Noch viele Aufgaben zu bewältigen

Ralf Both von Bartec

André Fritsch von Stahl

Rolf Hafner von Hima

Michael Kessler von Pepperl + Fuchs

Ryan Kromhout von Turck

Die wachsende Zahl von Automatisierungskomponenten im Ex-geschützten Bereich erfordert zunehmend höhere Leistungen. Mit Dynamic Arc Recognition and Termination (Dart) soll deshalb eine Leistungserweiterung eigensicherer Stromkreise von 2 auf bis zu 50 W möglich sein. Die Technologie, die schon früh als offener Ansatz diskutiert wurde, soll als Power-i innerhalb einer Arbeitsgruppe unter Federführung der Physikalisch Technischen Bundeanstalt PTB weiterentwickelt und ihre Standardsierung vorangetrieben werden. Welche Vorteile sie bietet und ob sie sich als universelle Lösung für die Aufgaben in Ex-geschützen Bereichen anbietet, dazu äußern sich fünf Experten im aktuellen Trendinterview.

elektro Automation: Dart bzw. Power-i ist angetreten, eine Leistungserweiterung eigensicherer Stromkreise von 2 auf bis zu 50 W zu ermöglichen. Für welche Applikationen eignet sich die Technologie und gibt es alternative Lösungen?

Both: Dart bzw. Power-i eignet sich für Ex-Betriebsmittel mit erhöhtem Leistungsbedarf, die bisher durch andere, typischerweise aufwändigere oder weniger flexible Zündschutzarten wie Erhöhte Sicherheit, Sand-, Verguss- oder Ölkapselung, Druckfeste Kapselung oder Überdruckkapselung realisiert werden mussten. Beispiele hierfür sind unter anderem Industrie-PCs, Stellantriebe oder Analysegeräte. Allerdings gibt es auch alternative Lösungen: Bartec hat mit dem Remote-I/O-System Antares bereits ein vergleichbares System mit ähnlich hoher Leistungsdichte von mehreren 10 W entwickelt, wobei dort jedoch die Ausbreitungsmöglichkeiten auf einige Meter begrenzt sind. Die Möglichkeiten mit Dart bzw. Power-i könnten die Ausdehnung solcher Systeme entscheidend erweitern.

Fritsch: Dart bzw. Power-i bietet sich insbesondere für Applikationen und Geräte an, die auf der einen Seite eine hohe Leistung benötigen, auf der anderen Seite aber ein in sich geschlossenes System darstellen, da der mögliche Einfluss von Fremdkomponenten zu wesentlich komplexeren Betrachtungen führt. Hier sind portable oder mobile Systems wie LED-Handleuchten recht interessant. Auch für Gerätschaften, die häufig im Betrieb getrennt werden müssen, könnte die Technologie sinnvoll eingesetzt werden, wobei es hier z.B. mit speziellen Ex-Steckverbindern auch alternative Möglichkeiten gibt.

Kessler: Dart eignet sich für alle Anwendungen, in denen es im Betrieb und bei der Instandhaltung wichtig und sinnvoll ist, im laufenden Betrieb arbeiten zu dürfen. Mögliche Applikationen sind beispielsweise Feldbus, Analysegeräte, Durchflussmessung, Feuer- und Gasdetektoren, Waagen sowie PCs und Bedienterminals aber auch Ventilsteuerungen, optische und akustische Meldesysteme sowie Beleuchtungen. Im Bereich Explosionsschutz werden mit Hilfe anderer Schutzarten schon heute hohe Energien übertragen. Der Aufwand, der hierfür betrieben werden muss, ist jedoch beachtlich.

Kromhout: Die Technologie eignet sich theoretisch für das direkte Steuern von Stellungsreglern oder Antrieben, die einen erhöhten Strombedarf haben. Momentan konzentriert man sich allerdings zunächst auf Kleinleistungsapplikationen. Die angestrebte Leistung von 50 W steht noch nicht im Fokus der ersten Standardisierung; auch bedingt durch die erforderliche hohe Ex-Spannung, die dann nicht mehr der Vorschrift für Schutzkleinspannungen genügen würde. Hier muss noch eine Lösung gefunden werden.

elektro Automation: Die Technologie erfordert zusätzliche elektronische Komponenten. Erlaubt sie trotz des höheren Aufwands Kosteneinsparungen?

Both: Sicherlich entstehen für die erforder-liche Elektronik Zusatzkosten, die aber durch die Vereinfachung im Service und Betrieb kompensiert werden, da die Technologie es erlaubt, die Anlagen zur Wartung oder dem Wechsel von Betriebsmitteln in Betrieb zu lassen. Dies bietet vor allem in der Prozessindustrie große Vorteile hinsichtlich Kosteneinsparungen.

Fritsch: Das hängt stark von der jeweiligen Anwendung ab. Sicher werden vergleichbare Geräte teurer sein, als „normale" Ex-i-Geräte. Daher ist ein Vorteil insbesondere bei Anwendungen zu finden, in denen die klassische Eigensicherheit wegen der erforderlichen Energiemenge nicht genutzt werden kann und Alternativlösungen mit anderen Zündschutzarten wie druckfeste Kapselung Ex d oder Überdruckkapselung Ex p aus praktischen Gründen nicht sinnvoll einsetzbar sind. Die mögliche Kosteneinsparung muss jeder Anwender aus seinen Anlagen- bzw. Systemlaufzeiten und den entsprechenden Ausfallhäufigkeiten und Wartungszyklen ermitteln.

Hafner: Die Verlegung eigensicherer Leitungen erfordert weniger Aufwand, was sich positiv auf die Installationskosten auswirkt. Wartungskosten können ebenfalls eingespart werden, da nicht auf eine gasfreie Atmosphäre zu achten ist. Die Technologie eröffnet ganz neue Anwendungsmöglichkeiten, die zu weiteren Einsparungen führen könnten. Ob diese Kosteneinsparungen die Mehrkosten für Dart-fähige Produkte kompensieren, wird vom jeweiligen Einzelfall abhängen.

Kessler: Der Aufwand ist aus Sicht des Anwenders zu betrachten. Also muss der Aufwand geringer sein, wenn sich Kosteneinsparungen ergeben sollen. Dies ist in der Regel durch eine Reduzierung von Material und Kosten in Sachen Aufbau und Wartung der Installationstechnik der Fall. Das Stichwort hier lautet: Erhöhte Sicherheit, die neben aufwändigerer Verlegung im Ex-Bereich eine jährliche Überprüfung erfordert. Wichtiger aber in diesem Kontext ist, dass Dart Anwendungsfälle ermöglicht, in denen der Wegfall der Heißarbeitserlaubnis eine erhebliche Arbeitserleichterung darstellt. Es ermöglicht einen einfacheren Umgang mit der Installation und reduziert damit die Anzahl möglicher Fehlerquellen. Selbst wenn man ausschließlich die Implementierung der Geräte betrachtet, wird Dart in vielen Fällen einen geringeren Aufwand bedeuten, weil durch den Einsatz auf teure Explosionsschutzarten wie druckfeste Kapselung oder Vergusskapselung verzichtet werden kann.

Kromhout: Dart ist zwar für bestimmte Anwendungsfälle eine elegante Lösung, ob sie aber auch Kosteneinsparungen für den Anwender mit sich bringt, ist derzeit noch nicht abzusehen. Die ersten Pilotinstalla- tionen werden auf diese Frage zu gegebener Zeit wohl eine Antwort liefern.

elektro Automation: Unter Federführung der PTB arbeiten mehrere Unternehmen an der Weiterentwicklung. Ist die Standardisierung von Technologie und evtl. nötiger Prüfverfahren weit genug voran geschritten oder wurden wichtige Aspekte bisher nicht berücksichtigt?

Both: Bartec ist aktives Mitglied dieses Arbeitskreises zur Weiterentwicklung mit dem Ziel, die Standardisierung entscheidend nach vorne zu bringen. Neue Technologien erfordern neue Prüfverfahren, die definiert und international anerkannt werden müssen. Dabei sind sicherlich noch viele Aufgaben zu bewältigen, die Weichen sind jedoch bereits gestellt.

Fritsch: Aufgrund der komplexen neuen Technologie in Zusammenhang mit dem sehr sensiblen Thema Explosionsschutz sind sehr gründliche und ausführliche Untersuchungen notwendig. Die Erfahrung zeigt, dass nie alle Aspekte von Anfang an berücksichtigt werden und häufig erst praktische Erfahrungen beim Einsatz zu ergänzenden Betrachtungen, Prüfungen und Festlegungen führen. Die Richtlinien und Normenreihen des Explosionsschutzes sind nicht ohne Grund über Jahrzehnte hinweg weiterentwickelt und verändert worden. Dass eine neue Technologie vom Start weg bereits perfekt konzipiert und umsetzbar ist, ist eher unwahrscheinlich. Wichtig ist, dass neben den theoretischen Betrachtungen auch praktische Untersuchungen und Erfahrungswerte in die Standardisierung einfließen.

Hafner: Eine Zulassung im Atex-Raum ist jetzt schon möglich. Eine Anpassung der Normen ist also nicht erforderlich. Mittelfristig ist es allerdings notwendig, dass die IEC 60079 11 ergänzt wird, denn nur so wird es möglich sein, auch außerhalb des Atex-Raumes Dart-Produkte einfacher zu vermarkten.

Kessler: Dart-Geräte können schon heute eine Atex-Zulassung erhalten. Daran arbeiten wir konkret. Da die Technologie völlig neue Anwendungen erschließt, besteht noch Bedarf an der Standardisierung der Zusammenschaltung von Geräten. Außerdem muss Dart noch in der internationalen Normung für den Explosionsschutz verankert werden, um eine globale Akzeptanz sicherzustellen. Die Arbeitsgruppe um die PTB klärt exakt diese Aufgabenstellungen und sorgt insbesondere dafür, dass der Umgang mit Dart sogar noch einfacher ist als mit der heutigen Eigensicherheit. Aus den Erfahrungen im Explosionsschutz für den Feldbus haben Hersteller und Anwender gelernt, und die PTB hat Fisco entwickelt. Bei Fisco ist der Nachweis der Eigensicherheit darauf beschränkt, bestimmte Grenzwerte für Kabellängen einzuhalten und die Fisco -Konformität von allen verwendeten Komponenten zu dokumentieren. Rechnungen entfallen vollständig. Aus dieser Idee ist Dart geboren. In der Anfangszeit diskutierten Pepperl+Fuchs und seine Entwicklungspartner das heutige Dart unter dem Stichwort Fisco II.

Kromhout: Die Standardisierung der Dart-Technologie ist national einigermaßen vorangeschritten, auf internationaler Ebene muss aber mehr passieren, damit sie sich als Standard etablieren kann. Die Teilnehmer des Power-i-Arbeitskreises bemühen sich zwar intensiv, doch eine internationale Standardisierung ist zurzeit noch Zukunftsmusik. Hier wäre es sicher hilfreich, würden weitere nationale Stellen die internationale Standardisierung unterstützen. Zudem hapert es zurzeit noch an einem marktfähigen Modell. Letztendlich hängt der Erfolg eines neuen Standards immer von dessen Wirtschaftlichkeit ab, und die ist aktuell aus unserer Sicht noch nicht gegeben.

elektro Automation: Sehen Sie diese Technologie als kommenden Standard, werden Sie die Bemühungen unterstützen und entsprechende Produkte und Lösungen anbieten?

Both: Über die Qualifizierung dieser Technologie als kommender Standard werden wohl die Kunden entscheiden. Bartec unterstützt die Bemühungen als engagiertes Mitglied im Normenarbeitskreis für Eigensicherheit im Explosionsschutz DKE AK 241.014 sowie durch die aktive Mitarbeit im Arbeitskreis „Power-i" der PTB.

Fritsch: Die Dart- bzw. Power-i-Technologie ist mit Sicherheit eine interessante Ergänzung der bisherigen Zündschutzarten und wird einen festen Platz neben diesen finden. Aus diesem Grund ist R. Stahl bei Dart und Power-i aktiv tätig und unterstützt die Weiterentwicklung und Standardisierung auch als Mitglied in nahezu allen nationalen und internationalen Normungsgremien des Explosionsschutzes. Wir erarbeiten derzeit auch entsprechende neue Produktkonzepte. Hier steht aber eindeutig die sinnvolle und effektive Lösung der Kundenanforderungen und -probleme im Vordergrund, und nicht der Einsatz einer Technologie um der Technologie Willen.

Hafner: Wir sehen in dieser Technologie durchaus einen zukünftigen Standard. Abhängig davon sind Entwicklungen in dieser Richtung in unserem Hause denkbar.

Kessler: In jedem Fall: Dart ist eine weitere sinnvolle Alternative zur Lösung von Aufgaben rund um die Installationstechnik im explosionsgefährdeten Bereich. Wie jede andere erfolgreiche Technologie wird sich auch Dart erst in der Praxis bewähren und zeigen, dass es tatsächlich die Arbeit vereinfacht. Pepperl + Fuchs bringt im Rahmen der Field-Connex-Reihe Komponenten mit Dart für eine vollständig eigensichere Feldbusinfrastruktur heraus. Der eigensichere High-Power-Trunk ermöglicht lange Kabelwege, ohne dabei auf die aufwändigere Verlegung der Hauptleitung angewiesen zu sein. Besonderen Wert legen wir dabei auf den Bestandsschutz: Alle existierenden Entity-konformen Feldgeräte können an einem Dart-Feldbussegment betrieben werden. Dabei gestaltet sich der Nachweis der Eigensicherheit genau so einfach wie bei Fisco. Im Bereich Dart-Stromversorgungen arbeiten wir eng mit anderen Herstellern zusammen. Oftmals werden unsere Produkte hier nicht sichtbar, da sie als Teil in eine Komplettlösung integriert sind. Wir stehen jedem Gerätehersteller mit unserem Know-how zur Verfügung, um eigensichere Produkte und Lösungen zu entwickeln.

Kromhout: Dart ist zweifellos eine interessante Technik mit viel Potenzial, das noch herausgearbeitet werden kann. Bei jedem Engagement in offene Standards steht für Turck aber immer die Frage im Vordergrund, wie wirtschaftlich der Standard für den Anwender ist. Derzeit unterstützt Turck die Dart-Technologie noch nicht, da das Thema Wirtschaftlichkeit beim aktuellen Stand aus unserer Sicht noch nicht ausreichend berücksichtigt wurde. Wir werden aber die Weiterentwicklung verfolgen und bei entsprechenden Erweiterungen ein mögliches Engagement erneut überprüfen.