahezu alles, was eine ausreichend hohe Energiedichte besitzt. Das können heiße Partikel und Oberflächen, Funk- und Radiowellen, Ultraschall, Stoßwellen, die reine Kompression eines Stoffes und sogar die Lichtleistung eines Lasers sein.

Risikofaktoren
Grundsätzlich kann ein Gerät, das keine entsprechende Atex-Zulassung für explosionsgefährdete Bereiche besitzt, in einem druckfesten Gehäuse untergebracht werden. Für Industrial Ethernet ist das jedoch meist nicht praktikabel, da die Anschlüsse in diesem Fall für Wartungsarbeiten und das Ein- und Ausstecken von Patchkabeln nicht mehr zugänglich sind. Natürlich besteht auch die Möglichkeit ein elektronisches Gerät außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs unterzubringen. Allerdings führen die Datenleitungen immer noch durch den Ex-Bereich und sind ein erhebliches Explosionsrisiko. Wird nämlich der Mantel einer Glasfaserleitung beschädigt oder bricht eine Faser, dann kann im ungünstigen Fall Licht hoher Leistung austreten und zur Zündung explosiver Atmosphären führen. Auch eine geordnete Unterbrechung des Signalwegs stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, beispielsweise wenn ein Steckverbinder beabsichtigt oder unbeabsichtigt gezogen wird oder sich durch Vibration oder Zugbelastung löst. Dasselbe gilt für offene Glasfaser- Leitungsenden, sei es im Kabelring, im Patchfeld, in der Anschlussdose oder am freien Ende eines Patchkabels. Um diesen Gefahren wirksam vorzubeugen, ist es unerlässlich, nur Baugruppen, Komponenten und Geräte einzusetzen, bei denen die auftretende Leistung konstruktionsbedingt so weit begrenzt ist, dass sie sowohl im Betrieb als auch im Fehlerfall als direkte oder indirekte Zündquellen ausscheiden. Diesen Ansatz verfolgt Microsens mit seinen Atex-SFP-Transceivern (Bild 1).

1,25-Gbit/s-Performance im Ex-Bereich
Mit dem SFP-Transceiver können Datenraten von bis zu 1,25 Gbit/s sicher und zuverlässig in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 0 übertragen werden. Da er protokolltransparent arbeitet, eignet er sich universell für Fast und Gbit Ethernet, Fibre Channel, ATM und Sonet-Anwendungen. Seine Diagnostikfunktionen sind mit der SFF-8472-Spezifikation kompatibel. Die Energiedichte des austretenden Lichts wird begrenzt und ist so niedrig, dass das Licht auch bei einem Kabelbruch nicht als Zündquelle dienen kann. Mit seinem erweiterten Temperaturbereich von –40 °C bis 85 °C und der robusten Technik eignet er sich für Anwendungen in Erdöl fördernden oder landwirtschaftlichen Betrieben, in petrochemischen Anlagen und im Bergbau. (no)

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Autor:
Dipl.-Ing. Thomas Kwaterski ist Prokurist und Mitgründer der Microsens GmbH & Co. KG in Hamm. info@microsens.de