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Phoenix Contact entwickelt kompaktes Sicherheitsrelais

Sicherheitstechnik
Phoenix Contact entwickelt kompaktes Sicherheitsrelais

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Sicherheitsrelais sind seit vielen Jahren in fast jedem industriellen Schaltschrank zu finden. Obwohl sich Innovationen im Bereich der funktionalen Sicherheit als schwierig erweisen, hat Phoenix Contact ein Elementarrelais entwickelt, das eine Miniaturisierung der Sicherheitsrelais erlaubt. Die entsprechende Produktfamilie PSRmini ist nun um weitere Safety-Module ergänzt worden.

Dipl.-Ing. (FH) Carsten Gregorius, Produktmarketing Safety, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont

Mit der EN 954-1 trat 1996 die erste einer Reihe von internationalen Normen in Kraft, die sich mit Maschinensteuerungen mit Sicherheitsfunktionen beschäftigen. Später folgten die DIN EN ISO 13849-1 sowie die IEC 61805 und IEC 62061, um dem jeweiligen Stand der Technik Rechnung zu tragen. Auch bei Phoenix Contact hat die Entwicklung funktional sicherer Komponenten und Systeme einen ähnlichen Verlauf genommen. Bereits im Jahr 2000 wurden die ersten Safety-Komponenten unter dem Produktnamen PSRclassic in den Markt eingeführt. Ab 2005 konnten Anwender das sichere Feldbussystem Interbus Safety sowie die Drehzahl- und Stillstandwächter PSRmotion bis SIL 3 verwenden. 2010 stellte die SafetyBridge-Technology einen weiteren Meilenstein dar, da die Übertragung sicherer Daten ab jetzt steuerungs- und netzwerkunabhängig erfolgt.

Welchen Herausforderungen wollten sich die Safety-Entwickler nun als nächstes stellen? Aufgrund des immer höheren Automatisierungsgrads sowie des stetig kleineren Platzangebots in den Schaltschränken rückte die Baubreite der Module in den Vordergrund. Bei den Sicherheitsrelais war das Rastermaß von 22,5 mm lange Zeit Standard. Dies lag an den in den Relais verbauten zwangsgeführten Elementarrelais. Bis dato sahen die Fachleute keinen Weg, dieses wichtige Bauteil zu verkleinern, denn die Luft- und Kriechstrecken sowie die Zwangsführung benötigten entsprechenden Raum. Die Phoenix-Contact-Mitarbeiter haben nun mit dem Elementarrelais NSR eine Lösung entwickelt, die trotz der Integration eines Schließers und Öffners über 60 % kompakter als kleinere Relaisbausteine anderer Anbieter ist.

70 % Platzersparnis

Das Elementarrelais NSR ist lediglich 6 mm breit, zeichnet sich jedoch durch dasselbe Schaltvermögen aus – wie die klassisch am Markt angebotenen Varianten mit Zwangsführung, die allerdings rund viermal breiter sind. Auf der Grundlage dieser Relaistechnologie lassen sich jetzt neue Safety-Lösungen umsetzen. Die neue Sicherheitsrelais-Familie PSRmini, in der das Elementarrelais NSR erstmals eingebaut wird, fokussiert sich dabei auf den Maschinenbau und die Prozessindustrie. Neben der Baubreite von 6 mm stehen die Sicherheitskomponenten in einer 12-mm-Variante zur Verfügung, die immer noch fast 50 % Platz gegenüber anderen Sicherheitsrelais einspart. „Die schmale Bauform war der wesentliche Grund, weshalb wir uns für PSRmini ausgesprochen haben“, berichtet beispielsweise Alfred Rachner, Geschäftsführer der TAR Automation GmbH. Gemeinsam mit dem Automatisierungsexperten Lenord + Bauer hat Rachner Stellantriebe für die Verpackungsindustrie konzipiert. Dass es trotz der geringen Abmessungen keine Abstriche beim Diagnosekomfort gibt, trägt ebenfalls zur Entscheidung für PSRmini bei.

Kompatibilität zu den verschiedenen Signalgebern

Sei es in klassischen Versorgungsnetzen für 110 V respektive 230 VAC/DC oder in der Koppelebene zwischen 48 V und 60 V: In vielen Applikationen werden Sicherheitsrelais mit Weitspannungsbereich genutzt. Daher hat Phoenix Contact sein PSRmini-Portfolio um das vielseitig einsetzbare PSR-MC32 ergänzt. Bei der Entwicklung legten die Safety-Experten besonderen Wert auf eine hohe Kompatibilität zu den verschiedenen Signalgebern. Ergänzend zu den klassischen elektromechanischen Sensoren – wie Not-Halt oder Schutztürverriegelungen – lassen sich deshalb auch Reed- und Transponderschalter anschließen. Darüber hinaus ist die Verwendung von Lichtgittern und Laserscannern möglich.

Sicherheitsrelais für Aufzugsapplikationen

Um die schon jetzt hohen Sicherheitsstandards bei Aufzügen weiter zu verbessern, werden die beim Bau von Aufzugsanlagen zu berücksichtigenden Safety-Standards zukünftig verschärft. Spätestens ab 1. September 2017 müssen die Aufzugssteuerungen europaweit den höheren Anforderungen der neuen Norm EN 81-20 entsprechen. Diese Norm definiert die Vorgaben für die Konstruktion und die technischen Eigenschaften von Aufzügen. Eine wichtige Funktion bei Aufzugsapplikationen stellt das Überbrücken der sicherheitstechnischen Tür- und Sperrmittelschalter beim Einfahren des Fahrkorbs in eine Etage dar. Das Öffnen der Schacht- und Fahrkorbtüren muss zuverlässig verhindert werden, sofern sich der Fahrkorb nicht in der Entriegelungszone der Etage (± 20 cm) befindet. Umgekehrt ist das Bewegen des Fahrkorbs mit nicht geschlossenen und nicht verriegelten Schacht- und Fahrkorbtüren erlaubt, wenn er in die Entriegelungszone einfährt sowie Nachstellarbeiten und vorbereitende Maßnahmen durchzuführen sind. Mit dem neuen, kompakten Sicherheitsrelais PSR-MC37 lassen sich die erhöhten Sicherheitsanforderungen erfüllen.

Aufgrund der internen Selbstüberwachung kann der Anwender mit Sicherheitsrelais Applikationen bis PL e respektive SIL CL 3 umsetzen. In einigen Fällen reicht jedoch die Anzahl der Freigabestrompfade in einem Modul nicht zum sicherheitsgerichteten Stillsetzen aller relevanten Antriebe aus. Hier bietet die neue Kontakterweiterung PSR-MC82 bis zu fünf weitere Freigabepfade, die in Verbindung mit einem Basismodul aus der PSRmini-Produktfamilie ebenfalls den höchsten Sicherheitslevel erzielen.

Keine Sensoren bei Wechselstrommotoren erforderlich

Zur Überwachung von ein- und dreiphasigen Wechselstrommotoren ohne sichere Frequenzumrichter stellt Phoenix Contact mit dem Sicherheitsschaltgerät PSR-MM25 aus der Produktfamilie PSRmotion einen sensorlosen Stillstandwächter zur Verfügung, der lediglich 12,5 mm breit ist. Die Ankopplung der Messeingänge des Moduls erfolgt über eine direkte Anbindung der Motoranschluss-Leitungen. Die ansonsten üblichen Sensoren – wie Encoder oder Näherungsschalter –, die zusätzlich an der Bewegung angebracht werden müssen, können für diese Art der Überwachung entfallen. Statt der Signalauswertung der externen Sensoren analysiert das PSR-MM25 die in den Motorwicklungen erzeugte Remanenzspannung. Befindet sich die durch Restmagnetisierung induzierte Spannung unterhalb einer variablen Schwelle, signalisiert das Safety-Modul den Motorstillstand, indem es den sicheren Relaisausgang aktiviert.

Breites Leistungsspektrum für jede Anforderung

Seit dem Jahr 2000 hat Phoenix Contact sein sicherheitsgerichtetes Gerätespektrum stetig ausgebaut. Von klassischen Not-Halt-Applikationen über sichere Zeitrelais bis zu modularen TBus-Konzepten findet der Anwender heute ein breites Spektrum an Safety-Geräten für jede Anforderung. Besonderheit des Portfolios bilden die schmalen Sicherheitsrelais mit zwangsgeführten Kontakten der Produktfamilie PSRmini. In Kombination mit anderen Safety-Komponenten aus dem umfangreichen Produktportfolio eröffnet sich dem Anwender so ein echter Mehrwert.

Keine gemeinsamen Kontaktglieder

Elementarrelais mit zwangsgeführten Kontakten werden verwendet, um Mensch und Maschine bestmöglich vor gefährlichen Situationen zu schützen. Der Öffner- und der Schließerkontakt eines Elementarrelais sind dazu durch eine mechanische Vorrichtung miteinander verbunden. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Schließer und der Öffner gleichzeitig geschlossen sein können. In Verbindung mit einer geeigneten Auswertung lässt sich ein Öffnungsversagen so zuverlässig erkennen und das Sicherheitsrelais über einen zweiten unabhängigen Abschaltpfad steuerungstechnisch sicher verriegeln. Die sicherheitsrelevanten Grundanforderungen für Elementarrelais mit Zwangsführung sind in der Norm EN 50205 definiert. Aus ihnen kann abgeleitet werden, dass in einem System, das aus einem Öffner- und einem Schließerkontakt besteht, keine gemeinsamen Kontaktglieder (Umschaltfeder) eingesetzt werden dürfen.

www.phoenixcontact.de

Weitere Informationen zu den Relais

www.phoenixcontact.de/psrmini

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