In der Pharmaindustrie sind die Konstruktion der Stromverteilung und die Absicherung der Verbraucher mit besonderen Herausforderungen verbunden. Im Vordergrund steht die Sicherstellung eines stabilen Prozesses. Die 24-V(DC)-Absicherung ist dabei ein elementarer Bestandteil. Das Absicherungskonzept muss auch bei langen Leitungen sowohl bei Kurzschlüssen in den Zuleitungen als auch bei Überlastereignissen eine sichere Stromversorgung der Verbraucher gewährleisten.
Die standardmäßig verwendeten Sicherungsautomaten für die Absicherung der unterschiedlichen Verbraucher in der Prozessindustrie verfügen meist nur über einen einzelnen Signalkontakt. Diesen kann das Steuerungssystem auswerten. Allerdings gibt es nur die elementare Information, ob der Sicherungsautomat ausgelöst hat oder nicht. Kommt es in der Anlage zu Fehlentwicklungen, so sind diese nicht zu erkennen. Erst im Fehlerfall löst der Sicherungsautomat aus und führt dadurch zu Anlagenstillständen und Unterbrechungen. An diesem Punkt setzt das Controlplex-System CPC20 von E-T-A an. Es erfasst den aktuellen Strom jedes elektronischen Sicherungsautomaten ESX60D und überträgt ihn an den Buscontroller CPC20. Von dort gehen die Daten weiter an die übergeordneten Steuerungssysteme. Dies erfolgt über die Schnittstellen Profinet, MQTT und OPC UA. Als Stromverteilungssystem dient das Modul 18plus. Es lässt sich durch seinen modularen Aufbau perfekt an die Anforderungen der Anlage anpassen.
Probleme mit langen Leitungen
In der Prozessindustrie sind die Leitungslängen aufgrund der Ausdehnung der Anlagen oftmals sehr lang. Leitungslängen von 100 m sind hier keine Seltenheit. Dies hat selbstverständlich Einfluss auf das Absicherungskonzept. Bei einem Kurzschluss besteht der Widerstand eines Lastkreises nur noch aus dem Innenwiderstand des Sicherungsautomaten und dem Leitungswiderstand. Das bedeutet, bei einer Entfernung vom Schaltschrank zum Sensor von 100 m und einem verwendeten Leitungsquerschnitt von 1,0 mm2 kann nach dem ohmschen Gesetz ein maximaler Strom von 6,7 A fließen. Für den Leitungsschutz ist die Absicherung mit einem Leitungsschutzschalter C6A durchaus üblich und ausreichend. Dieser Schutzschalter benötigt aber zur magnetischen Auslösung den 7,5- bis 15-fachen Nennstrom, somit 45 bis 90 A. Das bedeutet, der Strom, der für die magnetische und somit schnelle Auslösung notwendig wäre, kann gar nicht fließen. Eine ähnliche Situation tritt bei der Verwendung von Schaltnetzteilen in Kombination mit Leitungsschutzschaltern auf. Auch hierbei benötigt der Leitungsschutzschalter wieder einen Auslösestrom im oben beschriebenen Bereich. Den kann ein Schaltnetzteil mit einem Ausgangsstrom von üblicherweise 20 oder 40 A aber nicht liefern. Im Kurzschlussfall fließt somit der maximale Strom. Es kommt zu einer Überlastung des Netzteils, dieses schaltet zum eigenen Schutz ab. Damit fallen nicht nur die betroffenen Lastkreise aus, sondern alle angeschlossenen Verbraucher, also ganze Anlagenteile.
