IO-Klemmen für Safety und Ex i

Komponenten & Peripherie
WagoIO-System
Zone 0
Zone 20
Nicht-ExEx- Bereich
Bereich
Zone 2
Zone 1 Zone 22
Zone 21
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
Profisafe
IO-Klemmen
für Safety und Ex i
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 aus
geschlossen 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.
Text: Helmut Börjes
n erster Stelle in einer Sicherheitsbetrachtung steht häufig die elektrische Sicherheit. Hierbei muss im Sinne des
A
Personenschutzes verhindert werden, dass beispielsweise Be-
dienpersonal 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
4
13849-1 [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 Diag
nose 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
www.etz.de 5/2013
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 Explo
sionsschutz. 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 Z
onen 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 „eigen
sicher“ 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 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 Diskrepanzund Filterzeiten.
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02  Das Safety-Interface
der neuen 4-Kanal-Digitaleingangsklemme ist
identisch zu dem einer
reinen Safety-Busklemme
Safety und Ex-Schutz kombiniert
Besondere Herausforderungen an die Automatisierungs
technik 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 [2] bietet jetzt eine 4-KanalDigitaleingangsklemme 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 Parame
trierung 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)
Literatur
[1]DIN EN ISO 13849-1:2008-12 Sicherheit von Maschinen –
Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen – Teil 1: Allge
meine Gestaltungsleitsätze. Berlin: Beuth
[2]Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG, Minden: www.wago.de
Autor
Helmut Börjesist als Produktmanager
Automation bei der Wago Kontakttechnik
GmbH & Co. KG in Minden tätig.
[email protected]
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