Mehr Verfügbarkeit in dezentralen 24-VDC-Systemen
Vernetzte Maschinen und modulare Anlagen benötigen leistungsfähige Schutzkonzepte. Während herkömmliche Sicherungen oft mehrere Verbraucher gleichzeitig abschalten, ermöglichen elektronische Schutzmodule eine gezielte Fehlerisolierung und tragen so zu einer höheren Anlagenverfügbarkeit bei.
Rolf Horn, Applikationsingenieur
Moderne Automatisierungssysteme setzen zunehmend auf dezentrale 24-VDC-Steuerungsarchitekturen, um SPSen, Remote-I/O-Module, Sensoren, Kommunikationshardware, HMIs und Aktoren mit Energie zu versorgen. Da Maschinen immer stärker vernetzt und modular aufgebaut sind, steigt die Anzahl der Geräte, die an einer gemeinsamen 24-VDC-Stromversorgung betrieben werden, kontinuierlich. Diese Architekturen erhöhen die Flexibilität und erleichtern die Erweiterung von Anlagen. Gleichzeitig können sich elektrische Störungen in einzelnen Stromkreisen jedoch stärker auf den Betrieb auswirken.
In vielen Systemen kann bereits ein kurzgeschlossenes Sensorkabel, ein überlasteter Aktor oder ein ausgefallenes Feldgerät die Stromversorgung über die eigentliche Fehlerstelle hinaus beeinträchtigen. Herkömmliche Schutzmaßnahmen wie Schmelzsicherungen oder thermisch-magnetische Schutzschalter schalten häufig mehrere Verbraucher ab, bevor der fehlerhafte Stromkreis eindeutig isoliert wird. In Anlagen mit einer großen Anzahl vernetzter Geräte kann die Suche dem Auslöser und die Wiederinbetriebnahme entsprechend zeitaufwendig sein.
Anforderungen an Schutzkonzepte und Schaltschrankaufbau
Die Schutzarchitektur beeinflusst zudem den Aufbau des Schaltschranks und die Skalierbarkeit des Systems. Moderne Maschinen werden zunehmend mit dezentralen I/O-Modulen, Kommunikationskomponenten und zusätzlichen Feldgeräten ausgestattet, während der verfügbare Platz im Schaltschrank begrenzt bleibt. Schutzkonzepte, die zahlreiche Einzelgeräte erfordern, erhöhen den Verdrahtungsaufwand und beanspruchen zusätzlichen Platz auf der Hutschiene. Diese Kombination aus betrieblichen und konstruktiven Anforderungen steigert das Interesse an selektiven elektronischen Schutzsystemen. Sie isolieren im Fehlerfall gezielt den betroffenen Stromkreis, ohne die Versorgung der übrigen Verbraucher zu beeinträchtigen. Während mechanische Schutzschalter lange Zeit Standard waren, ermöglichen moderne elektronische Schutzgeräte eine präzisere Fehlerisolierung bei gleichzeitig geringerem Platzbedarf.
Sicherheitsaspekte bei 24-VDC-Steuerungssystemen
In der industriellen Automatisierung hat sich 24 VDC als Standardspannung etabliert. Sie gilt als vergleichsweise sicher für Wartungs- und Servicearbeiten und verursacht nur geringe elektromagnetische Störungen. Zudem vereinfacht die weit verbreitete Normung von 24-VDC-Netzteilen die Kompatibilität von Komponenten unterschiedlicher Hersteller. Da diese Systeme heute zahlreiche SPSen, Sensoren, Aktoren, Kommunikationsmodule und weitere Feldgeräte versorgen, müssen Schutzgeräte unterschiedliche Lastprofile, Betriebszustände und Fehlerarten zuverlässig beherrschen. Hinzu kommt, dass bestimmte Verbraucher, etwa kapazitive Lasten, Kommunikationsmodule oder elektromechanische Geräte, beim Einschalten kurzzeitig hohe Einschaltströme erzeugen können. Diese ähneln zwar einem Fehlerstrom, gehören jedoch zum normalen Betriebsverhalten.
Im Gegensatz zu konventionellen thermischen oder mechanischen Schutzgeräten überwachen selektive elektronische Schutzsysteme den Strom jedes einzelnen Stromkreises kontinuierlich. Im Fehlerfall wird ausschließlich der betroffene Kanal abgeschaltet. Alle übrigen Stromkreise bleiben weiterhin versorgt, sodass die Maschine oder Anlage möglichst störungsfrei weiterarbeiten kann. Durch die elektronische Steuerung lassen sich Auslöseschwellen und Reaktionszeiten gezielt an unterschiedliche Lastarten anpassen. Dies verbessert die Fehlerisolierung und reduziert Fehlauslösungen.
PISA-M-Module für den selektiven Stromkreisschutz
Für industrielle Anwendungen bietet Puls mit der Produktfamilie Pisa-M elektronische Mehrkanal-Schutzmodule für den selektiven Stromkreisschutz an. Die Geräte vereinen mehrere abgesicherte Kanäle in einem kompakten Gehäuse und ermöglichen eine elektronische Fehlererkennung auf Kanalebene. Dadurch werden Fernüberwachung, Fernkonfiguration und Fernsteuerung unterstützt.
Pisa-M-Module sind für den Einsatz in Schaltschränken konzipiert, die dezentrale 24-VDC-Automatisierungssysteme mit mehreren abgesicherten Stromkreisen versorgen. Zu den typischen Anwendungen gehören Verpackungsmaschinen, Materialflusssysteme, modulare Fertigungszellen, automatisierte Montageanlagen sowie Prozessanlagen mit einer großen Anzahl an Sensoren, Ventilen, Kommunikationsmodulen und Remote-I/O-Geräten.
Die Module verfügen über vier unabhängig voneinander abgesicherte Kanäle mit integrierten elektronischen Sicherungen für 12- und 24-VDC-Anwendungen. Das kompakte Hutschienengehäuse misst lediglich 22,5 × 104 × 98 mm und eignet sich daher besonders für Schaltschränke mit begrenztem Platzangebot.
Einfache Installation und transparente Diagnose
Steckbare Anschlussklemmen auf der Vorderseite verkürzen die Installationszeit und vereinfachen die Verdrahtung gegenüber konventionellen Klemmenlösungen. Mehrfarbige LEDs zeigen den Status jedes Ausgangskanals in Echtzeit an. Dadurch können Servicetechniker betroffene Stromkreise bei der Fehlersuche schnell identifizieren. Dies erleichtert die Wiederinbetriebnahme nach einer Störung und trägt zur Reduzierung ungeplanter Stillstände bei.
Für Plug-and-Play-Anwendungen bietet Puls Varianten mit festen Ausgangsströmen von 2, 4, 6 oder 8 A an. Das Modell Pisa-M-4 ADJ ermöglicht dagegen eine individuelle Einstellung des Auslösestroms pro Kanal auf 1, 2, 3, 4, 6 oder 8 A. Der Gesamtstrom aller Kanäle beträgt dabei maximal 20 A. Dadurch können die Schutzparameter präzise an die Anforderungen der jeweiligen Last angepasst werden. Dies reduziert Fehlauslösungen, ohne die selektive Fehlerisolierung zu beeinträchtigen. Sämtliche Module der Serie lassen sich schnell und ohne zusätzliches Werkzeug konfigurieren.
Stromverteilung nach NEC Class 2
Die Modelle Pisa-M-4 CL2 und Pisa-M-402 ermöglichen die Aufteilung einer einzelnen 12- oder 24-VDC-Stromversorgung auf vier geschützte NEC-Class-2-Stromkreise. In Anwendungen, die entsprechende Anforderungen erfüllen müssen, kann dies die Anzahl der benötigten Netzteile reduzieren sowie Verdrahtungsaufwand und Kosten senken.
Der Pisa-M-4 CL2 passt die Auslöseströme automatisch an und liefert in 24-VDC-Systemen bis zu 3,75 A pro Kanal beziehungsweise bis zu 4,85 A pro Kanal in 12-VDC-Systemen. Der Pisa-M-402 stellt einen festen Ausgangsstrom von 2 A pro Kanal bereit und eignet sich besonders zum Schutz empfindlicher Verbraucher wie Sensoren und anderer Geräte mit geringem Strombedarf. Wenn mehr als vier NEC-Class-2-Stromkreise benötigt werden, können mehrere Pisa-M-Module miteinander kombiniert werden.
Mit zunehmender Komplexität dezentraler 24-VDC-Automatisierungssysteme gewinnt die Auslegung des Stromkreisschutzes an Bedeutung. Sie beeinflusst die Fehlerisolierung, den Schaltschrankaufbau, den Verdrahtungsaufwand sowie die Erweiterbarkeit der Anlage. Selektive elektronische Schutzlösungen wie die Pisa-M-Produktfamilie von Puls schützen einzelne Stromkreise gezielt, verbessern die Anlagenverfügbarkeit, reduzieren den Aufwand für die Fehlersuche und unterstützen den Aufbau skalierbarer Steuerungsarchitekturen.
