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Eigensichere Zenerbarrieren der Serie MTL7700
Zenerbarrieren stehen seit vielen Jahren im Wettbewerb zu galvanischen Trennbausteinen.
Die Zenerbarriere konnte lange Zeit nicht die Forderungen an einfache Installation und
Verarbeitung der gängigen NAMUR-Signale erfüllen. Diese Nachteile hat MTL Instruments mit
der Einführung der Serie MTL7700 endgültig beseitigt. MTL7700 ist eine Zenerbarriere zur
Montage auf DIN-Schiene und verfügt über abnehmbare Anschlussklemmen. Technisch basiert die
Serie MTL7700auf der Serie MTL700, die sich vielen Jahren am Weltmarkt bewährt hat.
Die Leistungsfähigkeit dieser Zenerbarrieren erkennt man am einfachsten, wenn man die
typischen Applikationen der Chemie- und Verfahrenstechnik betrachtet. Der Schwerpunkt
dieser Betrachtung bilden die aktiven Barrieren. Aktiv bedeutet: der Funktionsumfang der
MTL7700 ist gegenüber den klassischer Zenerbarrien erweitert worden. Dieser erweiterte
Funktionsumfang wird in der nachfolgenden Betrachtung besonders deutlich.
Zunächst konzentrieren wir uns auf die binären Eingangssignale.
Typische Anwendungen sind Stellungsrückmeldungen von Armaturen oder Überwachungen, ob
ein Ereignis vorliegt (z.B. Füllstand, Kontaktmanometer...). Diese Signale werden entweder
als potentialfreier Kontakt, oder als NAMUR-Signal übertragen. Binäre Eingänge kommen in
großer Zahl in der Praxis vor, weil diese kostengünstig sind. Oftmals reicht es auch völlig
aus, Prozessgrößen auf Grenzbedingungen hin zu überwachen, weil nur ein Unter- oder
Überschreiten Reaktionen erfordern. Die Anforderungen an die Ex-Trenner sind einfach zu
definieren: diese sollten die verschiedenen Eingangsgrößen ohne zusätzliche
Signalaufbereitung verarbeiten können. Aufgrund der vielen binären Eingangsgrößen sollen
die zugehörigen Ex-Trennbausteine kompakte Abmessungen haben. Darüber hinaus ist bei diesen
Signalen auch eine hohe Schalthäufigkeit bis in den kHz-Bereich zu übertragen.
Die Anforderungen an binäre Ausgänge
unterscheiden sich von denen der Eingänge. Hier sind typische Applikationen die
Ansteuerung von Magnetventilen oder Signalgebern. Magnetventile steuern pneumatisch
wirkende Armaturen an. Zu den Signalgebern zählen Hupen, Lampen oder Blitzleuchten, welche
prozessnah installiert sind. Üblicherweise benötigen diese Ausgänge mehr Energie als die
Eingänge, weil die anzusteuernden Geräte in Zweileiter-Technik verdrahtet werden. Das
bedeutet: die anzusteuernden Geräte erhalten ihre zur Funktion notwendige Leistung direkt
aus der Zenerbarriere. Binäre Ausgänge werden in der Regel in geringerer Anzahl als
Eingänge benötigt. Dabei sind die Anforderungen an die Signaltrenner wie folgt definiert:
Zweileiter-Aktoren sollen direkt angesteuert werden können. Wichtig ist dabei, dass genügend
Energie (U, I) an den Ausgangsklemmen zur Verfügung gestellt wird, um eine repräsentative
Anzahl von Aktoren ansteuern zu können. Die Obergrenze für die zur Verfügung gestellte
Energie wird natürlich durch die Richtlinien der Eigensicherheit begrenzt.
Eine weitere wichtige Signalart bilden die analogen Signale. Zunächst soll die Gruppe der
analogen Eingänge betrachtet werden. Analoge Eingänge sind in der Regel
Stromsignale, die den Prozess-Istwert in Form eines 4...20 mA Signals übertragen. 4...20 mA
entsprechen also 0...100% Prozess-Istwert. Es spielt dabei keine Rolle, in welcher
physikalische Messgröße der Prozess-Istwert vorliegt. Typische Signale sind Druck,
Durchfluss und Füllstand. Lediglich Temperatursignale werden als Widerstandssignale oder
mV-Signale oft direkt übertragen.
Anloge Ausgangssignale sind typischerweise Signale für Regelgeräte. Dazu zählen
beispielsweise Regelarmaturen und Frequenzumrichter Auch hier wird die Stellgröße 0... 100%
als 4...20mA Stromsignal übertragen.
Die Serie MTL7700 hat eine einheitliche Gehäuseform. Die Barrieren sind für die
DIN-Schienen-Montage (35 mm DIN-Schiene) bestimmt. Alle Geräte haben einheitliche
Gehäuseabmessungen von 90x104 mm. Das Anreihmaß je Gehäuse ist einheitlich 12,6 mm.
Deshalb benötigen die zweikanaligen Versionen nur einen Montageraum von 6,3 mm je Kanal.
Die Funktionserde wird automatisch nach Aufschnappen der Barriere auf der DIN-Schiene
sichergestellt. Die Anschlussklemmen an den Zenerbarrieren sind abnehmbar und für
Kabelquerschnitte bis 2,5 mm² geeignet. Dadurch ist sichergestellt, dass der Austausch
einer einzelnen Barriere ohne Lösen der Feldverkabelung geschieht. Auf der Gehäuseoberseite
befindet sich noch zusätzlich Raum für die Messstellenbezeichnung. Die Hilfsenergie für
die aktiven Barrieren wird über einen Power-Bus von Barriere zu Barriere übertragen.
Dieser Power-Bus befindet sich ebenfalls auf der Gehäuseoberseite. Durch diesen Power-Bus
entfällt das sonst notwendige "Brücken" der Hilfsenergie von Gerät zu Gerät.
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