Signalerdung, die Yokogawa- und Phoenix-Contact-HART-Schleifen schützt
Schutzerdung sorgt für die Sicherheit von Menschen. Signalerdung und Schirmung tragen dazu bei, 4–20-mA-Messungen und die HART-Kommunikation zuverlässig zu halten. Sie erfüllen unterschiedliche Zwecke, und die richtige Anordnung hängt vom Messgerät und der Anlagenplanung ab.
Worin unterscheiden sich Schutzerdung, Potenzialausgleich und Signalerdung?
Die Schutzerdung stellt einen Ableitweg für Fehlerströme gemäß der Installationsplanung bereit. Der Potenzialausgleich verbindet berührbare leitfähige Teile, um gefährliche Potenzialunterschiede zu begrenzen. Die Signalerdung stellt für Messkreise eine Referenz oder einen Anschlusspunkt für die Schirmung her. Ändern Sie keine Schutzleiteranschlüsse, um Störungen zu beheben. Prüfen Sie vor Änderungen an einem Messkreis die Anlagenzeichnungen, die geltenden Anforderungen für elektrische Anlagen und explosionsgefährdete Bereiche sowie die Anweisungen der Gerätehersteller.
Warum können in einem 4–20-mA-/HART-Messkreis verrauschte Messwerte auftreten?
Ein intelligenter Druckmessumformer wie der Yokogawa EJA530E überträgt einen analogen Prozesswert über seinen Strommesskreis; sofern unterstützt und konfiguriert, wird ein HART-Signal diesem Messkreis überlagert. Störungen, eine unzureichende Messkreisversorgung, ein zu hoher Widerstand, schlechte Anschlüsse oder eine ungeeignete Schirmanordnung können die Messung oder Kommunikation beeinträchtigen. Ein aktueller analoger Messwert allein beweist nicht, dass die HART-Kommunikation einwandfrei funktioniert.
Vergleichen Sie den Messwert am Messumformer und am Leitsystem, prüfen Sie Messkreisspannung und Gesamtwiderstand anhand der Spezifikationen des jeweiligen Messumformers und Kommunikationsgeräts und verifizieren Sie die Anforderungen an die HART-Last. Ein 250-Ω-Widerstand wird häufig für die HART-Kommunikation verwendet; fügen Sie ihn jedoch nur hinzu, wenn der installierte Eingang und die Gerätedokumentation dies erfordern.
Soll der Kabelschirm an einem oder an beiden Enden geerdet werden?
Bei vielen analogen Messkreisen mit niedriger Frequenz wird der Schirm gemäß der Anlagenplanung an einem dafür vorgesehenen Ende im Schaltraum aufgelegt und am Feldende isoliert, um unbeabsichtigte Schirmströme zu vermeiden. Dies ist keine allgemeingültige Regel: Hochfrequenz-EMV-Praktiken, Ausführungen für explosionsgefährdete Bereiche, Überspannungsschutz, Kabelverschraubungen und Herstelleranweisungen können eine andere Anordnung erfordern. Prüfen Sie beide Enden und befolgen Sie den genehmigten Messkreisplan, anstatt einen Schirm am Feldende standardmäßig abzuklemmen.
Halten Sie Signalkabel gemäß den Werksstandards von Leistungs- und Frequenzumrichterleitungen getrennt. Verwenden Sie geeignete Schirmanschlusstechnik statt improvisierter langer Anschlusslitzen, wenn die Hochfrequenzleistung wichtig ist. Phoenix-Contact-Reihenklemmen können Bestandteil einer Rangier- oder Marshalling-Anordnung sein; prüfen Sie jedoch vor der Verwendung für den Schirmanschluss die vorgesehene Funktion des konkreten Produkts. Wenn eine Überspannungsgefährdung besteht, bewerten Sie ein passend spezifiziertes Phoenix-Contact-Überspannungsschutzgerät anhand der Anforderungen des Messkreises und der Installation.
Wie kann man die Erdung prüfen, ohne das Messgerät zu gefährden?
Nachdem der Messkreis bewertet und die Arbeit freigegeben wurde, prüfen Sie die Schirmdurchgängigkeit, Anschlusspunkte, Schaltschrankerdung, Kabelführung, Messkreisspannung und Trends der Eingangsqualität. Dokumentieren Sie die Messwerte vor und nach der Korrektur eines festgestellten Fehlers. Trennen Sie niemals die Schutzerdung als Abkürzung bei der Fehlersuche. Verwenden Sie kein Isolationsmessgerät an angeschlossener Elektronik, HART-Geräten, eigensicheren Barrieren oder Überspannungsschutzgeräten; trennen Sie die Geräte und befolgen Sie zunächst das vom Hersteller freigegebene Prüfverfahren.
Was zeichnet eine zuverlässige analoge Signalreferenz aus?
Befolgen Sie die Erdungsarchitektur der Anlage und die genehmigten Rangierpläne. Halten Sie Signalreferenzpfade eindeutig festgelegt, prüfen Sie auf unbeabsichtigte Verbindungen und stellen Sie sicher, dass eigensichere Stromkreise bei Bedarf korrekt spezifizierte Barrieren oder galvanische Trennverstärker verwenden. Messen Sie Potenzialunterschiede ausschließlich mit einer zugelassenen Methode und bewerten Sie die Messwerte anhand der Auslegungsgrenzen der Anlage; es gibt keinen einzelnen Millivolt-Zielwert, der für jede Installation gilt.
Was sollte das Wartungsteam zuerst tun?
Prüfen Sie einen betroffenen Messkreis vom Messumformer bis zur Eingangskarte. Stellen Sie sicher, dass der Schutzpotenzialausgleich intakt ist, überprüfen Sie die Schirmanschlüsse anhand der Zeichnungen, kontrollieren Sie die Messkreisversorgung und die HART-Kommunikationslast und vergleichen Sie die Trends vor und nach jeder autorisierten Änderung. Dokumentieren Sie die verifizierte Anordnung, damit der Fehler beim nächsten Wartungseinsatz nicht erneut verursacht wird.
Autor: Chen Xiaodong ist Industrieautomatisierungsingenieur und verfügt über mehr als 10 Jahre Erfahrung mit SPS-, DCS- und Leitsystemen.
