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Sicherheitsrelais Neue Koppelrelais für Prozessindustrie schalten sicher ein- und aus

Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Im Falle eines Falles müssen sichere Koppelrelais dafür sorgen, dass das Signal garantiert zwischen Steuerung und Aktor übertragen wird. Phoenix Contact bietet jetzt zwei neue Baureihen insbesondere für den Einsatz in der Prozessindustrie: Die neue Familie PSR Mini bietet höchste Sicherheit ab sechs Millimeter Baubreite, das PSR-PC50 – als ein Vertreter dieser Baureihe – ermöglicht das sichere Einschalten von Aktoren gemäß SIL 3.

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Mit den neuen Sicherheitsrelais in 6 bzw. 12 mm Baubreite können bis zu 70% Platz beim Aufbau von Sicherheitsfunktionen eingespart werden.
Mit den neuen Sicherheitsrelais in 6 bzw. 12 mm Baubreite können bis zu 70% Platz beim Aufbau von Sicherheitsfunktionen eingespart werden.
(Bild: Phoenix Contact)

Sicherheitsrelais finden sich heute in vielen Anlagen der Prozess- und Maschinenbauindustrie. Sie werden insbesondere dort eingesetzt, wo hohe Lasten direkt zu schalten sind oder eine potenzialfreie Weitergabe sicherheitsrelevanter Signale zur Entkopplung verschiedener Potenziale erreicht werden soll. Ein Sicherheitsrelais verfügt über speziell verstärkte Bauteile und ein optimiertes Kontaktöffnungsverhalten, um die Gefahr des Kontakt-verschweißens zu reduzieren und so im Gefahrenfall ein Öffnen der Kontakte sicherzustellen.

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Wichtigstes Merkmal dieser Elementarrelais sind vor allem die zwangsgeführten Kontakte: Jedes Relais verfügt dabei über mindestens einen Öffner und einen Schließer. Über eine Mechanik wird gewährleistet, dass Öffner und Schließer nicht gleichzeitig geschlossen oder geöffnet sein können. So kann ein geschlossener Schließer über den zwangsläufig geöffneten Öffner elektrisch erkannt werden, Fehler wie ein nicht öffnender Schließer-Kontakt sind damit sicher detektierbar.

Sicher Schalten auf kleinstem Raum

Aufgrund dieser klassischen Bauweise war eine Miniaturisierung der Elementarrelais bisher nur bedingt möglich – das Rastermaß von 22,5 Millimeter stellte in der Folge lange Zeit die Standard-Baubreite der Sicherheitsrelaismodule dar. Phoenix Contact hat jetzt allerdings mit der PSR-Mini-Familie ein neues zwangsgeführtes Elementarrelais auf den Markt gebracht, das sich durch geringen Platzbedarf, niedrigen Energieverbrauch und hohe Systemverfügbarkeit auszeichnet.

Je nach Baureihe verfügen die neuen Sicherheitsrelais über eine Baubreite von lediglich 12 oder sogar 6 Millimetern. So ermöglichen die Module eine Platzersparnis bis zu 70 Prozent im Vergleich zu klassischen Sicherheitsrelais-Lösungen. Dennoch verfügt es über die gleichen Leistungsdaten wie klassische Elementarrelais mit Zwangsführung. So ist der Schließerkontakt für einen maximalen Dauerstrom von 6 A ausgelegt, damit lassen sich auch große Lasten zuverlässig schalten. Das Sicherheitsrelais kann dank eines umfangreichen Zulassungspakets u.a. direkt im Ex-Bereich der Zone 2 montiert werden.

Die Relaisfamilie PSR Mini umfasst derzeit bereits 28 verschiedene Komponenten mit speziellen Lösungen für den Einsatz im Maschinenbau und der Prozesstechnik. Sowohl ein- als auch zweikanalige Geräte mit und ohne Querschlusskennung, optional mit automatischem oder manuell überwachtem Start einschließlich Meldeausgang, der beispielsweise zur Diagnose an einer Steuerung verwendet werden kann, decken das gesamte Anforderungsspektrum ab. Besonderes Augenmerk wurde der erhöhten Kompatibilität zu sicheren Systemen (SIS) und einer erheblichen Vereinfachung der normativ geforderten Wiederholungsprüfung geschenkt.

Auch für die PSR-Mini-Familie sind entsprechende Termination Carrier erhältlich. So besteht mit den neuen Geräten die Möglichkeit, Systemverkabelungslösungen für eine schnelle, fehlerfreie Inbetriebnahme und Anbindung ins Feld zu nutzen.

Mehr zum gemäß SIL3 einsetzbaren Koppelrelais PSR-PC50 erfahren Sie auf der nächsten Seite.

Aktoren sicher Einschalten

In der Prozesstechnik werden neben Relais zum sicheren Ausschalten zunehmend auch Module zum sicheren Einschalten eingesetzt, z.B. zur galvanischen Trennung und Leistungsanpassung. Phoenix Contact bietet mit PSR-PC50 ein speziell für diesen Bereich entwickeltes und gemäß SIL 3 einsetzbares Koppelrelais an. Typische Applikationen sind z.B. Fire & Gas-Anwendungen wie die Ansteuerung eines Signalhorns, das die Mitarbeiter im Gefahrenfall akustisch warnt.

Besondere Anforderungen an die Relais stellen die Stromüberwachung und zyklischen Prüfimpulse der sicheren Steuerungen, mit denen sie ihre Ausgänge und die vorhandene Verdrahtung selbst dynamisch testen. Die Kurzschluss- und unter Umständen auch Lastüberwachung stellt eine weitere Besonderheit der Ausgänge von sicheren Steuerungen dar.

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Das sichere Koppelrelais PSR-PC50 ist speziell auf diese Besonderheiten fehlersicherer Steuerungen in der Prozesstechnik abgestimmt worden. Dabei werden sämtliche Anforderungen für den Einsatz in Applikationen bis SIL 3 gemäß IEC 61508 erfüllt. Das Gerät verfügt intern über sechs Kontakte, die sowohl parallel als auch in Reihe geschaltet sind. Die so entstehende Redundanz stellt einen wichtigen Aspekt zur Erreichung der erforderlichen Sicherheit dar.

Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt sind die umfassenden Diagnosen auf der Ausgangsseite. Die spezifischen Anforderungen einer sicheren Steuerung werden durch den eingebauten Prüfimpulsfilter zur Verlängerung der Lebensdauer sowie die Regelschaltung umgesetzt, die der Anpassung der Stromaufnahme dient.

Fehlerdiagnose ohne zusätzliche Verdrahtung

Um eine nahtlose Diagnose von der Steuerung über das Koppelrelais bis hin zum Aktor zu ermöglichen, unterstützt das PSR-PC50 ein so genanntes Line/Load-Monitoring: Dabei werden ein- und ausgangsseitig sowohl Drahtbruch als auch Kurzschluss der Lastspannungs-Versorgung sowie die Diagnose-Versorgungsspannung überwacht. Tritt im Regelbetrieb ein Fehler auf, wird er über die bestehende Verdrahtung kanalgetreu an den entsprechenden digitalen Ausgang zurückgemeldet. Auf diese Weise entfallen ein zusätzlicher Installationsaufwand sowie weitere notwendige digitale Eingänge zum Rücklesen der Aktorik. Diese Art der aktiven Fehlerrückmeldung wurde auch in andere Module der PSR-Mini-Familie implementiert.

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