Wireless-Technik und Ex-Schutz in der Prozessautomation

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Einige Einschränkungen und Schwachpunkte müssen jedoch berücksichtigt werden. So steht GPRS zum Beispiel noch nicht weltweit flächendeckend zur Verfügung. In einigen Ländern, etwa Japan und Südkorea, ist eine Versorgung auch nicht zu erwarten, da die dortigen Mobilfunknetze nicht den GSM-Standard verwenden. Außerdem liegt die GPRS-Bandbreite mit netto 50 kBit/s um Größenordnungen unter der Geschwindigkeit in einem WLAN. Die weitere weltweite Verbreitung und eine deutliche Erhöhung der Bandbreite wird erst im Zuge des UMTS-Ausbaus erreicht. Darüber hinaus fallen beim GPRS-Datentransfer für jeden Netzteilnehmer Übertragungskosten an, die derzeit meist zwischen zehn und 30 Euro monatlich betragen. Immerhin sind diese Kosten in den letzten Jahren deutlich gesunken, so dass sich in mehr und mehr Fällen der Einsatz von GPRS rechtfertigen lässt. Schließlich allerdings müssen GPRS-Modems für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich auch so konstruiert sein, dass sie sicheren Zündschutz gewährleisten. Für die Zone 1 sind dazu beispielsweise Ausführungen erhältlich, deren GSM-Antenne über eine Ex i-Schnittstelle angeschlossen ist. Für die SIM-Mobilfunkkarte sind sie mit einem ebenfalls eigensicheren Ex i-Aufnehmer ausgestattet.

Standards und Vorschriften für den Wireless-Betrieb im Ex-Bereich

Abgestrahlte Funksignale, die auf metallische Objekte treffen oder in unzureichend EMV-geschützte elektronische Schaltungen induziert werden, können dort prinzipiell zu Erwärmung und Funkenbildung führen. Aufgrund dieser Gefahr begrenzt die IEC 60079-0 2008 bzw. die kommende EN 60079-0 für kontinuierliche Hochfrequenzquellen die maximal zulässige Sendeleistung in drahtlosen Netzen, wenn diese in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben werden.

Ob der Installationsort eines Netzteilnehmers in Zone 0, 1 oder 2 liegt, bleibt für den zulässigen Grenzwert außer Betracht. Er liegt zwischen seechs Watt und – bei einer Atmosphäre mit explosionsgefährdeten Gasen der Gruppe IIC, wie zum Beispiel Wasserstoff oder Acetylen – zwei Watt abgestrahlter Leistung. Von Funkgeräten nach dem WLAN-Standard werden beide Werte aber zumindest im Regelbetrieb deutlich unterschritten. Besonders bei der Installation von WLAN fordert die IT-Abteilung den Einsatz von bereits im Nicht-Ex-Bereich eingesetzten WLAN-Geräten.

Für die meisten marktgängigen Funkkomponenten liegt allerdings keine Zulassung für die Installation in Zone 1 vor. Einen üblichen Ausweg stellt der Einbau konventioneller Funktechnik ohne Zulassung in Gehäuse dar, die der Zündschutzart Ex d (Druckfeste Kapselung) oder vergleichbaren Zündschutzarten entsprechen. Solche gekapselten Gehäuse aber bestehen meist aus Metall, das die elektromagnetische Strahlung einer innen angebrachten Antenne stark abschirmen würde. Für die deshalb überwiegend eingesetzten externen Antennen wiederum war bislang eine ATEX-gerechte Ausführung Pflicht. Oft wurde diese in Form von Konstruktionen in der Zündschutzart Ex e (erhöhte Sicherheit) implementiert. Erst in Zukunft wird es voraussichtlich spezielle Antennendurchführungen geben, die dank Schutzart Ex ib (Eigensicher) die gefahrlose Verwendung einer beliebigen Standardantenne am Wireless-Gerät möglich machen.

Ex-Schutz-Know-how für Wireless-Systeme

Drahtlose Kommunikationsnetze sorgen in der Prozessautomation für hohe Flexibilität. Bei Anlagen mit explosionsgeschützten Bereichen erfordert ihr Einsatz allerdings eine sichere Auslegung der Technik. Nicht nur das Spektrum verfügbarer Komponenten in geeigneten Schutzarten ändert sich jedoch laufend. Auch können durch neue Lösungsansätze alte Einschränkungen entfallen – demnächst etwa die Notwendigkeit ATEX-zertifizierter Antennen. Zudem sind die in Frage kommenden Funktechnologien in der Prozessindustrie weiter im Umbruch. Zur Planung und applikationsspezifischen Abstimmung von Wireless-Netzen für Ex-Anlagen empfiehlt es sich deshalb, den Rat spezialisierter Anbieter zu suchen. Anwender erhalten so die beste Gewähr dafür, eine Lösung auf dem jeweils aktuellen Stand und mit maximalem Komfort und Nutzen zu bekommen.

Halle 10.2, Stand K25-N28

Stephan Schultz, Produktmanager Isolators and Wireless, R. Stahl, Waldenburg

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