03.06.2016

Hochkompakte Relaisfamilie mit Ex-Zulassungen

Sicher Schalten im Ex-Bereich

Seit der Markteinführung im Jahr 1996 wurde die Produktfamilie PLC-Interface stetig weiterentwickelt. Nun stehen elektromechanische und Solid-State-Relais mit Ex-Zulassungen zur Verfügung, sodass viele weitere Industriebereiche von den zahlreichen Vorteilen der Baureihe profitieren können.

Autor: Florian Sawitzki, PHOENIX CONTACT Electronics GmbH.


Aufgrund der großen Variantenvielfalt für Standard-Applikationen sowie für unzählige Spezialanwendungen lassen sich mit PLC-Interface stets optimale Systemlösungen umsetzen. Das Einsatzspektrum reicht von der Fertigungstechnik über die Ausrüstung von Maschinen und die Leittechnik bis zur Energieverteilung, Gebäudeautomation und Verfahrenstechnik. Als steckbares elektromechanisches sowie Sold-State-Relais koppelt das Interface die unterschiedlichen Signalpegel zuverlässig. Ob zwischen der übergeordneten Steuerung oder der Sensorik und Aktorik im Feld: In jedem Fall ist die beidseitige reibungslose und zuverlässige Übermittlung von Signalen zur weiteren Verarbeitung garantiert.

Sorgfältige Auswahl aller Anlagenbestandteile

In der Industrie stellen explosionsgefährdete Bereiche hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Sicherheit der dort verbauten Schaltkomponenten. Daher wurde das bestehende Portfolio der Baureihe um Module erweitert, die über spezielle Zulassungen für den Ex-Bereich verfügen. Auf diese Weise lassen sich die Komponenten auch in der Öl- und Gasförderung, Raffinerien sowie in Applikationen der Prozessindustrie nutzen. Darüber hinaus finden die neuen Produkte jetzt in industriellen Branchen wie der Papierherstellung, im Gasturbinenbau sowie in der Textil- und Wasserwirtschaft Anwendung. Die EN60079-15 in der Zündschutzart 'nA nC' bildet die normative Grundlage für die Atex-Zulassung. Die Zertifizierung nach UL Class 1 Zone 2 (Hazardous Locations) erfolgte gemäß UL ANSI-ISA 12.12. Nach bestandener Prüfung können die Module in Zone-2-Applikationen installiert werden. In dieser Zone ist damit zu rechnen, dass eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre selten und kurzzeitig auftreten kann. Um Schaltvorgänge in solch potentiell explosionsgefährdeten Bereichen sicher ausführen zu können und folglich eine mögliche Entzündung durch Funken oder Lichtbögen zu verhindern, müssen alle Bestandteile einer Anlage sorgfältig ausgewählt werden. Neben weiteren Bauelementen, wie beispielsweise Sicherungen, liegt der Fokus dabei auf den schaltenden Elementen, also den elektromechanischen Relais. Die neuen Varianten der hochkompakten Relaismodule aus der Baureihe PLC-Interface erfüllen die beschriebenen Anforderungen und sorgen somit für das sichere Schalten in Ex-Bereichen.

Breites Produktspektrum für viele Anforderungen

Die Zündung einer explosionsgefährdeten Atmosphäre, die sich aus verschiedenen Gasen zusammensetzt, lässt sich u.a. durch die maximal definierte Oberflächentemperatur eines Betriebsmittels vermeiden. Die Relaismodule erreichen hier in den zulassungsbegleitenden Prüfungen selbst im Betrieb unter Volllast und bei direkt angereihter Installation die beiden bestmöglichen Temperatur-Klassifizierungen T5 (100°C) respektive T6 (85°C). Der zulässige Umgebungstemperaturbereich der Atex-zertifizierten Relaismodule erstreckt sich von -40° bis +60°C (Ein-Wechsler-Relais), beziehungsweise sogar bis +70°C (Zwei-Wechsler-Relais). Bei drei der insgesamt fünfzehn neuen Komponenten sind sowohl Ein- als auch Zwei-Wechsler-Relais in einer Baubreite von 6,2 und 14mm mit einer Kombizulassung aus Atex und Class 1 Zone 2 mit unterschiedlichen Spulenspannungen erhältlich. Weitere Produkte der Baureihe umfassen ausschließlich eine Zertifizierung gemäß UL Class 1 Zone 2. Acht der Module sind mit einem 6,2mm schmalen elektromechanischen Relais mit Leistungskontakten bestückt, während die restlichen vier Komponenten über Solid-State-Relais gleicher Baubreite verfügen. Letztere zeichnen sich durch hohe mögliche Schaltfrequenzen, Vibrationsfestigkeit sowie prellfreies und geräuschloses Schalten aus. Sie können in verschiedenen Anschlussspannungen bezogen werden. Die 6,2mm schmalen elektromechanischen Relais erlauben das Schalten von bis zu 6A bei 250V AC. Bei den entsprechenden Solid-State-Relais, die mit einem Gleichspannungsausgang ausgerüstet sind, beträgt der Wert 100mA bei 48V DC respektive 2A bei 24V DC. Neben der bewährten Schraubanschlusstechnik werden optional auch Module mit Zugfederanschlusstechnik angeboten.

Erfolgreiches Bestehen vielfältiger Testszenarien

Die elektromechanischen und die Solid-State-Relais sind gemäß IEC61810-7 RT III gedichtet - also per Definition waschdicht. Ferner dürfen sie nach EN60664-1 in Umgebungen mit Verschmutzungsgrad 2 verbaut werden, wobei die Installation in einem Schaltschrank mit einer Schutzart von mindestens IP54 vorausgesetzt wird. Die Relaismodule wurden außerdem von einem unabhängigen Testinstitut unter Laborbedingungen einem Vier-Komponenten-Schadgastest unterzogen. Als Prüfgrundlage diente hier die EN60068-2-60. Eine normativ vorgegebene Schadgaskonzentration begünstigt in Kombination mit entsprechend hoher relativer Feuchte und Umgebungstemperatur - in diesem Fall 75 Prozent relative Feuchte bei 30°C - die Korrosion. Unter diesen Testbedingungen sind die Anforderungen des Standards ISA S71.04-1983 G3 ebenfalls erfüllt worden. Nach der normativ maximal gewählten Prüfdauer von 21 Tagen mussten die Relaismodule anschließend Funktionsprüfungen und mikroskopische Untersuchungen durchlaufen. Insbesondere Metallwerkstoffe erweisen sich als anfällig für Korrosion. Nichtsdestotrotz haben sämtliche neuen Komponenten die Endkontrolle bestanden. Denn es sind weder Beeinträchtigungen der Gerätefunktion noch der Materialien - speziell der Metalle - festgestellt worden. Demnach können den Modulen selbst äußerst aggressive Gase nichts anhaben. Ihre Funktionsfähigkeit ist auch in diesem Fall in vollem Umfang sichergestellt.

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Schnelle Installation aufgrund des Designs

Wie bei allen anderen Relaismodulen der Produktfamilie PLC-Interface hält Phoenix Contact bei den neuen Varianten für den Ex-Bereich am einheitlichen Erscheinungsbild fest. Das bedeutet, dass die bekannten Einspeise- und Signalbrücken sowie Beschriftungsmaterial, Trennplatten und Einspeiseklemmen ohne Einschränkungen verwendet werden können. Das sorgt für die gewohnt übersichtliche Verdrahtung im Schaltschrank und spart Zeit bei der Montage mehrerer Module ein, selbst wenn diese unterschiedliche Baubreiten aufweisen. Sämtliche Komponenten sind weiterhin direkt anreihbar. Die einfach zugänglichen Anschlussklemmen erlauben eine sichere elektrische Anbindung. Gleichzeitig bleibt der Anwender bei der Erweiterung oder Änderungen von Anlagen flexibel. Sollte ein elektromechanisches oder Solid-State-Relais ausfallen, steht für alle neuen Komplettmodule separat zu bestellender Ersatz zur Verfügung. Da die Materialkombinationen der genutzten Kunststoffe, Vergussmassen und weiterer Bestandteile der Einzelrelais eindeutig in den Zulassungsdokumenten festgeschrieben sind, dürfen ausschließlich die vorgegebenen Relaistypen zum Austausch verwendet werden. Andernfalls würden die strengen Vorgaben der Zulassungsbehörden verletzt und die Zulassung wäre unwirksam.

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