Industrielle Schalttechnik Siemens entwickelt robuste Befehls- und Meldegeräte - wirautomatisierer

Industrielle Schalttechnik

Siemens entwickelt robuste Befehls- und Meldegeräte

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In der Regel steht die Funktion von Maschinen und Anlagen im Vordergrund – nicht ihre Bedienung. Dennoch darf der Stellenwert von Befehls- und Meldegeräten nicht unterschätzt werden. Vor allem dann nicht, wenn sie in rauer Industrieumgebung oder im Außenbereich verbaut sind. Damit es bei der Bedienung gar nicht erst zu Problemen kommt, gibt es nun eine moderne Lösung, die weltweit Anwendung findet. Eine Vielzahl durchgeführter Tests, erfüllter Normen und erhaltener Zertifikate ist der Beweis.

Robert Werner, Entwicklungsingenieur, Digital Factory, Siemens
Claudia Ehrler, Marketingmanagerin, Digital Factory, Siemens

Einfach im Umgang und robust in der Ausführung – so gegensätzlich, und dennoch praxisnah, erweist sich die neue Standardbaureihe an Befehls- und Meldegeräten von Siemens. Mit Sirius Act wird nicht zwischen unterschiedlichen Märkten unterschieden, sondern die Standardgeräte erfüllen weltweit die gängigen Normen, Standards und Anforderungen.

Konstrukteure stellen zurecht die Frage: Was ist an Sirius Act anders? Antworten darauf liefert ein Blick hinter die Kulissen. So hat Siemens den Grundstein für diese Entwicklung bereits vor vielen Jahren gelegt, indem erste Patente und Konzepte systematisch realisiert wurden. Dabei flossen auch Erfahrungen aus dem US-amerikanischen Markt mit ein, was dazu geführt hat, dass nicht nur Europa und Amerika im Zielfokus der Entwickler stand, sondern dass weltweit alle wichtigen Zertifizierungen bzw. Zulassungen erfüllt werden. Kurz gesagt: eine durchgängige Befehls- und Meldegerätereihe – mit vier unterschiedlichen Designlinien – für den gesamten Weltmarkt.

Modular aufgebaut lassen sich die einzelnen Befehls- und Meldegeräte individuell zusammenstellen. Dabei wurde verstärkt auf den Verdrehschutz geachtet, der gerade bei Drehbetätigern wichtig ist. Dies funktioniert über ein Aufschnappkonzept, bei welchem sich der sogenannte Halter ohne Gegenhalten mit einer Hand auf den Aktuator stecken lässt – selbst in Schräglage. Für eine sichere und feste Verbindung sorgen eine Pfeil-auf-Pfeil-Kennzeichnung, sowie eine Fixierschraube. Montage und Demontage funktionieren schneller als bei der üblichen Ringmutterbefestigung, und die Verbindung ist fest. So wird ein vibrationsbeständiger Verdrehschutz erreicht.

Customizing mit besonderen Prüfungen

Bereits beim Aufstecken der einzelnen Funktionselemente spürt der Monteur das satte Einrasten der Module und den festen Sitz des Tasters oder Knebelschalters. Kein Wunder: Die Befehls- und Meldegeräte durchlaufen die Schock- und Schwingungsprüfungen wie sie für Abdeckungen von Industrieanwendungen zum Beispiel bei Förderanlagen und Pressen gefordert werden. Darüber hinaus erfüllen sie die Bahnnorm IEC 61373 für Bahnanwendungen, wo sie als Geräte der Klasse 1B auch am Fahrzeugkasten angebaut sein dürfen. Und selbst die Schiffbauzertifikate diverser Schiffbaugesellschaften wie GL, DNV, ABS, RMRS etc. besitzen die Befehls- und Meldegeräte. Um möglichst alles abzudecken, führt der Hersteller diesbezüglich auch Kombinationsprüfungen aus den verschiedenen Normen beziehungsweise Anforderungen durch.

Beispielsweise gibt es sehr individuelle Schlagtests. Bei einer dieser Prüfungen soll simuliert werden, was in der Praxis zwar nicht häufig, aber doch vereinzelt vorkommen kann, nämlich ein hochdynamischer „Schlag“ mittels Werkzeug, zum Beispiel ein herunterfallender Hammer auf ein Not-Halt-Befehlsgerät oder einen Grobhandtaster. Im Prüffeld hämmert dabei ein Schlagstück aus verschiedenen Richtungen mit verschiedenen Energien auf das Gerät, wobei sich keine Einzelteile lösen oder Oberflächen reißen dürfen. Dieser extreme Beschleunigungstest wird mehrmals wiederholt.

Das Thema Lebensdauer schließt sich sofort an. Auch hier vermittelt der Not-Halt-Taster den hohen Qualitätsanspruch, der intern an Sirius Act gestellt wurde. 300.000 Schaltspiele muss dieser ertragen. Würde eine Maschine damit einmal pro Tag „ausgeschaltet“, ergäbe sich eine rechnerische Lebensdauer von über 800 Jahren. Anders formuliert: der Not-Halt hält rechnerisch nahezu ewig. Grundsätzlich werden die Befehls- und Meldegeräte je nach Gerät beziehungsweise Betätiger mechanischen Lebensdauerprüfungen von 100.000 bis 10 Millionen Schaltspielen unterzogen. Diese Prüfungen erfolgen in einem Bereich von –5 °C bis +40 °C. Darüber hinaus gibt es zur Absicherung der Funktionsfähigkeit zusätzliche Lebensdauertests bis –25 °C beziehungsweise –30 °C und +60 °C – gegebenenfalls mit Einschränkungen, wie beispielsweise verringerter Lebensdauer. Der Hersteller führt solche Prüfungen nach und nach durch, so dass die Produkte konsequent an sich ändernde Marktanforderungen angepasst werden können.

Auch Falltests aus einem Meter gehören mit zum Prüfumfang der Geräte: Beispielsweise bei Betätigern wie Not-Halt für Sicherheitsanwendungen. Um ein versehentliches Herunterfallen bei der Montage zu simulieren, wird das Gerät mehrmals auf eine 5 cm dicke Stahlplatte fallen gelassen. Dabei muss die Funktion erhalten bleiben, was durch die Verwendung hochwertiger Werkstoffe gegeben ist.

IP69 ist vergleichbar – IP69K nicht

Trotz des modernen und ansprechenden Designs der Befehls- und Meldegeräte erweisen sie sich in jeglicher Hinsicht als extrem robust. Das belegen die Tests für die Schutzart starker Wasserstrahl für IPX6, vollständiges Untertauchen in Wasser für IPX7, Dampfstrahlen für IPX9 sowie IP6X bei staubiger Umgebung und UL-NEMA für Outdoor-Anwendungen (Hosedown 240 l/min). Dieser generell hohe IP-Schutzart-Standard wird über das nahezu komplette Portfolio der Befehls- und Meldegeräte erreicht. Zum Erreichen der höchsten Standards findet unter anderem eine Funktionsprüfung unter ständiger Einwirkung von oberflächenentspanntem Wasser statt (Type 13 nach UL50E). Damit soll simuliert werden, wie eine Anlage mit Reinigungsmittel-Wasser gereinigt wird. Erreicht wird die Dichtheit der Geräte in einer solch rauen Umgebung durch spezielle Dichtsysteme, die in der kompletten 3SU1-Reihe verbaut sind.

Im Vergleich zu IP69K, was lediglich auf Testbedingungen basiert, die jeder Hersteller selbst wählen kann, erfüllt der Hersteller darüber hinaus die genormten Bedingungen wie sie für die Schutzart IP69 (Hochdruckreiniger-Prüfung) nach der neuesten Norm IEC 60529 vorgeschrieben sind.

Diese höchste Schutzart IP69, die im Gegensatz zur IP69K eindeutig definiert und somit vergleichbar ist, sieht vor, dass die Geräte bei einer Wassertemperatur von 80 °C mit 80 bar Druck aus einer Entfernung von 125 mm jeweils für 30 Sekunden pro Lanzenwinkel (0°, 30°, 60°, 90°) abgestrahlt werden. Bei Siemens wird dieser Test jedoch nicht nur einmal wie die Norm vorschreibt, sondern mehrmals pro Prüfling durchlaufen, um so eindeutig zu dokumentieren, dass Sirius Act diesen erhöhten Schutz der Befehls- und Meldegeräte erfüllt.

Materialien und Konstruktion halten dicht

Einen entscheidenden Einfluss auf diese Robustheit haben einerseits die Dichtmechanismen und andererseits die Materialauswahl. So wurde eigens ein Zweikomponenten-Dichtsystem, bestehend aus einem harten Anteil, der vor Hochdruck-Strahleinwirkung schützt, sowie einem weicheren Anteil, der Mikropartikel abhält, entwickelt.

Vor allem zur erhöhten Chemikalienbeständigkeit der Geräte setzt der Hersteller auf Edelstahl. Die Kunststoffvarianten basieren indes auf Grilamid, einem amorphen Polyamid, das im Gegensatz zu anderen Materialien wie Polycarbonat verbesserte Langzeiteigenschaften besitzt und eine noch geringere Versprödungsneigung aufweist. Dadurch sind die Geräte höchst widerstandsfähig gegen UV-Licht, Öle, Fette, Laugen; Kraftstoffe sowie Lösungs- und Reinigungsmittel. Dabei wurden die jeweiligen Tests mit zehnfacher Anwenderkonzentration durchgeführt. Damit will der Hersteller auch hier den hohen Stellenwert bezüglich Robustheit dokumentieren, den Sirius Act besitzt.

Fit für Anwendungen im Außenbereich

Ein weiterer Aspekt der neuen Befehls- und Meldegeräte ist ihre Eignung für klimatische Bedingungen zwischen –25 °C beziehungsweise –30 °C und +70 °C. Federführend sind neben den reinen Temperaturprüfungen vor allem auch die Salzsprühnebelprüfungen für Type 4X nach UL50E, diejenige Untersuchung, die die Spreu vom Weizen trennt. Im Rahmen dieses Härtetests lassen sich Materialien und Beschichtungen quälen wie es beispielsweise im maritimen Umfeld gang und gäbe ist. Diese Prüfung besteht erstens aus dem „outdoor corrosion test“ und zweitens aus dem „additional corrosion test“. Bei ersterem sind die Geräte 600 Stunden im Salznebel. Beim zweiten sind es 200 Stunden, allerdings darf anschließend keinerlei Rostbildung am Gerät vorhanden sein. Der Vergleich wird mit einer 100 % Edelstahlprobe geführt.

Eine weitere „gnadenlose“ Prüfung ist das so genannte „Icing“. Dabei wird das Gerät vereist, verbleibt mehrere Stunden in diesem Zustand, wird danach enteist und muss dabei funktionsfähig bleiben.

Vor allem für den Einsatz im Außenbereich erfüllen die Befehls- und Meldegeräte alle wichtigen Normen gemäß IEC und UL. Zusätzlich gibt es spezielle Qualitätsstandards von Siemens, die eingehalten und getestet werden. Beispiele hierfür sind Temperatur- und Feuchteprüfungen, UV-Beständigkeit (f1 oder f2 Listing nach UL746C), Verwendung von Kunststoffen mit hohem Feuerwiderstand, Höhenlagen-Besonderheiten bis sowie über 2.000 m NN, die aufgrund der durchgeführten Tests exakt definierte Reduktionswerte liefern. eve

www.siemens.de

Details zu den Befehls- und Meldegeräten http://hier.pro/82ftg

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