Messumformer und Relais

Potentialdifferenzkiller

05.04.2007 | Autor / Redakteur: Martin Witzsch* / Kristin Rinortner

Ein komplettes Programm von Signalkonvertern für alle gängigen Analoggrößen bietet die Serie 857 von WAGO. Mit einer sicheren 3-Wege-Trennung bis 2,5 kV und einem Temperaturbereich von –25 bis 70 °C eignen sich die Messumformer auch für den Einsatz im Anlagenfeld.

Bussysteme haben die analoge Signalübertragung keinesfalls überflüssig gemacht. Diese Technik profitiert sogar von der zunehmenden Automatisierung. So werden immer häufiger Messumformer genutzt, um sämtliche im Feld befindlichen Sensoren galvanisch von der überlagerten Steuerung zu trennen oder um Analogsignale zu wandeln. Zum einen dient dies der Sicherheit von Mensch und Maschine, andererseits machen oftmals Störeinflüsse im Feld direkte Messungen unmöglich. Ein typisches Beispiel sind Potentialdifferenzen, wie sie beispielsweise in verketteten Messkreisen oder durch unterschiedliche Bezugspotentiale in der Anlage entstehen. Durch die galvanische Trennung können sie die Messung nicht mehr beeinflussen.

Dezentralisierung, ein Thema auch für Messumformer

Mit der Feldbustechnik wandern mehr und mehr Bauteile aus zentral positionierten Schaltschränken in dezentrale, maschinennahe Anschaltkästen. Dort jedoch ist der Platz knapp bemessen. Automatisierungskomponenten müssen somit einen stetig wachsenden Fundus an Funktionen bei gleichzeitig immer kompakteren Bauformen bieten.

Hier setzen die neuen Messumformer und Relais-Bausteine der Serie 857 an, denn mit Abmessungen von 6,0 mm sind sie die schmalsten am Markt. Die acht CAGE CLAMP S-Anschlüsse sind so angeordnet, dass sie auch unter beengten Verhältnissen problemlos bedient werden können. Die sich nach oben verjüngende Form erleichtert das Verdrahten aus allen Ebenen. Die konturengleichen Geräte sind auf jeder Anschlussebene brückbar, die Anschlüsse (z.B. für die Versorgungsspannung) bei allen Mitgliedern der Produktfamilie gleich positioniert. So lassen sich z.B. Versorgungsspannungen auch zwischen unterschiedlichen 857ern kostengünstig und schnell brücken anstatt aufwändig einzeln zu verdrahten. Zudem erleichtert und flexibilisiert die einheitliche Gehäuseform die Planung. Auch die etwas niedrigeren Relaisbausteine passen perfekt in das Konzept. Die steckbaren Relais lassen sich einfach von oben wechseln.

Funktionen für jeden Zweck und für alle Fälle

Die Produktfamilie der Serie 857 bietet ein komplettes Programm von Signalkonvertern für alle gängigen Analoggrößen. Sie umfasst fest eingestellte und konfigurierbare Trennverstärker, ein- und zweikanalige Passivtrenner, Speisetrenner (zusätzlich auch für HART-Anwendungen), Signalverdoppler mit zwei galvanisch getrennten Stromausgängen, sowie Temperaturmessumformer für PT 100-Sensoren und Thermoelemente.

Als Ergänzung zu den Messumformern wurden Koppelrelaisbausteine mit ins Programm genommen, deren Gehäuseprofil natürlich an die Produktfamilie angepasst ist; lediglich das oberste Stockwerk fehlt, was diese Variante noch kompakter macht. Es stehen Relais mit verschiedenen Nennspannungen, Kontakten, Kontaktmaterialien und Schaltleistungen zur Auswahl. Steckbare Optokoppler und Zeitrelais-Bausteine runden das Programm ab. Die Relais können bei Bedarf einfach und schnell von oben gewechselt werden. Ein Eingriff in die Verdrahtung oder der Ausbau der Klemme ist nicht nötig.

Auch in rauer Umgebung zu Hause

Die Messwertwandler sind soweit irgend möglich den Bedingungen im Anlagenfeld angepasst. Mit dem Temperaturbereich von –25 bis 70°C setzen sie sich von den meisten Wettbewerbsprodukten ab. Auch die hohe Messgenauigkeit mit einem Messfehler von weniger als 0,1% und eine durchgängige 3-Wege-Trennung von Eingangs-, Ausgangs- und Versorgungskreis (sichere Trennung bei 2,5 kV Prüfspannung) sind sonst kaum auf dem Markt zu finden.

Die Trennung bekommt eine besondere Bedeutung, wenn man sich vor Augen führt, dass eines der häufigsten Probleme der analogen Signalübertragung Erdschleifen sind. Sie entstehen u.a. durch unterschiedliche Bezugspotenziale verschiedener Anlagenteile. Die Folge sind Ausgleichsströme, die zu Verfälschungen des Signalpegels führen können. Trennverstärker und Messumformer unterbinden dies. Zudem bieten sie eine solide Barriere gegen transiente Überspannungen durch Blitzschlag oder Schalthandlungen.

Wandlungsfähige Wandler

Die konfigurierbaren Trennverstärker und Temperaturmessumformer der Produktfamilie werden über DIP-Schalter parametriert. Die Werte (z.B. Drahtbruch, Kurzschluss, Messbereichsüberschreitung usw.) richten sich in der Default-Einstellung nach den NAMUR-Empfehlungen der NE 43. Sie lassen sich aber auch individuell an die jeweilige Aufgabe anpassen.

Die Konfigurationsmöglichkeiten bieten dem Anwender maximale Freiheit. Beispielsweise lassen sich die Start- und Endwerte des Temperaturbereiches unabhängig voneinander einstellen. Das wird den Bedingungen in der Praxis viel besser gerecht, als vier oder fünf vorgegebene Bereiche, von denen keiner wirklich zu der Applikation passt.

Die Temperaturmessumformer lassen sich zusätzlich mit einer auf dem FDT/DTM-Konzept aufsetzenden Konfigurations-Software einstellen. Die entsprechende Schnittstelle ist auf der Gehäuseoberseite angebracht und so ohne jeden Eingriff in die Verdrahtung erreichbar. Der Anschluss ist gut geschützt hinter einer Klappe verborgen. Die FDT/DTM-Technologie trägt dazu bei, Prozesse transparenter zu gestalten. Dabei wird die Rahmenapplikation durch das Field Device Tool (FDT) gebildet, das herstellerübergreifend eine einheitliche Umgebung darstellt (z.B. Pactware). In dieser können dann herstellerspezifische „Gerätetreiber“, die DTMs (Device Type Manager), eingebunden werden. So vermeidet man das Installieren vieler verschiedener Tools, die je nach Hersteller in punkto Bedienung und Protokoll teilweise sehr stark variieren.

Die Vorteile kompakt

Kompakte, nur 6 mm schmale Bauform für dezentrale Anwendungen, Konfiguration per DIP-Schalter oder Konfigurations-Software (aufsetzend auf FDT/DTM), durchgängig sichere Trennung mit 2,5kV Prüfspannung gemäß EN 61140, hohe Mess- und Übertragungsgenauigkeit sowie durchgängig brückbar.

Dipl.-Phys. Martin Witzsch ist Leiter der Fachpresse bei der WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG in Minden.

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