Elektronische Überwachungsanlage mit Zeitbausteinen Vor Naturgefahren warnen – das A und O ist hier Zuverlässigkeit

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Messsensoren zur Erkennung und Frühwarnung vor Naturgefahren müssen unter extremen Witterungsbedingungen besonders zuverlässig und ausfallsicher sein. Geopraevent setzt daher steckbare Zeitbausteine von Phoenix Contact ein.

Relais gelten als universelle und robuste Geräte, die millionenfach in der Industrie genutzt werden. Im Zuge der Digitalisierung wird diesen wichtigen Schnittstellen zwischen Steuerung und Anlage allerdings häufig kein hoher Stellenwert beigemessen. Darüber hinaus scheinen sie wenig innovativ zu sein. Dabei darf jedoch nicht vergessen werden, dass die Relais unverzichtbare Aufgaben erfüllen, beispielsweise das Anpassen sowie das galvanische Trennen und Vervielfachen von Signalen. Oft verwendet werden ebenfalls unterschiedliche Zeitsignale, die sich mit Relais realisieren lassen.

Neben eigenständigen multifunktionalen Zeitrelais bietet Phoenix Contact in der Produktfamilie Rifline Complete auch einen steckbaren Zeitbaustein an, mit dem sich ein herkömmliches RIF-1-Koppelrelaismodul ganz ohne Werkzeug in wenigen Sekunden zu einem Zeitrelais umwandeln lässt.

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Durch den Einsatz des Zeitbausteins werden wesentliche Funktionen in den Schaltschränken der Messsysteme redundant abgesichert, um für einen einwandfreien Betrieb der Sensoren und Messtechnologie zu sorgen. Aus diesem Grund haben sich die Verantwortlichen der in Zürich ansässigen Geopraevent AG für die steckbaren Zeitbausteine entschieden.

Automatische Alarmierung vor Naturgefahren

Die Geopraevent AG, die 2013 gemeinsam von Lorenz Meier und der Geotest AG gegründet wurde, gehört seit dem 2020 zu Hexagon AB. Bei dem schwedischen Messtechnik- und Softwarekonzern handelt es sich um einen globalen Marktführer im Bereich Sensoren, Software und autonome Lösungen. In diesem Kontext entwickelt, installiert und betreibt Geopraevent Alarm- und Warnanlagen für Naturgefahren. Darunter sind Felsstürze, Murgänge, Flutwellen, Hochwasser, Eis- und Schneelawinen sowie Gletscherseen zu verstehen, welche die Verkehrsachsen sowie besiedelte oder touristisch genutzte Gebiete bedrohen.

In diesem Umfeld werden meist elektronische Überwachungsanlagen ergänzend zu oder anstelle von baulichen Maßnahmen verwendet – bei häufig niedrigeren Kosten und geringeren Eingriffen in die Natur. Außerdem lassen sich elektronische Lösungen schnell montieren, flexibel einsetzen und jederzeit an neue Anforderungen anpassen.

Geopraevent fokussiert sich hier auf kundenspezifische Lösungen. Entsprechende Hard- und Softwareentwicklungen sowie Adaptionen werden im eigenen Unternehmen durchgeführt, sodass sich Projekte standortspezifisch und kurzfristig umsetzen lassen.

Seit 2013 sind 250 Projekte realisiert worden. Derzeit betreibt der Überwachungsspezialist mehr als 150 aktive Messanlagen, viele davon im hochalpinen Gelände. Die Anlagen sind kontinuierlich mit den eigenen Servern verbunden, welche die korrekte Funktion kontrollieren und stets aktuelle Messdaten auf einem Online-Datenportal zur Verfügung stellen. Die Sensoren können die verschiedenen Naturgefahren erkennen, Algorithmen werten ihre Daten aus und visualisieren sie dann auf dem Portal. Bei einem Ereignis findet die Alarmierung automatisch statt. Die betroffenen Personen werden informiert sowie die jeweiligen Straßen und Eisenbahnlinien innerhalb von Sekunden gesperrt.

Redundante Absicherung wesentlicher Funktionen

Damit eine einwandfreie Funktion der Überwachungssysteme sichergestellt ist, sind einige Herausforderungen zu meistern. Eine Schwierigkeit ergibt sich aus der Kommunikation zwischen der Überwachungsanlage und den Servern. Aufgrund der extremen und unzugänglichen Einsatzgebiete sind die Systeme in einigen Fällen nur per Mobilfunk-Router erreichbar. Die Alarmierung erfolgt immer vor Ort und über eigens dafür vorgesehene Kommunikationskanäle. Kommt es beim Betrieb des Routers zu Störungen oder einem Verbindungsausfall, ist es oftmals unmöglich, die korrekte Funktion des Geräts durch ein Zurücksetzen wiederherzustellen. Muss der Router nun in seine Ausgangslage überführt werden, wird dies durch eine Kleinsteuerung detektiert, die die Versorgungsspannung des Routers deaktiviert.

Gelingt es der Kleinsteuerung nicht, den Router zurückzusetzen, schaltet ein auf ein RIF-1-Koppelrelaismodul gesteckter Zeitbaustein die Spannung parallel ab. Auf diese Weise wird eine Redundanz umgesetzt, die den Router auf zwei unterschiedliche Arten zurücksetzen kann.

Wie bereits erwähnt, erweitert das multifunktionale, steckbare Zeitmodul das Relaismodul zu einem Zeitrelais. Das Zeitmodul lässt sich auf die Relaissockel in den Ausprägungen RIF-1 bis RIF-4 aufstecken. Über einen DIP-Schalter wählt der Nutzer aus drei Zeitfunktionen (einschaltverzögert, einschaltwischend, Taktgeber) sowie vier Zeitbereichen aus. Die zeitliche Feineinstellung erfolgt über ein Potentiometer. Betrieben werden können die Relais mit einer Eingangsspannung von 12 respektive 24 V AC/DC.

Einfache Erweiterung durch steckbare Module

Eine weitere wichtige Aufgabe, bei welcher der Zeitbaustein genutzt wird, besteht in der durch die extremen Temperaturen erforderlichen Schaltschrankbeheizung. Auch hier regelt eine Steuerung den Heizbetrieb. Wegen des Schaltens der Intervalle Ein/Aus hält sich die Temperatur im Schrank auf einem konstanten Niveau.

Lässt sich die Heizung im Fehlerfall nicht durch die Steuerung deaktivieren, übernimmt das parallel geschaltete RIF-1-Koppelrelais mit integriertem Zeitbaustein diese Funktion und schützt die Anlage folglich vor einer Überhitzung und der damit einhergehenden Fehlfunktion. Das spart eine aufwendige und zeitintensive Instandhaltungsmaßnahme und sorgt für einen reibungslosen Betrieb des Überwachungssystems.

Relaismodule der Produktfamilie Rifline

Die genannten Relaismodule bieten die typischen Merkmale der Produktfamilie Rifline. Sie sind beispielsweise sowohl mit dem bewährten Schraubanschluss ebenso wie der Push-in-Schnellanschlusstechnik erhältlich. Letztere erlaubt das werkzeuglose Stecken massiver und flexibler Leiter mit Aderendhülse – und das schon ab einem Anschlussquerschnitt von 0,14 mm².

Ferner trägt das steckbare Brückensystem zur Reduzierung von Kosten bei. Im Vergleich zu konventionellen Drahtbrücken sinkt der Verdrahtungsaufwand deutlich und ermöglicht somit eine einfache und effiziente Potentialverteilung. Durch die steckbaren Module lässt sich das jeweilige System problemlos und schnell erweitern, etwa um eine Zeitfunktion. Die Realisierung einer Schutzbeschaltung ist ebenfalls denkbar.

Die aufgeführten Aspekte haben die Verantwortlichen bei Geopraevent davon überzeugt, die Produktfamilie Rifline Complete in ihren Überwachungssystemen zu verwenden. Diese findet zudem in vielen weiteren industriellen Bereichen Anwendung. (in)

* Daniel Rodemeier, Produktmanager im Produktmarketing Interface Components, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont

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