Emerson SS4301T02 Explosionsgeschütztes Digitalausgangs-CHARM-Modul

Emerson SS4301T02 Intrinsisch sicheres Digitalausgangs-CHARM-Modul

Der Emerson SS4301T02 stellt einen Durchbruch in der Steuerungstechnologie für explosionsgefährdete Bereiche dar und bietet intrinsisch sichere 24 VDC Digitalausgangsfähigkeit für DeltaV S-Serie CHARM (CHARakterisierungsmodul) I/O-Systeme. Entwickelt für Zone 0/Division 1 explosionsfähige Atmosphären, ermöglicht dieses Low-Side-Schaltmodul die direkte Steuerung von Feldgeräten in den gefährlichsten Industrieumgebungen ohne externe Sicherheitsbarrieren – was Installationskosten senkt, die Verkabelung vereinfacht und die Systemzuverlässigkeit verbessert.

Verständnis von Explosionsschutz in der Prozesssteuerung

Explosionsschutz (IS) ist der Goldstandard für elektrische Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen. Im Gegensatz zu explosionsgeschützten Gehäusen, die Explosionen einschließen, verhindern intrinsisch sichere Geräte Zündungen, indem sie die elektrische Energie auf ein Niveau begrenzen, das selbst unter Fehlerbedingungen keine Verbrennung verursachen kann. Der SS4301T02 erreicht dies durch präzise Strombegrenzung, Spannungsbegrenzung und Energiebegrenzung, zertifiziert nach IEC 60079-11 und ATEX/IECEx Standards.

Warum Explosionsschutz wichtig ist: In der Öl- und Gasproduktion, der chemischen Verarbeitung, der pharmazeutischen Herstellung und in Getreideverarbeitungsanlagen schaffen brennbare Gase, Dämpfe und entzündlicher Staub explosionsfähige Atmosphären. Traditionelle Steuerungssysteme erfordern teure Sicherheitsbarrieren oder gespülte Gehäuse, um eine Zündung zu verhindern. Das intrinsisch sichere Design des SS4301T02 eliminiert diese Barrieren, ermöglicht den direkten Anschluss von Feldgeräten und gewährleistet dabei das höchste Sicherheitsintegritätslevel (SIL 3 fähig).

Technische Spezifikationen

Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen

Offshore-Öl- und Gasproduktion: Steuern Sie eigensichere Magnetventile in Zone-0-Bohrlochbereichen, Unterwasserverteilerkästen und Prozessabscheidern, in denen explosionsfähige Kohlenwasserstoffatmosphären ständig vorhanden sind. Die 100-mA-Ausgangskapazität des SS4301T02 treibt pneumatische Ventilantriebe, Probensystemisolierung und Notabschaltvorrichtungen ohne externe Barrieren an.

Steuerung chemischer Reaktoren: Schnittstelle zu eigensicheren Rührmotorn, Heizkontaktoren und Materialzufuhrventilen innerhalb von Zone-0-Reaktorbehältern mit brennbaren Lösungsmitteln und Zwischenprodukten. Direkter eigensicherer Ausgang eliminiert die Notwendigkeit von Barriereplatten, reduziert den Schaltschrankplatz um 60 % und vereinfacht die Wartung.

Pharmazeutische Lösungsmittelrückgewinnung: Betreiben Sie eigensichere Magnetventile zur Steuerung von Lösungsmitteldampfrückgewinnungssystemen, Destillationskolonnenrückfluss und Vakuumpumpenisolierung in Zone-0-Bereichen. Einhaltung von FDA 21 CFR Teil 11 durch DeltaV Batch-Ausführung und Audit-Trail-Integration.

Staubkontrolle bei Getreideaufzügen: Steuern Sie eigensichere Staubunterdrückungsdüsen, Behälterfüllstandsalarmanlagen und Förderbandverriegelungen in Zone-20-Umgebungen mit brennbarem Staub. Der T4-Temperaturcode des Moduls stellt sicher, dass die Oberflächentemperaturen unter den Zündschwellen für Getreidestaub bleiben.

Low-Side-Schaltarchitektur

Der SS4301T02 verwendet eine Low-Side-(Sinking-)Schalt-Topologie, bei der jeder Ausgangskanal den Masse-Rückweg zu den Feldgeräten schaltet. Diese Architektur bietet entscheidende Vorteile in eigensicheren Anwendungen:

Gemeinsame positive Schiene: Alle Feldgeräte teilen sich eine gemeinsame positive 24 VDC-Versorgung von einer eigensicheren Stromquelle, was die Verdrahtung vereinfacht und die Kabelanzahl im Vergleich zu Hochseitenschalt-Designs um 50 % reduziert.

Fehlererkennung: Diagnose von Unterbrechungen und Kurzschlüssen überwacht den Laststrom und erkennt Verdrahtungsfehler, defekte Magnetspulen und Erdschlussfehler, bevor sie die Sicherheit oder Prozessintegrität beeinträchtigen.

Energiebegrenzung: Präzise Strombegrenzungsschaltungen beschränken den Ausgangsstrom auf maximal 100 mA und stellen sicher, dass die gesamte Schaltungsenergie unter der Mindestzündenergie (MIE) für Gase der Gruppe IIC (20 µJ) bleibt, selbst bei mehreren Fehlerbedingungen.

CHARM I/O Systemintegration

Der SS4301T02 integriert sich mit DeltaV S-Serie CHARM-Trägern (KL4210X1, KL4220X1) und ermöglicht den Hot-Swap von Modulen ohne Systemabschaltung. Die CHARM-Architektur erlaubt flexible I/O-Konfiguration mit gemischten Analog-, Digital- und Spezialmodulen auf einem einzigen Träger, optimiert die Schrankdichte und reduziert Installationskosten.

Konfiguration über DeltaV Explorer nutzt vorgefertigte IS-Funktionsblöcke mit automatischer Entity-Parameter-Überprüfung. Das System validiert Feldgeräteparameter (Co, Lo) gegen Modulkapazitäten und verhindert unsichere Konfigurationen, die die Eigensicherheitsgrenzen überschreiten könnten.

Zertifizierung und Konformität

Werkszertifiziert nach internationalen Eigensicherheitsnormen einschließlich ATEX-Richtlinie 2014/34/EU, IECEx-Schema, FM 3610 und CSA C22.2 Nr. 157. Jedes Modul wird mit Entity-Parameter-Dokumentation, Installationszeichnungen und Verdrahtungsrichtlinien für Gefahrenbereiche zur schnellen Zertifizierungsfreigabe geliefert.

SIL 3-Fähigkeit gemäß IEC 61508/61511 ermöglicht den Einsatz in sicherheitsgerichteten Systemen (SIS) für Notabschaltung (ESD), Brand- und Gaserkennung sowie Hochintegritäts-Druckschutzsysteme (HIPPS). Die systematische Fähigkeit (SC) von 3 unterstützt SIL 3-Anwendungen in 1oo1-Architekturen.

Beste Installationspraktiken

Verdrahtungsanforderungen: Verwenden Sie blau ummantelte IS-Kabel (IEC 60079-14) mit mindestens 0,5mm² Leitern. Halten Sie 50mm Abstand zu nicht-IS-Leitungen oder installieren Sie physische Barrieren. Schließen Sie IS-Kabel an dedizierten Klemmenblöcken mit blauen Etiketten an.

Erdung: Verbinden Sie das CHARM-Trägergehäuse mit dem dedizierten IS-Erdbus mit mindestens 4mm² Draht. Halten Sie einen Widerstand von <1Ω zum Haupterdungspunkt der Anlage ein für optimale Störfestigkeit und Sicherheitskonformität.

Entity-Parameter-Überprüfung: Berechnen Sie die Gesamtkapazität (Co) und Induktivität (Lo) der Feldgeräte einschließlich Kabelparameter. Stellen Sie sicher, dass Co < 0,1µF und Lo < 0,1mH ist, um die Zertifizierung der Eigensicherheit zu erhalten. Verwenden Sie für die Berechnung eine Kabelkapazität von 200 pF/m und eine Induktivität von 1 µH/m.

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Qualitätssicherung & Support

Werksgetestet nach IEC 60079-11 Explosionsschutz durch Eigensicherheit mit vollständiger Überprüfung der Entity-Parameter und Umweltsimulation. Wird mit ATEX/IECEx-Zertifikaten, Entity-Parameter-Dokumentation und Installationsrichtlinien für Gefahrenbereiche geliefert. Unterstützt durch 18-monatige Garantie, die Herstellungsfehler und Zertifizierungskonformität abdeckt.

Globaler technischer Support bietet Unterstützung bei der Klassifizierung von Gefahrenbereichen, Berechnung von Entity-Parametern und Zertifizierungsdokumentation für behördliche Genehmigungen. Ersatzmodule werden vorab zertifiziert mit passenden Entity-Parametern geliefert, um Ausfallzeiten bei Notfallreparaturen zu minimieren.

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