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Technischer Anhang/Glossar
Glossar
Glossar
1-9
2- Wege Trennung
Ein- und Ausgangssignal sind galvanisch voneinander getrennt und entkoppelt.
Durch lange Leitungen und gemeinsame Bezugspunkte hervorgerufene
Potenzialdifferenzen werden elimiert.
3- WegeTrennung
Entkoppelt zusätzlich die Versorgungsspannung zum Ein- und Ausgangskreis
und ermöglicht die Versorgung mit nur einer Betriebsspannung.
A
W
W.26
A/D Wandler
Umsetzung standardisierter analoger Strom- und Spannungssignale
in ein 8-, 12- oder 16-Bit Digitalsignal. Um die analoge Signalform der
Umgebungsbeschreibung und die übliche digitale Verarbeitung im Rahmen der
Prozessüberwachung zusammenzuführen, ist die Wandlung analoger in digitale
Signale notwendig.
AC
Wechselstrom (alternating current)
Aktiver Sensor
Erzeugt aufgrund des Messprinzips ein elektrisches Signal, z. B. elektro­
dynamisch oder piezoelektrisch. Dabei wird keine elektrische Hilfsenergie
benötigt. Bedingt durch die physikalischen Prinzipien ist mit aktiven Sensoren
nur eine Änderung der Messgröße detektierbar, da im statischen und
quasistatischen Zustand keine Energie geliefert werden kann.
Aktor
Stellglied; engl. Actuator. Pendant zum Sensor: wandelt Strom in eine andere
Energieform um.
Analogsignal
Als Analogsignal wird ein Signal bezeichnet, wenn dessen die Information
tragende Parameter, z. B. der Augenblickswert (Strom, Spannung, Temperatur, ...),
kontinuierlich jeden Wert stufenlos zwischen einem Minimum und einem
Maximum annehmen kann. Dieses trifft auf nahezu alle realen Prozesse oder
Zustände zu. Theoretisch ist es möglich, beliebig kleine Signaländerungen zu
registrieren (sehr großer Dynamikumfang).
ATEX
Die ATEX Richtlinie vom 23.4.1994 gilt innerhalb der EU sowie den
westeuropäischen Staaten der EFTA für Geräte, Maschinenkomponenten,
Steuerungen und Schutzsysteme, welche in explosiven Atmosphären eingesetzt
werden. Mit dieser Richtlinie sind die länderspezifischen Rechtsvorschriften der
EU Mitgliedstaaten für die bestimmungsgemäße Einsatz von Maschinen und
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen harmonisiert worden.
ATEX steht für ATmosphere EXplosive und verlangt vom Betreiber Explosionen
zu vermeiden und Schutz zu gewährleisten.
Im Hinblick auf Explosionsschutz in einer potentiell explosiven Atmosphäre hat
die ATEX Richtlinie 94/9/EG Vorrang gegenüber Maschinenrichtlinien und
muss angewendet werden. Die Richtlinie besagt:
• Beschreiben Sie, wie oft eine potentiell explosive Atmosphäre auftritt und wo.
• Diese Bereiche werden dann gemäß Spezifikation in Zonen eingeteilt.
•Stellen Sie dann sicher, dass nur Equipment der richtigen Kategorie in
diesem Zonentyp vorhanden ist. Sobald ein Bereich als gefährlich eingestuft
wurde, bestimmt dieser die notwendigen Einschränkungen bei potentiellen
Zündquellen, die in diesem Bereich vorhanden sein könnten.
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Ausgangsstromschleifengespeist
Ausgangsstromschleifengespeiste 2-Leiter- Transmitter haben einen
4-20 mA Ausgang. Die Stromversorgung des Transmitters erfolgt über die
ausgangsseitige Stromschleife. Eine typische Schleife besteht aus einer
regulierten DC-Stromversorgung, dem 2-Leiter-Transmitter und einem
Empfangsgerät
B
Bemessungsspannung
Angabe in den Isolationskoordinaten. Spannung, bei der Produkte noch
sicher angewendet werden können, bezogen auf Verschmutzungsgrad und
Überspannungskategorie
Brennbarkeitsklasse
Angabe der Brandklasse gemäß amerikanischer Spezifikation UL94. Dabei
werden Brenndauer, Glühdauer und eventuell brennendes Abtropfen bewertet.
Die höchste Einstufung ist V-0
C
CE
Abkürzung für: Communauté Européenne, Europäische Gemeinschaft. Mit
der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller die Konformität des Produktes
mit den zutreffenden EG-Richtlinien und die Einhaltung der darin festgelegten
„wesentlichen Anforderungen“.
D
D/A Wandler
D/A-Wandler setzten standardisierte digital Signale mit z.B. 8-Bit Struktur in
analoge Strom- und Spannungssignale um.
Um die analoge Signalform der Umgebungsbeschreibung und die übliche
digitale Verarbeitung im Rahmen der Prozessüberwachung zusammenzuführen,
ist die Wandlung digitaler- in analoge Signale notwendig.
DC
Gleichstrom (direct current)
Derating
Der Dauerstrom wird bei höheren Umgebungstemperaturen reduziert.
Die Darstellung erfolgt in der Derating-Kurve (Lastminderungskurve)
Stromstärke
Derating-Kurve
verbotener Bereich
Betriebsbereich
Temperatur
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W
W.27
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DTM
DTM’s (Device Type Manager) sind hersteller- und geräteunabhängige
Softwaretreiber. Sie bieten Funktionen für den Zugriff auf Geräteparameter,
Konfiguration und Betrieb sowie Diagnose. Der DTM enthält alle
gerätespezifischen Daten, Funktionen und Regeln wie z.B. Gerätestruktur,
Kommunikationsfähigkeit, interne Abhängig-keiten und Mensch-MaschineSchnittstelle (Human Machine Interface – HMI).
Die Gerätehersteller unterstützen den Softwaretreiber Device Type Manager
(DTM) für jedes Gerät oder jede Gerätegruppe.
E
W
W.28
Effektivwertmessung (True RMS)
Ist die Messung des Wirkanteils von Wechselströmen und Spannungen.
Zu einer Wechselgröße (Wechselstrom, Wechselspannung) gibt der Effektivwert
denjenigen Wert einer Gleichgröße an, die an einem ohmschen Verbraucher in
einer vorgegebenen Zeit dieselbe Energie, also auch dieselbe Leistung, umsetzt.
Der Effektivwert hängt sowohl vom Scheitelwert (Amplitude) als auch von der
Kurvenform ab. Nicht sinusförmige Signale können nur mit „true RMS“- fähigen
Geräten gemessen und weiterverarbeitet werden.
EIA-232/ RS232
Der Begriff EIA-232, ursprünglich RS-232, bezeichnet einen Standard für eine
serielle Schnittstelle, die in den frühen 1960ern von einem US-amerikanischen
Standardisierungskomitee (heute EIA – Electronic Industries Alliance)
eingeführt wurde. EIA-232 definiert die Verbindung zwischen dem Terminal
(data terminal equipment (DTE), Datenendeinrichtung) und dem Modem
(data communication equipment (DCE), Datenübertragungseinrichtung),
was Timing, Spannungspegel, Protokoll und Stecker betrifft. EIA-232 ist eine
Spannungsschnittstelle.
Die Information (Bit) wird durch eine elektrische Spannung kodiert. Für die
Datenleitungen (TxD und RxD) wird eine negative Logik verwendet, wobei eine
Spannung zwischen -3 V und -15 V (ANSI/EIA/TIA-232-F-1997) eine logische
Eins und eine Spannung zwischen +3 V und +15 V eine logische Null darstellt.
Signalpegel zwischen -3 V und +3 V gelten als undefiniert.
EIA-422/ RS422
EIA-422, auch als RS-422 ist ein Schnittstellen-Standard für eine
leitungsgebundene differentielle serielle Datenübertragung. Im Gegensatz
zu der unsymmetrischen seriellen Schnittstelle nach der Norm EIA-232,
ist die EIA-422-Schnittstelle als symmetrische Übertragung ausgelegt. Das
bedeutet, dass vom Sender zum Empfänger jeweils ein positives und negatives
Signal in Form eines verdrillten Leitungspaares erforderlich ist. Damit werden
Gleichtaktstörungen minimiert und zugleich höhere Datenraten erzielt als bei
der unsymmetrischen Schnittstelle EIA-232.
Mit EIA-422 lassen sich zum einen Full-Duplex Punkt-zu-Punkt Verbindungen
aufbauen, zum anderen sind auch Multidrop-Netzwerke mit einem Sender
und bis zu zehn Empfängern möglich. Sender und Empfänger in MultidropNetzwerken können nur im Half-Duplex Betrieb also unidirektional betrieben
werden. Aufgrund der hohen Datenraten bis in den Bereich von einigen MBit/s
müssen die Leitungspaare einer EIA-422 Schnittstelle am Empfänger mit einem
Abschlusswiderstand von typischerweise 120 Ohm abgeschlossen werden.
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EIA-485/ RS485
EIA-485, auch als RS-485 bezeichnet, ist ein Schnittstellen-Standard für digitale
leitungsgebundene, differentielle, serielle Datenübertragung. EIA-485 benutzt
ein Leitungspaar, um den invertierten und einen nichtinvertierten Pegel eines
1-Bit Datensignals zu übertragen. Am Empfänger wird aus der Differenz der
beiden Spannungspegel das ursprüngliche Datensignal rekonstruiert. Das hat
den Vorteil, dass sich Gleichtaktstörungen nicht auf die Übertragung auswirken
und somit die Störsicherheit vergrößert wird. Die EIA-485/Schnittstelle
arbeitet mit einer Potentialdifferenz von +/-200 mV als differentielle, auf halbe
Betriebsspannung bezogene Spannungsschnittstelle. Sie benutzt in der Regel
nur ein Adernpaar und wird halbduplex betrieben, mit zwei Adernpaaren ist aber
auch Vollduplexbetrieb möglich. Die Verbindung ist multipointfähig, das heißt
es können bis zu 32 Teilnehmer an den EIA-485-Bus angeschlossen werden.
Üblicherweise werden Kabellängen bis zu 1,2 km und Übertragungsraten bis
10 MBit/s unterstützt. Aufgrund der Leitungslängen und der hohen Datenraten
müssen die Leitungspaare mit Widerständen (typ.120 Ohm) abgeschlossen
werden.
Eigenerwärmung
Temperaturzunahme des Gerätes im Betrieb auf Grund der internen
Verlustleistung.
Eigensicheres elektrisches
Betriebsmittel
Betriebsmittel die direkt in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden
oder Signale aus dem Ex- Bereich erfassen bzw. Aktoren dort direkt ansteuern
können.
Eigensicherheit „i“
Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche mit der
Zundschutzart „Eigensicherheit Ex i“
Eigensicherheit wird aufgeteilt in die Zundschutzarten „ia“ oder „ib“
Die Zündschutzart Eigensicherheit ist ein Schutzkonzept, das eine
komplexe Betrachtung elektronischer Geräte erfordert. So ist nicht nur
die sichere Trennung eigensicherer Stromkreise von den übrigen nicht
eigensicheren Stromkreisen wichtig, sondern auch die Begrenzung von
Leerlaufspannung, Kurzschlussstrom, Leistung, gespeicherter Energie
sowie der Oberflächentemperatur von Bauteilen, die der explosionsfähigen
Atmosphäre ausgesetzt sein können.
Eigensichere Stromkreise sind Stromkreise, in denen kein Funke oder
kein thermischer Effekt, der unter den in der EN 60079-11 festgelegten
Prüfbedingungen auftritt, eine Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre der
Untergruppen II A, II B oder II C beziehungsweise eines Staub-Luft-Gemisches
verursachen kann. Die Prüfbedingungen umfassen den Normalbetrieb und
bestimmte in der Norm festgelegte Fehlerbedingungen
Elektrisches Betriebsmittel
Die Gesamtheit von elektrischen und elektronischen Bauteilen und Stromkreisen
innerhalb eines Gehäuses
W
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W.29
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Erdsschleifen
Ein Hauptproblem für Fehler in Prozesssystemen ist die Erdschleife. Eine
Erdschleife tritt auf, wenn zwei oder mehr Schaltkreise miteinander
verbunden und auf eine Erdung oder einen Referenzpunkt bezogen sind. Diese
Referenzpunkte besitzen selten an jeder Stelle das gleiche elektrische Potential.
Wenn die beiden Enden einer Leitung an verschiedenen Stellen geerdet sind,
führt der Spannungsunterschied zwischen den beiden Erdpotentialen innerhalb
der Leitung zu einem Ausgleichsstrom, der ein analoges Messignal verfälscht.
Dies trifft zu, wenn der Sensor im Feld separat gespeist oder geerdet ist.
Analogsignal-Trennverstärker unterbinden durch die galvanische Trennung
zwischen Ein- und Ausgangskreis diese Beeinflussung der Messsignale.
Erd- und Masseschleifen
Verbindungselement
ohne galvanische
Trennung
Verbindungselement
mit galvanischer
Trennung
W
W.30
explosionsfähige Atmosphäre
Ist als Gemisch aus brennbaren Stoffen mit Sauerstoff definiert, in dem sich
nach Entzündiung der Verbrennungsvorgang explosionsartig auf das gesamte
Gemisch überträgt. Der Sauerstoff liegt meist als Bestandteil der Umgebungsluft
vor. Als brennbare Stoffe kommen Gase, Flüssigkeiten, Dämpfe, aber auch
Nebel oder Stäube in Frage. Im Explosionsschutz wird dies unter normalen
atmosphärischen Bedingungen betrachtet. Die Explosionsfähigkeit hängt von
dem eingesetzten Stoff, seiner Brennbarkeit und der Mischung mit Luft bzw.
Sauerstoff ab
explosionsgefährdeter Bereich
Als explosionsgefährdeter Bereich gilt nach der ATEX Richtlinie der Bereich,
in dem explosionsfähige Atmosphäre in solchen Mengen auftreten kann,
dass besondere Maßnahmen für die Aufrechterhaltung des Schutzes von
Gesundheit und Sicherheit für Menschen und Maschinen erforderlich
werden. Explosionsgefährdete Bereiche werden nach Häufigkeit und Dauer
des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen unterteilt (siehe
Zoneneinteilung).
Explosionsgruppen
Je nach Zündschutzart werden explosionsgeschützte Betriebsmittel für Gase,
Nebel und Dämpfe in drei Explosionsgruppen (IIA-IIB-IIC) unterteilt.
Die Explosionsgruppe ist ein Maß für die Zünddurchschlagfähigkeit von Gasen
(explosionsfähiger Atmosphäre). Die Anforderungen an das Betriebsmittel
steigen von II A nach II C.
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Glossar
F
FDT
Die FDT Technologie (Field Device Tool) spezifiziert und standardisiert die
Anbindung kommunikationsfähiger Geräte unterschiedlicher Hersteller mit
einem überlagerten Geräte-Management-Programm. Die wichtigste Eigenschaft
ist ihre Unabhängigkeit von Kommunikationsprotokoll und Softwareumgebung
des Gerätes und des Host-Systems. FDT erlaubt den Zugriff auf jedes Gerät von
jedem Host durch jedes Protokoll.
Fehlermeldekontakt
Schaltkontakt, der im Falle einer Störung (zum Beispiel Überlast oder
Kurzschluss) aktiv ist.
Feuchtigkeit, relativ
Verhältnis zwischen enthaltener zur maximalen möglichen Masse (Menge)
des Wasserdampfes in der Luft-Einheit: %
Frequenzwandler
Wandeln Frequenzen in analoge Signale (oder vice versa) um.
Nachgeschaltete Steuerungssysteme können Impulsfolgen von Drehzahl und
Geschwindigkeitsmessungen direkt verarbeiten.
G
Galvanische Trennung
Potentialfreie Isolierung zwischen elektrischen Teilen.
In der Regel werden Ein-, Ausgangskreis und Spannungsversorgung isoliert
voneinander ausgeführt. Die Trennung kann sowohl über Optokoppler
„optisch“ als auch transformatorisch realisiert werden. Durch die galvanische
Trennung von analogen Messignalen werden Erdpotenzialdifferenzen und
Gleichtaktstörungen auf den Signalleitungen unterdrückt.
Genauigkeit
Beschreibt die Fähigkeit eines anlogen Signaltrenner/-wandlers einen Messwert
möglichst exakt zu übertragen. Sie wird in prozentualer Abweichung vom
Messbereichsendwert bei Raumtemperatur angegeben.
Gerätegruppen
Die Betriebsmittel werden in die Gruppen I und II aufgeteilt, wobei sich die
Gruppe I mit dem Bergbau „unter Tage“ und die Gruppe II mit dem Gas- und
Staubexplosionsschutz in allen anderen Anwendungen beschäftigt.
Gerätekategorien
Über die Gerätekategorie wird bestimmt, welches Betriebsmittel in welcher Zone
eingesetzt werden darf. Dabei gibt es sechs Gerätekategorien. Die Kategorien
1 G, 2 G und 3 G sind Einteilungen für den Gasexplosionsschutz (G = Gas);
dabei sind Betriebsmittel mit 1 G für Zone 0, 1 und 2, Betriebsmittel mit 2 G für
Zone 1 und 2 und Betriebsmittel mit 3 G für Zone 2 geeignet. Die Kategorien
1 D, 2 D und 3 D sind Einteilungen für den Staubexplosionsschutz (D = Dust);
dabei sind Betriebsmittel mit 1 D für Zone 20, 21 und 22, Betriebsmittel mit
2 D für Zone 21 und 22 und Betriebsmittel mit 3 D für Zone 22 geeignet.
Gleichtaktstörungen
Störspannungen und -ströme auf den Verbindungsleitungen zwischen
elektrischen Geräten und Anlagenteilen, welche sich mit gleicher Phasenlage
und Stromrichtung sowohl auf der Hinleitung als auch der Rückleitung
ausbreiten
GOST-R
Staatliche Zertifizierung von Produkten, Materialien und technischen
Einrichtungen in der russischen Förderation
Grenzfrequenz
Die Grenzfrequenz eines analogen Signaltrenner-/wandlers ist in jene Frequenz,
bei der das Ausgangssignal auf den 1/(sqr2) fachen Wert des Eingangssignals
abgesunken ist (ca. 70,7 % = -3 dB).
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W
W.31
Technischer Anhang/Glossar
Glossar
Grenzwertüberwachung
In industriellen Prozessabläufen müssen Grenzwerte pysikalischer Größen
kontinuierlich überwacht werden. Dies können Füllstände, Temperaturen,
Drehzahlen, Positionen, Gewichte, Frequenzen u.v.m sein. Hier kommen spezielle
Grenzwertüberwachungsbausteine zum Einsatz. Dabei wird das Sensorsignale
eingangsseitig erfasst, elektronisch ausgewertet, gewandelt und die jeweiligen
Grenzwerte (min/max) über digitale Schaltausgängen (Relais, Transistor)
externen Geräten zur Verfügung gestellt. Die jeweiligen Schaltpunkte für den
minimalen/maximalen Grenzwert, sowie die Schalthysterese können über
Potentiometer individuell eingestellt werden.
H
Hallsensor Strommessung
Hallsemsoren messen den magnetischen Fluß eines stromdurchflossenen Leiters
und stellen am Messausgang eine proportionale Spannung (Hallspannung) zur
Verfügung, die über eine Verstärkerschaltung in ein normiertes Signal gewandelt
werden kann. Das Messverfahren eignet sich besonders zur Messung hoher
Gleich-und Wechselströme mit Frequenzen bis zu 1 kHz. Anlaufströme und
Stromspitzen fügen dem Hallsensor keinen Schaden zu.
HART®
HART® (Highway Adressable Remote Transducer) ist ein Protokoll
für busadressierte Feldgeräte in der Prozessautomation. Bei der
HART®-Kommunikation werden Feldgeräte und Steuerungen über 4…20 mA
Stromschleifen verbunden. Diesem anlogen Signal wird im FSK-Verfahren
(Frequency Shift Keying) ein digitales Signal aufmoduliert. Somit können
zusätzliche Mess-, Stell- und Gerätedaten übertragen werden ohne das analoge
Signal zu beeinflussen. Bei Verwendung von HART® Ex Trennwandlern ist auch
der Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen möglich.
20 mA
Digitalsignal
Analogsignal
Bit 1 Bit 0 Bit 0 Bit 1 Bit 1 Bit 0 Bit 1
4 mA
Zeit
W
W.32
Hysterese
Gibt die prozentuale Differenz zwischen den Ein- und Ausschaltpunkt eines
Schaltkontaktes an. Die Hysterese darf eine minimalen Wert nicht unterschreiten,
da sonst eine definiertes Schalten bei der Überwachung von Grenzwerten nicht
realisiert werden kann.
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Glossar
I
IECEx
Internationale Richtlinie zur Erstellung von Hersteller Konformitätserklärungen
für Anlagen, Geräte und Komponenten die in explosionsgefährdeten Bereichen
betrieben werden dürfen. Hat internationale Gültigkeit, wird aber zur Zeit nur in
einigen asiatischen Ländern angewandt.
Initiator PNP/NPN schaltend
Die Versorgung des 3-Leiter Sensors ist über zwei Leitungen ständig aktiv.
Die dritte Anschlussleitung dient der Befehlsübermittlung (Schließer/ Öffner).
Initiatoren mit NPN- Ausgang schalten die Last im aktivierten Zustand gegen
Minus- und Näherungsschalter mit PNP-Ausgang gegen Pluspotential.
IP-Schutzklassen
Zur Eignung in unterschiedlichen Umgebungsbedinungen werden die Geräte in
Schutzarten – IP Code eingeteilt.
Isolationsspannung
Ist eine bei elektronischen Komponenten mit galvanischer Trennung angelegte
maximale AC Prüfspannung, die für einen definierten Zeitraum (5 s/ 60 s) zu
keinem Durchschlag führen darf.
K
Kalibriergerät
Ist speziell geeignet, Geräte der analogen Signalverarbeitung zu kalibrieren und
einzustellen. Das Kalibriergerät liefert hochgenaue Normsignale und verfügt über
eine Belastungsanzeige für schnelle Regelkreisdiagnose.
Kaltstellenkompensation
Thermoelemente benötigen eine Temperaturreferenz zum Ausgleich ungewollter
„Kaltstellen“. Die gängigste Methode dafür ist die Messung der Temperatur an
der Referenzverbindung mit einem unmittelbar ablesbaren Temperaturfühler.
Vom Messergebnis kann dann die störende Spannung abgezogen werden.
Dieser Prozess wird als Kaltstellenkompensation (CJC, Cold-Junction
Compensation) bezeichnet.
Kontaktart
Ein Kontakt wird als Schließer oder Arbeitskontakt bezeichnet, wenn er bei
abgefallendem Anker bzw. stromloser Erregerspule offen und bei angezogenem
Anker bzw. stromdurchflossener Spule geschlossen ist. Als Ruhekontakt oder
Öffner wird ein Kontakt bezeichnet, wenn er in angezogenem Zustand des Relais
den Stromkreis unterbricht. Eine Kombination aus Öffner und Schließer wird
als Wechsler oder Umschaltekontakt bezeichnet. Ein Relais kann einen oder
mehrere solcher Kontakte
NC – Normally Closed = Ruhekontakt (11, 12: Öffnerkontakt)
NO – Normally Open = Arbeitskontakt (13, 14: Schließerkontakt)
CO – Change Over = Wechselkontakt ( 11, 12, 14: Wechsler
(11 ist der gemeinsame Kontakt, die
Wurzel))
W
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W.33
Technischer Anhang/Glossar
Glossar
Kriech- und Luftstrecke
Sicherheitsabstand zwischen zwei stromführenden Leitern. Die Kriechstrecke ist
die kürzeste Strecke längs einer Isolieroberfläche zwischen zwei leitenden Teilen.
Bei der Luftstrecke ist die kürzeste Strecke in Luft zwischen zwei Bezugspunkten.
Luftstrecke
Gehäusekontur
Kriechstrecke
Strom führende Teile
L
W
W.34
Lagertemperatur
Zulässige Umgebungstemperatur bezogen auf eine bestimmte rel.
Luftfeuchtigkeit, bei der das Produkt im stromlosen Zustand gelagert werden
darf
Lastwiderstand (Bürde)
Ist der ausgangsseitige Belastungswiderstand eines Messwandlers oder
Trennverstärkers. Für analoge Stromausgänge beträgt die Bürde maximal
500-600 Ohm, Spannungsausgänge werden in der Regel mit minimal 10 kOhm
belastet.
Leckstrom
Strom auf der Lastseite eines Halbleiterausganges, der im gesperrten Zustand
der Ausgangsstufe fließt
Leitungsbruchüberwachung
Analoge Messwandler mit Leitungsbrucherkennung überwachen permament
das Eingangssignal. Im Fehlerfall (Leitungsbruch) springt das Ausgangsignal auf
einen definierten Wert außerhalb des Nennbereichs, damit eine nachgeschaltete
Steuerung den Fehlerfall auswerten kann.
Linearisierung
Temperaturabhängige Bauteile haben in der Regel keine linearen Kennlinien.
Damit die Auswertung mit einer möglichst hohen Genauigkeit erfolgen kann,
müssen diese Kennlinien linearisiert werden. Besonders Messkurven von
Thermoelementen und temperaturabhängigen Widerständen (NTC/ PTC) weisen
erhebliche Abweichungen von der „Idealkurve“ auf. Zur Linearisierung wird
das Messignal über einen Mikroprozessor aufgearbeitet und daraus eine, zur
weiteren Verarbeitung geeignete Idealkennlinie errechnet.
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Technischer Anhang/Glossar
Glossar
M
Messbrücke
Messaufnehmer auf Basis der wheatstonschen Brückenschaltung erfassen
Kräfte, Drücke, Drehmomente usw. kleine relative Längenänderungen
unter 10-4 mm können über Dehnungsmessstreifen DMS noch als
Widerstandsänderung erfasst werden.Typisches Einsatzgebiet ist die
Messdatenerfassung in Wägezellen.
Messtrennwandler
Wandeln elektrische und nichtelektrische Eingangssignale in analoge
Normsignale und bieten gleichzeitig eine galvanische Trennung zwischen
Ein-/Ausgang (2-Wege Trennung) bzw. zwischen Ein-/Ausang und
Versorgung (3-Wege Trennung). Typische Messtrennwandler werden für die
Temperaturerfassung (RTD, Thermoelement) sowie zur Strom-, Spannungs-,
Leistungs, Frequenz-, Widerstands- und Leitfähigkeitsmessung eingsetzt.
N
Namur Sensor
Sensoren nach NAMUR (Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und
Regeltechnik in der Chemischen Industrie) werden mit einem eingeprägten
Strom betrieben und haben vier Zustände, so dass auch die Fehlerfälle der
Sensoren durch eine analoge Auswerteinheit erkannt werden können.
1) Strom von 0 mA => Drahtbruch, Schaltkreis offen
2) Strom von ca. 20 % des Maximalwertes => Sensor bereit, bedämpft
3) Strom von ca. 60 % des Maximalwertes => Sensor bereit, unbedämpft
4) S
trom von Maximalwert => Kurzschluss, Maximalstrom NAMUR-Sensoren
sind für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet
NEC 500…505
Gültige Richtlinie für die Klassifizierung des Explosionsschutzes in den USA.
NEC 500 regelt die Bestimmungen der herkömmlichen Ex-Klassifizierung
(Class- Division-Modell) die NEC 505 definiert das an Europa und IEC angelehnte
Zonenmodell.
Nennschaltspannung – Lastseite
Schaltspannung, die ein Relaiskontakt/Halbleiterkontakt bezüglich seiner
Anwendung klassifiziert
Nennschaltstrom – Lastseite
Zulässiger Laststrom eines Relaiskontakt/Halbleiterkontakt im Dauerbetrieb
P
passiver Sensor
Enthält passive Bauteile, deren Parameter durch die Messgröße verändert
werden. Durch eine Primärelektronik werden diese Parameter in elektrische
Signale umgeformt. Dabei wird eine von außen zugeführte Hilfsenergie benötigt.
Mit passiven Sensoren ist es möglich, statische und quasistatische Messgrößen
zu bestimmen. Aus diesem Grund ist die überwiegende Zahl der Aufnehmer
passiver Bauart. Beispiele sind Wägezellen oder Widerstandsthermometer.
W
1327180000 – 2012/2013
W.35
Technischer Anhang/Glossar
Glossar
Passivtrenner/
Eingangsstromschleifengespeist
Generiert seinen Versorgungsstrom aus dem Eingangssignal (0/4...20 mA). Der
intern benötigte Strom ist so gering, daß das Messignal nicht beeinträchtigt
wird. Die Trennung zwischen Ein- und Ausgang erfolgt transformatorisch.
Vorteile sind: Eliminierung von Netzeinflüssen, hohe Genauigkeit, geringe
Signalverzögerung und minimale Versorgungsleistung. Passivtrenner sind nicht
rückwirkungsfrei; eine Laständerung im Ausgangskreis führt automatisch zu
einer Beeinflussung des Eingangskreises.
R
RoHS
Die EG-Richtlinie 2002/95/EG zur Beschränkung der Verwendung bestimmter
gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten regelt die Verwendung von
Gefahrstoffen in Geräten und Bauteilen. Sie, sowie die jeweilige Umsetzung in
nationales Recht, wird zusammenfassend mit dem Kürzel RoHS (Restriction of
Hazardous Substances) deutsch: „Beschränkung (der Verwendung bestimmter)
gefährlicher Stoffe“
RTD/ PT100/ 1000
RTD-Sensoren sind Temperaturfühler, die auf der Widerstandsänderung
von Metallen unter Temperatureinfluss basieren. Es handelt sich
um Widerstandsthermometer, und zwar um Kaltleiter (PTC). Zur
Temperaturmessung im Bereich -200 °C bis 850 °C wird häufig die elektrische
Widerstandsänderung eines Platindrahtes oder einer Platinschicht genutzt. Die
Platin-Temperatursensoren werden durch ihren Nennwider-stand R0 bei einer
Temperatur von 0 °C charakterisiert. Gebräuchliche Typen sind:
• PT100 (R0= 100 Ohm)
• PT1000 (R0= 1 kOhm)
Die elektrische Verbindung vom PT-/RTD-Sensor zur auswertenden Elektronik
kann im Zweileiter-, Dreileiter- oder Vierleiterverfahren erfolgen. Beim Dreileiterund Vierleiterverfahren soll der Fehler durch den Eigenwiderstand der SensorAnschlussdrähte eliminiert werden. Hierzu wird beim Dreileiterverfahren ein
Ende mit zwei Anschlussdrähten ausgerüstet, beim Vierleiterverfahren werden
beide Enden mit zwei Anschlussdrähten ausgerüstet.
S
W
W.36
Schaltschwelle
Ein- bzw. Ausschaltpunkt
Sensor
Ein Sensor ist ein technisches Bauteil, das bestimmte physikalische oder
chemische Eigenschaften (z. B.: Wärmestrahlung, Temperatur, Feuchtigkeit,
Druck, Schall, Helligkeit oder Beschleunigung) und/oder die stoffliche
Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ
erfassen kann. Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer
Effekte erfasst und in weiterverarbeitbare Größen (meist elektrische Signale)
umgeformt.
Signalvervielfacher
Signaltrenner, der ein eingangsseitiges Analogsignal am Ausgang mindestens
zwei mal zur Verfügung stellt. Somit besteht die Möglichkeit das Signal
gleichzeitig an ein SPS/DCS System und eine seperate Anzeige weiterzuleiten.
Signalverfielfacher werden entweder als Aktivtrenner mit externer Versorgung
oder ausgangsstromschleifengespeist ausgeführt
1327180000 – 2012/2013
Technischer Anhang/Glossar
Glossar
SIL
Safety Integrity Level.
Zur Risikoreduzierung müssen die Komponenten die Anforderungen der
IEC 61508 entsprechen. Diese Norm liefert allgemeine Vorgaben für
die Vermeidung und Beherrschung von Ausfällen in Geräten. Sie gibt
organisatorische und technische Anforderungen sowohl für die Entwicklung
als auch für den Gerätebetrieb vor. Dabei werden für Anlagen und
risikoreduzierende Maßnahmen vier Sicherheitsstufen unterschieden, von SIL1
für geringes Risiko bis SIL4 für sehr hohes Risiko. Je höher das Risiko, umso
zuverlässiger müssen die Maßnahmen zur Risikoreduzierung durchgeführt
werden.
Sprungantwortzeit
Ist der zeitliche Verzug der Ausgangssignaländerung bei eingangsseitigen
Signalsprung von 10...90 %. Die Sprungantwortzeit steht im umgekehrt
proportionalen Verhältnis zur Grenzfrequenz.
Statusanzeige
Leuchtanzeige (LED) von Betriebzuständen wie Betriebmodus (gelb);
Schaltzustand (grün), Alarm- oder Fehlermeldung (rot).
Stehstoßsspannung
Höchster Wert der Stoßspannung von festgelegter Form und Polarität, welche
unter festgelegten Bedingungen zu keinem Durchschlag bzw. Überschlag der
Isolierung führt (EN 60664-1)
T
Temperaturklassen
Explosionsgeschützte Betriebsmitteln die innerhalb des Ex-Bereiches
installiert sind, werden in sechs Temperaturklassen (T1 bis T6) unterteilt.
Die Temperaturklasse definiert die am Betriebsmittel maximal zulässige
Oberflächentemperatur, die bezogen auf +40 °C Umgebungstemperatur an
keiner Stelle der Oberfläche und zu keinem Zeitpunkt überschritten werden
darf. Die maximale Oberflächentemperatur muss in jedem Fall kleiner sein als
die Zündtemperatur des umgebenden Mediums. Die Anforderungen an das
Betriebsmittel steigen von T1 nach T6.
Temperaturkoeffizient
Der Temperaturkoeffizient beschreibt die relative Änderung einer physikalischen
Größe in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur gegenüber
einer Bezugstemperatur (Raumtemperatur). Er hat direkten Einfluss auf die
Genauigkeit eines anlogen Signalwandlers und wird als Abweichung in ppm/K
vom jeweiligen Messbereichsendwert angegeben.
W
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W.37
Technischer Anhang/Glossar
Glossar
Thermoelement
Ein Thermoelement ist ein Bauteil aus zwei unterschiedlichen und an einem
Ende miteinander verbundenen Metallen. An den freien Enden der beiden
miteinander verbundenen Leiter wird bei einer Temperaturdifferenz, aufgrund
des Seebeck-Effekts, entlang der Leiter eine elektrische Spannung erzeugt.
Die Verbindungsstelle und freien Enden müssen dabei unterschiedliche
Temperaturen aufweisen.
Folgende Thermoelemente werden in industriellen Applikationen eingesetzt:
Thermopaar
Nickel/Chrom-Nickel/Al
Eisen-Konstantan
Kupfer-Konstantan
Nickel/Chrom-Konstantan
Platin/10% Rhodium-Platin
Platin/13% Rhodium-Platin
Nickel/Chrom-Nickel/Magnesium
Platin/ 30% Rhodium - Platin/6% Rhodium
kurz Bezeichnung
NiCr-Ni/Al
Fe-CuNi
Cu-CuNi
NiCr-CuNi
Pt10Rh-Pt
Pt13Rh-Pt
NiCr-NiMg
Pt30Rh - Pt6Rh
Typ
K
J
T
E
S
R
N
B
Temperaturbereich in °C
-200 ... +1372
-200 ... +1200
-200 ... +400
-200 ... +1000
–50 ... +1760
-50 ... +1760
-200 ... +1300
0 ... +1820
6000
Spannung in uV
5000
4000
3000
2000
1000
0
-1000
-400-200 0 2004006008001000
1200
1400
Temperatur in °C
W
W.38
Transformatorische Strommessung
Zur kostengünstigen Messung von Sinusströmen (50/60 Hz) werden
Signalwandler mit einer transformatorischen Kopplung eingesetzt. Der zu
messende Strom fließt direkt durch die Primärwicklung des Messtransformators,
wird heruntertransformiert und im Wandler elektronisch aufgearbeitet.
Trennverstärker (Aktivtrenner)
Dienen zur galvanischen Trennung von analogen Normsignalen und sind
mit 2- bzw. 3-Wege-Trennung ausgeführt. Störeinflüsse auf das Messsignal,
die durch Erdschleifen und Gleichtaktstörungen auftreten können,
werden durch Potentialtrennung eliminiert. Der Aktivtrenner bezieht seine
Versorgungsspannung aus einer seperaten Spannungsquelle. Er arbeitet
rückwirkungsfrei, wobei eine Änderung der ausgangsseitigen Belastung keinen
Einfluss auf den Eingangskreis hat.
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Technischer Anhang/Glossar
Glossar
TTY
Die TTY-Schnittstelle ist eine serielle Schnittstelle. Da im Ruhezustand
ein konstanter Gleichstrom von 20 mA fließt, wird die Schnittstelle oft
auch als 20-mA-Stromschnittstelle bezeichnet. Bei der asymmetrischen
Signalverbindung wird die Datenübertragung, im Gegensatz zur RS-232,
nicht spannungsgesteuert, sondern mit einem eingeprägten Linienstrom
(typ. 20 mA für High, 0 mA für Low) betrieben. Dadurch wirkt sich der
Längsspannungsverlust auf der Datenleitung nicht wesentlich aus, so dass hier
Kabellängen bis zu einigen Kilometern möglich sind.
Aktuell wird die TTY-Schnittstelle praktisch nur noch für den Datenaustausch
zwischen elektronischen Waagen, industriellen Großanzeige-Displays und
Protokolldruckern verwendet, die möglichst dauerhafte Verbindungen
voraussetzen
U
Überspannungskategorie
Die Überspannungskategorie wird in der DIN EN 60664-1 beschrieben. Er
bestimmt die erforderliche Luftstrecke der Isolierung. Kategorie III gilt als
Standardvorgabe (EN 50178).
•Ü
berspannungskategorie I
Geräte, die zum Anschluss an die feste elektrische Installation eines Gebäudes
bestimmt sind. Außerhalb des Gerätes sind, entweder in der festen Installation
oder zwischen der festen Installation und dem Gerät, Maßnahmen zur
Begrenzung der transienten Überspannungen auf den betreffenden Wert
getroffen worden.
berspannungskategorie II
•Ü
Geräte, die zum Anschluss an die feste elektrische Installation eines Gebäudes
bestimmt sind, z. B.: Haushaltsgeräte, tragbare Werkzeuge, ...
•Ü
berspannungskategorie III
Geräte, die Bestandteil der festen Installation sind, und andere Geräte, bei
denen ein höherer Grad der Verfügbarkeit erwartet wird, z. B.: Verteilertafeln,
Leistungsschalter, Verteilungen (einschließlich Kabel, Sammelschienen,
Verteilerkästen, Schalter, Steckdosen) in der festen Installation und Geräte
für industriellen Einsatz, sowie andere Geräte wie stationäre Motoren, mit
dauerndem Anschluss an die feste Installation.
•Ü
berspannungskategorie IV
Geräte für den Einsatz an oder in der Nähe der Einspeisung in die
elektrische Installation von Gebäuden, und zwar von der Hauptverteilung
aus in Richtung zum Netz hin gesehen, bestimmt, z.B.: Elektrizitätszähler,
Überstromschutzschalter und Rundsteuergeräte.
Umgebungstemperatur
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Mit Umgebungstemperatur wird in der DIN EN 60204-1 diejenige
Temperatur der Luft oder eines anderen Mediums bezeichnet, innerhalb
der ein Betriebsmittel bestimmungsgemäß verwendet wird. Sie ist Teil der
physikalischen Umgebungs- und Betriebsbedingung, deren Nichtbeachtung
ggf. einen Gewährleistungsanspruch ausschließt.
W
W.39
Technischer Anhang/Glossar
Glossar
V
Verschmutzungsgrad
Der Verschmutzungsgrad beschreibt die unmittelbaren Umweltbedingungen.
Er wird beschrieben in der DIN EN 50178 Absatz 5.2.15.2.
Der Verschmutzungsgrad bestimmt vorzugsweise die erforderliche Kriechstrecke
der Isolierung. Standardvorgabe ist der Verschmutzungsgrad 2
•V
erschmutzungsgrad 1
Es tritt keine oder nur trockene, nicht leitfähige Verschmutzung auf.
Die Verschmutzung hat keinen Einfluss.
•V
erschmutzungsgrad 2
Es tritt nur nichtleitfähige Verschmutzung auf. Gelegentlich muss mit
vorübergehender Leitfähigkeit durch Betauung gerechnet werden.
erschmutzungsgrad 3
•V
Es tritt leitfähige Verschmutzung auf oder trockene, nichtleitfähige
Verschmutzung, die leitfähig wird, da Betauung zu erwarten ist.
•V
erschmutzungsgrad 4
Die Verunreinigung führt zu einer beständigen Leitfähigkeit, z. B. hervorgerufen
durch leitfähigen Staub, Regen oder Schnee.
W
Wägezelle
Sind eine Sonderform der Kraftaufnehmer (Kraftsensoren) zum Aufbau von
Wägevorrichtungen, d. h. zum Verwiegen mit Waagen. Sie sind in Gramm (g),
Kilogramm (kg)
oder Tonnen (t) kalibriert. Wägezellen enthalten wie Kraftaufnehmer meist einen
Federkörper, d. h. ein geeignet geformtes Stück Metall, dessen Geometrie sich
unter Einwirkung des Gewichts leicht verändert. Diese elastische Verformung
wird für Gewichte über einige 100 Gramm bis zu mehreren 1000 Tonnen von
Dehnungsmessstreifen erfasst und in ein elektrisches Signal umgeformt.
Z
Zähler
W
W.40
Werden zur Durchflussmengenmessung und Ereigniszählung eingesetzt.
Optional werden analoge oder digitale Eingangssignale (Impulse) verarbeitet.
Integrierte Funktionen wie Linearisierung, Störsignalunterdrückung,
Hystereseeinstellung und Referenzwerte, ermöglichen den universellen
Einsatz. Ausgangsseitig stehen Schaltkontakte zur Grenzwerteüberachung zur
Verfügung.
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Technischer Anhang/Glossar
Glossar
Zoneneinteilung
Explosionsgefährdete Bereiche werden in Zonen eingeteilt. Diese Einteilung
berücksichtigt die unterschiedlichen Gefahren durch explosionsfähige
Atmosphären und ermöglicht einen Explosionsschutz, der den Verhältnissen
sowohl aus sicherheitstechnischer Sicht als auch der Wirtschaftlichkeit
entspricht. Für die Europäische Gemeinschaft ist die Zonendefinition in der ATEX
Richtlinie einheitlich geregelt.
IEC 60079-10 geht für Gase und Dämpfe von einer annähernd gleichen
Einteilung aus, die auch für Anlagen nach USA-Norm NEC 505 Gültigkeit hat.
IEC 61241-3 gibt Unterstützung für die Zoneneinteilung bei Stäuben.
Explosionsgefährdete Bereiche werden nach Häufigkeit und Dauer des
Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen unterteilt:
Zone 0:Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft
und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange
Zeiträume oder häufig vorhanden ist.
Zone 1:Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine
explosionsfähige Atmosphäre bilden kann.
Zone 2:Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre
normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.
Zone 20:Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre in Form eines
brennbaren Luft-/Staubgemisches ständig, über lange Zeiträume oder
häufig vorhanden ist.
Zone 21:Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine
explosionsfähige Atmosphäre in Form eines brennbaren
Luft-/Staubgemisches bilden kann.
Zone 22:Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre
in Form eines brennbaren Luft-/Staubgemisches normalerweise nicht
oder aber nur kurzzeitig auftritt.
W
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W.41
Technischer Anhang/Glossar
Glossar
Zündschutzarten
Die Zündschutzart ist eine Bezeichnung aus dem Explosionsschutz, die für
die verschiedenen Konstruktionsprinzipien in diesem Bereich steht. Hinter
jeder Zündschutzart steckt die Grundidee, das Risiko des gleichzeitigen
Vorhandenseins von explosionsfähigen Atmosphäre und Zündquellen zu
minimieren.
Folgende Zündschutzarten sind definiert:
• f ür elektrische Betriebsmittel in Gas
• Eigensicherheit Ex i
• Druckfeste Kapselung Ex d
• Erhöhte Sicherheit Ex e
• Überdruckkapselung Ex p
• Ölkapselung Ex o
• Vergusskapselung Ex m
• Sandkapselung Ex q
• Zündschutzart für Zone 2 Ex n
• Spezielle Zündschutzart Ex s
• f ür elektrische Betriebsmittel in Staub
• Überdruckkapselung Ex pD
• Eigensicherheit Ex iD
• Vergußkapselung Ex mD
• Schutz durch Gehäuse Es tD
W
W.42
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