Flexible Stromverteilung

Die Energieversorgung mit der Steuerspannung DC 24 V von industriellen Anlagen der Prozessindustrie hat sich grundlegend gewandelt. Das führt zu neuen Herausforderungen für die Betreiber. Mit intelligenten Stromverteilungssystemen, wie dem REX-System von E-T-A, lassen sich diese sehr sicher und effizient bewältigen. 

Früher dominierten zentralisierte Strukturen mit großen Schaltschränken, die außerhalb kritischer Bereiche installiert waren. Inzwischen entwickelt sich die Industrie zunehmend in Richtung dezentraler Versorgungskonzepte. Elektrische Automatisierungskomponenten werden näher an den Verbrauchern installiert. Dadurch reduziert sich der Bedarf an langen Zuleitungen deutlich und die Reaktionsgeschwindigkeiten erhöht sich. Gleichzeitig entstehen durch den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen neue Herausforderungen.  

Diese Entwicklung ist eng mit den steigenden Anforderungen an Flexibilität, Effizienz und Reaktionsgeschwindigkeit moderner Produktionssysteme verbunden. Dezentrale Lösungen verbessern die Transparenz der Prozesse, verkürzen die Leitungswege und reduzieren den Installationsaufwand. Gleichzeitig steigt dadurch jedoch die Notwendigkeit, elektrische Betriebsmittel sicher in Umgebungen einzusetzen, in denen potenziell explosionsfähige Atmosphären auftreten können. 

Sicherheit in Ex-Bereichen  

Im Gegensatz zu den Sensoren und Aktoren wurden Schaltschränke traditionell außerhalb explosionsgefährdeter Zonen installiert. Das führte zu langen Leitungswegen und dadurch zu höheren Kosten sowie zu Signalverzögerungen und einer erhöhten Störanfälligkeit. 

Durch die zunehmende Digitalisierung werden Schaltschränke und Verteilerlösungen heute vermehrt direkt in der Nähe der Anwendung installiert, häufig auch in ATEX-Zone 2. Dabei steigt die Komplexität bei der Auswahl geeigneter elektrischer Komponenten. Diese müssen den spezifischen Anforderungen explosionsgefährdeter Umgebungen entsprechen. 

In explosionsgefährdeten Bereichen können brennbare Gase, Dämpfe oder Stäube auftreten, die bei entsprechender Konzentration eine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Bereits die kleinste Zündquelle, wie ein elektrischer Funke oder eine heiße Oberfläche, kann ausreichen, um eine Explosion auszulösen. Daher unterliegt der Einsatz elektrischer Betriebsmittel in diesen Bereichen strengen gesetzlichen Vorgaben und Normen, insbesondere der ATEX-Richtlinie der Europäischen Union. 

Eine klassische Schutzmaßnahme ist die Kapselung potenzieller Zündquellen, beispielsweise durch druckfeste Gehäuse bei den elektrischen Geräten. Diese Lösungen sind jedoch häufig kostenintensiv und technisch aufwendig. Daher setzt sich zunehmend ein präventiver Ansatz durch: die gezielte Vermeidung von Zündquellen durch intelligente elektrische Schutzsysteme. 

Ein Beispiel für einen derartigen Ansatz sind die elektronischen Sicherungsautomaten und Komponenten des REX-Systems von E-T-A. Die Elektronik überwacht kontinuierlich den aktuellen Stromfluss durch den Sicherungsautomaten. Tritt eine Überlast oder Kurzschluss auf, erfolgt eine schnelle und gezielte elektronische Abschaltung des betroffenen Stromkreises.  

Dadurch wird das Entstehen potenziell zündfähiger Energie verhindert. Der Sicherungsautomat REX22D erfüllt die relevanten Anforderungen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 2 und ist gemäß ATEX-Richtlinie zertifiziert.  

Modular verteilen 

Der REX22D ist Bestandteil des modular aufgebauten REX-Systems von E-T-A, das eine flexible und skalierbare Stromverteilung im DC-24-V-Bereich ermöglicht. Das System kann sowohl als Stand-alone-Lösung mit Sammelmeldungen als auch als intelligentes System mit Anbindung an industrielle Bussysteme eingesetzt werden. Diesem System ist das Schaltnetzteil PFA10-T vorgeschaltet, welches ebenfalls für den explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 2 zugelassen ist.  

Das Schaltnetzteil wird direkt mit dem Einspeisemodul verbunden und stellt Ströme von bis zu 40 A bereit. Die interne Stromverteilung des REX-Systems erfolgt über einen Rückwandbügel, wodurch die Module ohne zusätzliche Verdrahtung miteinander verbunden sind. Das reduziert den Installationsaufwand erheblich und ermöglicht eine kompakte Bauweise.  

Diese Verbindungstechnik ermöglicht eine flexible Kombination der verschiedenen Sicherungsautomaten und Verteilmodule. Das System lässt sich exakt an die Anforderungen der jeweiligen Applikation anpassen. Ein- und zweikanalige Module sowie Varianten mit festen oder einstellbaren Nennströmen bieten ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit.  

Der Sicherungsautomat REX22D deckt einen Nennstrombereich von 1 bis 20 A ab und ist sowohl in festen als auch in einstellbaren Ausführungen verfügbar. Die Parametrierung erfolgt direkt am Gerät oder komfortabel über eine Busschnittstelle. Dies ermöglicht eine schnelle Anpassung an sich verändernde Anlagenkonfigurationen. 

Eine integrierte LED-Anzeige informiert über den aktuellen Status des Kanals. Grün signalisiert einen störungsfreien Betrieb, orange weist auf eine Grenzwertüberschreitung hin und rot zeigt eine Auslösung im Fehlerfall an. Diese klare Visualisierung erleichtert Wartung und Diagnose erheblich. 

Die aktive Strombegrenzung ist ein zusätzlicher Schutz für die gesamte DC 24 V-Stromverteilung. Sie verhindert eine Überlastung des Netzteils durch die selektive Abschaltung des betroffenen Stromkreises. Diese Selektivität ist ein entscheidender Vorteil gegenüber klassischen Absicherungskonzepten. 

Moderne Stromverteilungssysteme zeichnen sich durch ihre Kommunikationsfähigkeit aus. Das REX-System lässt sich über den Buscontroller CPC12 in verschiedene industrielle Netzwerke integrieren, darunter Profinet, EtherCAT, Ethernet/IP und Modbus TCP. Alternativ stehen mit dem Einspeisemodul EM12D Schnittstellen wie IO-Link und Modbus RTU zur Verfügung. 

Die kontinuierliche Übertragung von Status- und Stromwerten ermöglicht eine umfassende Überwachung der gesamten Stromverteilung. Zusätzlich werden bei auftretenden Störungen detaillierte Diagnoseinformationen, wie z. B. Auslösegrund und Auslösezähler, bereitgestellt. Diese Daten können gezielt ausgewertet werden, um Wartungsmaßnahmen zu optimieren und Stillstandzeiten zu minimieren. Ein integrierter Webserver erleichtert den Zugriff auf Systeminformationen und ermöglicht eine schnelle Inbetriebnahme der Anlage. 

Zukunftssichere Lösungen 

Mit der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung industrieller Prozesse gewinnen intelligente Stromverteilungssysteme weiter an Bedeutung. Das REX-System bietet durch seinen modularen Aufbau, die hohe Flexibilität und die umfassenden Kommunikationsmöglichkeiten eine zukunftssichere Lösung für anspruchsvolle Anwendungen, besonders in explosionsgefährdeten Bereichen. 

Die Kombination aus elektronischer Absicherung, kompakter Bauweise und umfassender Diagnosefähigkeit ermöglicht nicht nur eine sichere, sondern auch eine wirtschaftliche Umsetzung dezentraler Versorgungskonzepte. Anwender profitieren von einer höheren Anlagenverfügbarkeit, reduzierten Installationskosten und einer verbesserten Transparenz ihrer Prozesse. 

Damit stellt das REX-System von E-T-A eine leistungsfähige Grundlage für die Energieverteilung in modernen Industrieanlagen dar und unterstützt den Wandel hin zu flexiblen, sicheren und effizienten Produktionsstrukturen. 

Autor: Thomas Kramer, Business Development Manager bei E-T-A 

Bilder: E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH