EMV-Projektierungsrichtlinie für Automatisierungsgeräte PS4/PS416 04/97 AWB D. 1. Auflage 1997, Redaktionsdatum 04/97

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1 EMV-Projektierungsrichtlinie für Automatisierungsgeräte PS4/PS416 04/97 AWB D 1. Auflage 1997, Redaktionsdatum 04/97 Moeller GmbH, Bonn Autor: Werner Albrecht Redaktion: Klaus Krüger, Thomas Kracht

2 Inhalt 1 Grundzüge für den störsicheren Aufbau 3 Allgemein 3 Niederimpedante Verbindung 4 2 Aufbau der Bezugspotentialflächen 5 Schaltschrankaufbau 5 Montageplatten, Ci-Verteiler 7 Hutschienen montieren 8 Geschirmte Leitungen verwenden 9 Externe Schirmleitungszugänge 10 Gebäudeüberschreitende Installation: Abschirmen der Leitung 12 3 Geräte erden 13 Kompaktsteuerung, PS 4-System 13 Modularsteuerung, PS 416-System 16 HF-Störsignale vermeiden, Ferrithülse 17 4 Schirmleitung innerhalb eines Schaltschrankes verlegen 19 Kompaktsteuerung, PS 4-System 19 Modularsteuerung, PS 416-System 20 5 ESD-Maßnahmen 23 6 Blitzschutz 25 7 Zubehörteile für den störsicheren Aufbau 27 Stichwortverzeichnis 29 1

3 1 Grundzüge für den störsicheren Aufbau Allgemein Damit Installationen mit der PS 4 und PS 416 die notwendige elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen, müssen bestimmte Regeln beachtet werden. Insbesondere muß ein gesamtheitliches Bezugspotential geschaffen werden. Das Bezugspotential wird durch die Gesamtheit aller untereinander leitend verbundenen, inaktiven Metallstrukturen gebildet: Schaltschrank Schranktür(en) Tragholme Montageplatte Hutschiene etc. Dabei ist sicherzustellen, daß zwischen allen inaktiven Metallstrukturen eine niederimpedante, leitende Verbindung besteht. Die nachfolgenden Abschnitte zeigen Ihnen die korrekte Installationsart. Für das Verlegen der Leitungen gilt grundsätzlich: Leitungen nach deren Funktion räumlich getrennt voneinander verlegen Leitungen mit verschiedenen Funktionen nicht parallel führen zwischen Starkstrom- und Signal-/Datenleitungen einen Abstand von 10 cm einhalten 3

4 Grundzüge für den störsicheren Aufbau Niederimpedante Verbindung F Ein Eine niederimpedante Verbindung ist folgendermaßen zu erreichen: großflächige, gut leitende Metall-Metall-Verbindung Verwendung flexibler Massebänder kurze Verbindungsleitungen mit großer Ober- und Kontaktfläche üblicher PE-Leiter mit geringem Querschnitt reicht nicht aus! Entfernen Sie bei lackierten, eloxierten oder isolierten Metallteilen im Bereich der Verbindungsstelle die isolierende Schicht. Schützen Sie die Verbindungsstellen vor Korrosion (z. B. durch einfetten; Achtung: nur dafür geeignetes Fett verwenden). Beim Verbinden der Bezugsflächen sind die einschlägigen Vorschriften zu beachten. 4

5 2 Aufbau der Bezugspotentialflächen Nachfolgend wird der Aufbau der Bezugspotentialflächen vom Schaltschrankaufbau bis zum Geräteanschluß beschrieben. Schaltschrankaufbau Das Schaltschrankgehäuse ist Teil der Bezugspotentialfläche. Um eine umfassende Bezugspotentialfläche sicherzustellen, müssen Sie folgende Regeln beachten: 5

6 Aufbau der Bezugspotentialflächen Abbildung 1: Installation Verbinden Sie alle inaktiven Metallteile (Schranktüren, Seitenteile, usw.) großflächig und niederimpedant mit der Bezugspotentialfläche. Verbinden Sie Montageplatten so untereinander, daß sie eine gemeinsame Bezugspotentialfläche bilden. Stellen Sie eine großflächige niederimpedante Verbindung zwischen der Schutzleiterschiene und der Bezugspotentialfläche (Schrankgehäuse) her. Verbinden Sie den Schirm der abgeschirmten Leitungen mit geeignetem Befestigungsmaterial (Kabelschelle) großflächig und niederimpedant mit der Bezugspotentialfläche. Die Kabelschelle 6

7 Montageplatten, Ci-Verteiler F Schützen muß den Kabelschirm im gesamten Umfang schlüssig umschließen. Verbinden Sie das externe Schutzleitersystem (Erdpotential) großflächig und niederimpedant mit dem Schaltschrankbezugspotential (interne Schutzleiterschiene). Sie alle Masseverbindungsstellen vor Korrosion. Montageplatten, Ci-Verteiler F Die Der Aufbau muß auf Montageplatten erfolgen. Verbinden Sie die Montageplatten niederimpedant mit dem Schaltschrank. Verwenden Sie Montageplatten aus verzinktem Stahlblech (keine Lackierung). Der Ci-Verteiler muß mit einer verzinkten Montageplatte ausgerüstet sein. Die Montageplatte des Ci- Verteilers bildet die Bezugspotentialfläche. Totalisolierung wird durch die Maßnahme Bezugspotentialfläche aufgehoben. Achten Sie darauf, daß die Verbindungsstellen korrosionsgeschützt sind. Montageplatten müssen niederimpedant und großflächig untereinander und mit dem internen Schutzleitersystem zu einer Gesamtbezugspotentialfläche verbunden sein. Dabei sind die Montageplatten, Teilmontageplatten, metallische Geräteplatten so oft wie möglich mit dem Schrank-Massesystem zu verbinden. 7

8 Aufbau der Bezugspotentialflächen Montageplatte Tragschiene Abbildung 2: Großflächige Verbindungen Geteilte Montageplatten sind in ihrer Gesamtheit inaktive Metallteile und somit Bestandteil der Bezugsfläche. Sie müssen deshalb auch untereinander niederimpedant verbunden werden (z. B. über verzinkte Massebänder). Hutschienen montieren Befestigen Sie die Hutschiene großflächig und niederimpedant auf der Montageplatte. Verwenden Sie handelsübliche, korrosionsgeschützte Hutschienen. 8

9 Geschirmte Leitungen verwenden Montageplatte Tragschiene Hutschiene Hutschiene Abbildung 3: Befestigung der Hutschiene Kontaktieren Sie die Hutschiene großflächig und niederimpedant mit dem Trägersystem über Schrauben oder Nieten. Entfernen Sie bei lackierten, eloxierten oder isolierten Metallteilen im Bereich der Verbindungsstelle die isolierende Schicht. Schützen Sie die Verbindungsstellen vor Korrosion (z. B. durch einfetten; Achtung: nur dafür geeignetes Fett verwenden). Geschirmte Leitungen verwenden Folgende Leitungen müssen grundsätzlich geschirmt sein: Kommunikationsleitungen Analogleitungen Zählerleitungen usw. gebäudeübergreifende Daten- oder Signalleitungen (Blitzschutz) Die Abschirmung des Kabels muß möglichst nahe an der Störquelle des Systems geerdet werden. 9

10 Aufbau der Bezugspotentialflächen Legen Sie den Kabelschirm immer beidseitig auf Erdpotential. Beachten Sie dabei, daß das Erdpotential an den Erdungsstellen unterschiedliches Potential annehmen kann. In diesem Fall ist eine zusätzliche Potentialausgleichleitung mit einem Querschnitt von 10 mm 2 zu verlegen. Hinweis! Der Kabelschirm darf nicht als Potentialausgleich dienen. Die freien Kabelenden sind so kurz wie möglich zu halten! Externe Schirmleitungszugänge Verbinden Sie das von extern kommende Schirmkabel mit der lokalen Bezugspotentialfläche. Stellen Sie die Verbindung direkt nach dem Eintritt in das System her (Schaltschrank, Gerüst, Montageplatte). Folgende Kontaktwege sind möglich: Klemmbügel Schnappbefestigung Hutschiene Bezugspotentialfläche Kontaktschelle Schnappbefestigung Hutschiene Bezugspotentialfläche Kontaktschelle Verschraubung mit der Sammelschiene Bezugspotentialfläche Klemmbügel Verschraubung mit der Sammelschiene Bezugspotentialfläche 10

11 Externe Schirmleitungszugänge Hutschiene Sammelschiene M4 Hutschiene Sammelschiene integrierte Schraube Entfernen Sie die Isolierungen geschirmter Leitungen am Auflagepunkt. Dabei darf das Schirmgeflecht nicht unterbrochen oder beschädigt werden. Es ist wichtig, daß Sie die Sammelschiene kurz und niederimpedant mit der Bezugspotentialfläche verbinden (keine isolierten Stege)! Führen Sie eine erneute Schirmgeflechtskontaktierung möglichst nahe am Gerät durch. 11

12 Aufbau der Bezugspotentialflächen Gebäudeüberschreitende Installation: Abschirmen der Leitung Setzen Sie für den Blitzschutz gemäß ENV ein geeignetes Vorschaltgerät ein. Hierfür eignen sich z. B. Geräte der Firma Dehn. Verlegen Sie gebäudeüberschreitende Leitungen nur abgeschirmt. Die Abschirmung darf nicht als Potentialausgleichsleiter verwendet werden, da hierfür die Strombelastbarkeit nicht gegeben ist. Installieren Sie für Signalleitungen geeignete Schutzelemente gegen Überspannung. Installieren Sie diese Schutzelemente möglichst bei Kabeleintritt in das Gebäude, jedoch spätestens am Schaltschrank. Gebäudeüberschreitende Leitungen, die in den Potentialausgleich einbezogen werden, müssen Sie in Metallrohren verlegen. Diese Metallrohre sind dann beidseitig zu erden. Die Mindestquerschnitte der Blitzschutz-Potentialausgleichsleitungen betragen nach DIN VDE 0185 Teil 100: 16 mm 2 bei Kupfer 25 mm 2 bei Aluminium 50 mm 2 bei Eisen Bei dieser Verlegeart wird die Verbindung der Abschirmung mit dem Potentialausgleich nicht gefordert. Zusätzlich müssen Sie beim jeweils ersten Teilnehmer nach dem Gebäudeeintritt eine blaue Überspannungsableiterklemme anschließen (Sekundärschutz). Den grüngelben Anschluß dieser Klemme erden Sie dann am nächsten Erdungspunkt. 12

13 3 Geräte erden Kompaktsteuerung, PS 4-System Montage auf Hutschiene 24 V 0 V DC-Geräte L1 N AC-Geräte PS4/EM4 Abbildung 4: Geräteerdung bei Montage auf Hutschiene Hutschiene Funktionserde (bei DC-Geräten) Schutz- und Funktionserde (bei AC-Geräten) Schutzleiterschiene Verbindung nur bei AC-Geräten Schutzleiterklemme DC-Geräte: Verbinden Sie die Funktionserde möglichst kurz und mit 2,5 mm 2 Aderquerschnitt über eine Schutzleiterklemme und Hutschiene z. B. Fabrikat Weidmüller oder Phoenix mit der Bezugspotentialfläche. AC-Geräte: Verbinden Sie den Schutz- und Funktionserde-Anschluß möglichst kurz und mit 1,5 mm 2 Aderquerschnitt über eine Schutzleiterklemme und Hutschiene z. B. Fabrikat Weidmüller oder Phoenix mit der Bezugspotentialfläche. Zusätzlich ist die Schutzerde 13

14 Geräte erden möglichst kurz mit 1,5 mm 2 Aderquerschnitt mit der Schutzleiterschiene zu verbinden. Montage auf Montageplatten 24 V 0 V DC-Geräte L1 N AC-Geräte PS4/EM4 Abbildung 5: Geräteerdung bei Montage auf Montageplatte Montageplatte Kabelschuh Funktionserde (bei DC-Geräten) Schutz- und Funktionserde (bei AC-Geräten) Gerätefüße Schutzleiterschiene Verbindung zusätzlich bei AC-Geräten, Aderquerschnitt 1,5 mm 2 DC-Geräte: Verbinden Sie die Funktionserde möglichst kurz und mit 2,5 mm 2 Aderquerschnitt mit der Montageplatte (Bezugspotentialfläche). Die Kontaktierung des Leiters mit der Montageplatte erfolgt über eine gutleitende, möglichst flächige Verbindung, z. B. einem Kabelschuh. 14

15 Kompaktsteuerung, PS 4- System Verbinden Sie die Montagefüße niederimpedant mit der Montageplatte. AC-Geräte: Verbinden Sie den Schutz- und Funktionserde-Anschluß möglichst kurz mit 1,5 mm 2 Aderquerschnitt mit der Montageplatte (Bezugspotentialfläche). Zusätzlich ist die Schutzerde möglichst kurz mit 1,5 mm 2 Aderquerschnitt mit der Schutzleiterschiene zu verbinden. Die Kontaktierung des Leiters mit der Montageplatte erfolgt über eine gutleitende, möglichst flächige Verbindung, z. B. einem Kabelschuh. Verbinden Sie die Montagefüße niederimpedant mit der Montageplatte. 15

16 Geräte erden Modularsteuerung, PS 416-System Baugruppenträger Verbinden Sie den Baugruppenträger möglichst großflächig und niederimpedant mit dem Trägersystem (Montageplatte, Aufbaugerüst, Montageschwenkrahmen usw.). Verbinden Sie den Baugruppenträger mit der Schutzleiterschiene. Das dafür verwendete Schutzleiterkabel muß einen Querschnitt von 6mm 2 haben. Die Seitenwände des Baugruppenträgers sind für den Anschluß des Schutzleiterkabels entsprechend vorbereitet. Befestigen Sie das Schutzleiterkabel mit einem Lochkabelschuh (richtige Größe!) an der Seitenwand. Abbildung 6: Erdung des Baugruppenträgers Schutzleiterkabel Schutzleiterschiene 16

17 HF-Störsignale vermeiden, Ferrithülse HF-Störsignale vermeiden, Ferrithülse Um HF-Störsignale zu vermeiden, müssen Sie bei der Installation der Baugruppen die Datenleitungen und evt. auch die Versorgungsleitungen mit einer Ferrithülse versehen. Baugruppe Ferrithülse für Versorgungsleitung Stromversorgungsbaugruppe PS 416-POW-400 Stromversorgungsbaugruppe PS 416-POW-420 Digitale Ausgabebaugruppe PS 416-OUT-400 Digitale Ausgabebaugruppe PS 416-OUT-410 Zählerbaugruppe PS 416-CNT-200 Kommunikationsbaugruppe PS 416-NET-210 Kommunikationsbaugruppe PS 416-NET-220 Kommunikationsbaugruppe PS 416-NET-230 Kommunikationsbaugruppe PS 416-MOD-200 Kommunikationsbaugruppe PS 416-COM-200 Ferrithülse für Datenleitung Montieren Sie die Ferrithülse unmittelbar unterhalb der Potentialausgleichschiene. Für die richtige Funktion muß die Ferrithülse das Kabel eng umschließen. Fixieren Sie die Ferrithülse mit zwei Kabelbindern am Kabel. Hinter der Ferrithülse dürfen keine Weiterführungen zu anderen Geräten erfolgen. Die Ferrithülse gehört nicht zum Lieferumfang der Baugruppen. 17

18 Geräte erden Abbildung 7: Montage der Ferrithülse Baugruppen Ferrithülse PS 416-ZBX-405 Kabelbinder Schirmanschluß abgeschirmte Datenleitung Versorgungsleitung Potentialausgleichschiene 18

19 4 Schirmleitung innerhalb eines Schaltschrankes verlegen Kompaktsteuerung, PS 4-System M4 24 V 0 V PS 4/EM 4 Abbildung 8: Schirmanbindung an Potentialbezugsfläche 19

20 Schirmleitung innerhalb eines Schaltschrankes verlegen Verlegen Sie die Schirmleitung links oder rechts am Gerät auf dem kürzesten Weg. Im Falle eines DIN-Steckers ist das Schirmgeflecht mit der Metallhülse des Steckers zu verbinden. Isolieren Sie das Schirmgeflechtende möglichst dicht am Geräte-Signalleitereintritt. Modularsteuerung, PS 416-System Für die Anbindung der Kabelschirme kann eine geeignete Potentialausgleichschiene bestellt werden. Die Schiene gehört nicht zum Lieferumfang der Baugruppenträger. Die Schiene wird an der unteren, vorderen Kante des Baugruppenträgers montiert. Dazu liegen der Schiene drei Schrauben bei. Die so befestigte Schiene ist Bestandteil der Gesamtbezugspotentialfläche. 20

21 Modularsteuerung, PS 416-System PS 416-BGT-4xx PS 416-ZBX-40x M4 12 M4 8 PS 416-ZBX-404 Abbildung 9: Anbindung der Kabelschirme Kabel Schirm Verbinden Sie den Kabelschirm mit einer Kabelschelle großflächig und niederimpedant mit der Potentialausgleichsschiene. Die Kabelschelle muß den Kabelschirm im gesamten Umfang schlüssig umschließen: 21

22 Schirmleitung innerhalb eines Schaltschrankes verlegen Setzen Sie das Kabel 15 mm ab. 15 mm Biegen Sie die Schelle auf. Stecken Sie die Schelle über den abgesetzten Teil der Leitung. Drücken Sie die Schelle zusammen und schrauben Sie sie auf der Potentialausgleichschiene fest. M4 Hinweis! Die Potentialausgleichschiene darf nicht für die Zugentlastung der Signal-Leitungen/-Kabel verwendet werden. 22

23 5 ESD-Maßnahmen Zum Schutz der Automatisierungsgeräte PS 4 und PS 416 vor Entladung statischer Elektrizität muß sich der Bediener vor dem Berühren von Bedienelementen, Schnittstellen- und/oder Datensteckern usw. gegen eine geerdete Fläche elektrostatisch entladen. Stellen Sie sicher, daß bei normalem Betrieb (Betriebsart Run ) der Automatisierungsgeräte die Frontklappen geschlossen sind, die Frontabdeckungen eingerastet/aufgesteckt sind. 23

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25 6 Blitzschutz Der Blitzschutz gliedert sich in die Bereiche außen und innen. Unter äußerem Blitzschutz versteht man das Ableiten des Blitzstroms außerhalb von Gebäuden direkt in die Erdungsanlage. Der innere Blitzschutz begrenzt die Auswirkungen des Blitzstromes, z. B. elektromagnetische Felder und Überspannungen, auf die nachfolgende elektrotechnische Einrichtung. Das Blitzschutzvorschaltgerät gehört nicht zum Lieferumfang der Automatisierungskomponenten. Die folgende Abbildung zeigt beispielhaft den Einsatz eines Blitzschutzvorschaltgerätes. CNT V DC 2 Abbildung 10: Einsatz eines Blitzschutzvorschaltgerätes Blitzschutz Ferrithülse Potentialausgleichschiene Schirm Datenleitung Versorgungsleitung 25

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27 7 Zubehörteile für den störsicheren Aufbau Schnappbefestigung für die Hutschiene Kontaktschellen für die Schirmbefestigung Klemmbügel für die Schnappbefestigung Schutzleiterklemme für die Hutschiene Masseband, verzinnt z. B. Weidmüller FM4/TS35 Bestell-Nr.: Klöckner-Moeller ZB KS1 z. B. Weidmüller KLBü 3-8 SC Bestell-Nr.: z. B. Weidmüller, Phoenix, Wago z. B. Schlemmer GmbH, Postfach 1309, Poing Querschnitt: 16 mm 2 Artikel-Nr.: Schlemmer: Ferrithülse Klöckner-Moeller PS 416-ZBX-405 Bestell-Nr.: Potentialausgleichschiene für Baugruppenträger PS 416-BGT-420/421 PS 416-BGT-410 PS 416-BGT-400 Blitzschutzvorschaltgerät Klöckner-Moeller Geräte z. B. der Fa. Dehn PS 416-ZBX-401 PS 416-ZBX-402 PS 416-ZBX-403 Bestell-Nr.:

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29 Stichwortverzeichnis B Baugruppenträger Erdung 16 Bezugspotential gesamtheitliches 3 Bezugspotentialfläche Aufbau 5 Blitzschutz 25 Blitzschutzvorschaltgerät 25 C Ci-Verteiler 7 E Entladung statischer Elektrizität 23 F Ferrithülse 17 Montage 18 Funktionserde 13 G Geräte erden 13 H HF-Störsignale 17 Hutschiene 8 Erdung 13 I inaktive Metallstrukturen 3 Installation gebäudeüberschreitende 12 L Leitung gebäudeüberschreitende 12 geschirmte 9 Leitungen verlegen grundsätzliches 3 M Metallstrukturen inaktive 3 Montageplatte 7 Montageplatten Erdung 14 N niederimpedante Verbindung 4 P Potentialausgleichschiene an Baugruppenträger montieren 20 S Sammelschiene 11 Schaltschrankaufbau 5 Schirmleitung verlegen innerhalb eines Schaltschrankes 19 Schirmleitungszugang externer 10 Schutzelemente gegen Überspannung 12 U Überspannungsableiterklemme 12 29

30 Stichwortverzeichnis V Verbindung niederimpedant 4 Z Zubehör 27 30

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