MTL-Geräte in Ex-Zonen

Potentiell explosionsfähige Atmosphären und Ex-Zonen

Aufgrund des Vorhandenseins brennbarer Stoffe können in einigen Industrieanlagen potentiell explosionsfähige Atmosphären auftreten. Als explosionsgefährdete Bereiche (Ex-Zonen) werden Bereiche definiert, in denen ein Gemisch aus explosionsfähiger Substanz mit einem Oxidationsmittel, meist Luft, auftreten kann, das unter Einwirkung einer wirksamen Zündquelle vollständig brennen kann.

Explosionsgrenzen

Gemäß den ATEX-Richtlinien muss die Konzentration eines brennbaren Stoffes in einer explosionsfähigen Atmosphäre innerhalb folgender Grenzen liegen:

• Untere Explosionsgrenze (LEL) – Konzentration eines brennbaren Bestandteils in einem Gemisch mit Luft oder Sauerstoff, unterhalb derer ein Energiereiz keine Explosion auslöst.
• Obere Explosionsgrenze (UEL) – Konzentration eines brennbaren Bestandteils in einem Gemisch mit Luft oder Sauerstoff, oberhalb derer ein Energiereiz keine Explosion auslöst.

Beispiele für Energiequellen, die eine Zündung auslösen können: elektrische Funken, elektrostatische Entladungen, offene Flammen oder elektrische Geräte.

Klassifikation explosionsgefährdeter Zonen

Gemäß § 5.1 der Verordnung des Wirtschaftsministers vom 8. Juli 2010 „über Mindestanforderungen an Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz im Zusammenhang mit der Möglichkeit des Auftretens einer explosionsfähigen Atmosphäre am Arbeitsplatz“ (Journal of Laws 2010, Nr. 138, Artikel 931) werden Zonen, in denen explosionsfähige Atmosphären auftreten können, nach dem Explosionsgefährdungsgrad klassifiziert, gemäß der Norm PN-EN-1127-7-2001:

Flüssigkeits- und Gaszonen

• Zone 0 – Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre, die ein Gemisch aus brennbaren Stoffen mit Luft in Form von Nebel, Dämpfen oder Gasen enthält, ständig, häufig oder über lange Zeiträume auftritt.
• Zone 1 – Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre während des normalen Betriebs auftreten kann.
• Zone 2 – Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre während des normalen Betriebs nicht auftritt, und falls doch, nur kurzzeitig.

Staub-, Pulver- und Faserzonen

• Zone 20 – Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer brennbaren Staubwolke ständig, häufig oder über lange Zeiträume auftritt.
• Zone 21 – Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre während des normalen Betriebs auftreten kann.
• Zone 22 – Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre während des normalen Betriebs nicht auftritt, und falls doch, nur kurzzeitig.

Das Vorhandensein einer Explosionsgefahr verpflichtet den Anlagenbetreiber, Geräte einzusetzen, die an diese Bedingungen angepasst sind, um das Zündrisiko zu minimieren und die Sicherheit zu erhöhen.

Industrielle Kommunikationslösungen von Eaton MTL

Beispiele für Geräte, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen konzipiert sind: industrielle Kommunikationslösungen von Eaton MTL. Die beiden Hauptgruppen sind:

• Verdrahtetes Ethernet
• MTL Wireless-Produkte

Verdrahtetes Ethernet

Verdrahtetes Ethernet ist derzeit die am häufigsten genutzte Methode der Informationsübertragung in Unternehmen. Bei der Planung von Ethernet-Netzwerken ist zu beachten, dass verschiedene Methoden zur Stromversorgung und Kommunikation mit Geräten verwendet werden, z. B. RS232- und RS485-Standards sowie unterschiedliche 4–20 mA-Ausgänge, was die Integration in ein einheitliches System erschwert.

Darüber hinaus erstreckt sich die Ethernet-Kommunikation zwischen Steuerungen und I/O-Subsystemen über die Schaltschrankgrenzen hinaus und kann nahezu alle Anlagen der Fabrik erreichen. Fern-I/O-Anwendungen sowie Anforderungen an Video- und Telefonkommunikation erweitern Ethernet auch in Prozessbereiche.

Die Implementierung von verdrahtetem Ethernet ist aufgrund schwieriger Betriebsbedingungen erschwert, z. B. nahe explosionsfähiger Gase oder bei starker Staubansammlung. Hohe Schutzkosten und Wartungsbeschränkungen haben die Nutzung sowohl von verdrahtetem als auch drahtlosem Ethernet reduziert. Viele Endanwender bevorzugen den Einsatz von intrinsisch sicheren Geräten mit geringer Leistung, wie Messinstrumenten, nach erheblichen Investitionen in Schulungen von Projekt-, Installations- und Wartungspersonal.

Intrinsisch sicheres Ethernet

Intrinsisch sicheres Ethernet wird derzeit in zwei Varianten eingesetzt: Kupferkabel für kurze Entfernungen und Glasfaser für lange Entfernungen. Dies ermöglicht den Aufbau einer WLAN-Infrastruktur, die die Nutzung intrinsisch sicherer Computer und Tablets erlaubt, die Installationskosten senkt und die Netzwerkarchitektur vereinfacht.

Das Eaton MTL-Angebot für intrinsisch sicheres Ethernet umfasst:

• Intrinsisch sichere Netzteile
• Interfaces zur Verbindung von Ethernet mit intrinsisch sicherem Ethernet
• Kameras zur Prozessüberwachung
• Ethernet-Zubehör
• Ethernet-Interfaces
• RS485/RS422/RS232-Adapter auf intrinsisch sicheres Ethernet

MTL Wireless-Lösungen

MTL bietet ein breites Spektrum an Wireless-Lösungen – von der einfachen Sensorkabel-Ersetzung bis hin zu umfangreichen 802.11-Netzwerken in Ex-Zonen. Die MTL-Wireless-Technologie ermöglicht den Aufbau zuverlässiger und sicherer Systeme, die Standardverbindungen und -protokolle unterstützen, Flexibilität bieten und Lagerkosten reduzieren.

Vorteile der MTL Wireless-Geräte

• Ermöglichen den Betrieb in schwierigen oder geschützten Umgebungen, in denen Kabel ständig beschädigt werden
• Ermöglichen Kommunikation über große Entfernungen
• Ermöglichen den Zugriff auf Messdaten durch das Personal, was die Analyse beschleunigt
• Einfacher zu installieren als kabelgebundene Alternativen
• Leichtere Skalierbarkeit
• Drahtlose Netzwerke können vor der Installation getestet werden

Komponenten für Design und Betrieb drahtloser Netzwerke

• Antennen und Komponenten für das Design drahtloser Netzwerke
• Modems
• Interfaces
• Transmitter
• Wandler

Fazit

Die Lösungen von MTL gewährleisten somit eine dauerhafte, stabile und effiziente industrielle Kommunikation in explosionsgefährdeten Umgebungen, was besonders wichtig ist in Situationen, die besondere Aufmerksamkeit und entsprechende Präventionsmaßnahmen erfordern.