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Safety-Koppelrelais Safety-Koppelrelais für Fire&Gas-Anwendungen

| Autor/ Redakteur: Wolfgang Boll * / Dipl.-Medienwirt (FH) Matthias Back

In den vergangenen Jahren hat der Einsatz zertifizierter Komponenten zur sicherheitsgerichteten Unterbrechung von Stromkreisen immer mehr an Bedeutung gewonnen. Nun rückt eine weitere bestimmungsgemäße Verwendung der Geräte in den Fokus der Planer: das sichere Einschalten.

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(Bild: Phoenix Contact)

In der Prozesstechnik werden entsprechende Module häufig zur galvanischen Trennung und Leistungsanpassung genutzt. Vor diesem Hintergrund bietet Phoenix Contact mit PSR-PC50 ein speziell für diesen Bereich entwickeltes und gemäß SIL 3 einsetzbares Koppelrelais an. Als typische Applikation solcher so genannter Fire-&-Gas-Anwendungen sei die Ansteuerung eines Signalhorns angeführt, das die Mitarbeiter im Gefahrenfall akustisch warnt. Da die Stromaufnahme des Signalhorns oftmals die maximale Strombelastbarkeit des Ausgangs übersteigt, wird ein Koppelrelais zwischengeschaltet. In der auf diese Weise entstehenden Sicherheitskette muss der Anwender alle drei Komponenten betrachten, respektive bewerten. Gleichzeitig sind die technischen Besonderheiten eines sicheren Steuerungsausgangs zu berücksichtigen. Dazu gehören beispielsweise die Stromüberwachung sowie zyklische Prüfimpulse.

Ausgänge selbst dynamisch testen

Sichere Steuerungen können ihre Ausgänge und die vorhandene Verdrahtung vielfach selbst dynamisch testen. Zu diesem Zweck wird das Signal bei eingeschaltetem Ausgang kurzzeitig – zum Beispiel für 2 ms – von „High“ auf „Low“ geschaltet und anschließend zurück auf „High“. Ist der Ausgang ausgeschaltet, erfolgt die Prüfung in umgekehrter Reihenfolge, es wird also ein kurzer High-Impuls gesendet. Für die angeschlossene Last – z.B. ein sicheres Koppelrelais – bedeutet dies eine kurze Spannungsunterbrechung oder einen kurzen Spannungsimpuls, auf den das Gerät nicht mit einem Schaltvorgang reagieren darf. Kurze Impulse dieser Art führen in einem Relais nicht zwangsläufig zum Öffnen oder Schließen des Kontakts, es kommt aber zu einer Vorerregung oder Vorentregung der Spule. Dies kann bis zu einer Mikrobewegung des Ankers reichen, was in einem vorzeitigen Verschleiß und somit Ausfall des Relais resultiert.

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Die Kurzschluss- und unter Umständen auch Leistungsüberwachung stellt eine weitere Besonderheit der Ausgänge von sicheren Steuerungen dar. Deshalb muss sich die Stromaufnahme der geschalteten Last in einem relativ engen Bereich bewegen. Sie darf einerseits einen Mindestwert nicht unterschreiten, damit kein Leitungsbruch detektiert wird. Andererseits soll ein gewisser Maximalwert nicht überschritten werden, der die Kurzschlusserkennung auslöst. Insbesondere im Einschaltmoment ist es daher wichtig, Stromspitzen zu vermeiden. Für einen derartigen Anwendungsfall eignet sich eine interne Schaltung, die den Strom konstant auf einen Wert regelt, der sich genau im benötigten Fenster zwischen Mindest- und Maximalwert befindet. Ein in das sichere Koppelrelais integrierter Prüfimpulsfilter und eine angepasste Stromregelschaltung sorgen neben einer langen Lebensdauer für die hohe Kompatibilität des Geräts zu den verschiedenen sicheren Steuerungen.

Das sichere Koppelrelais PSR-PC50 ist speziell auf fehlersichere 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.

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