Vortrag auf der Wireless Automation in Lemgo

Transkript

1 Vortrag auf der Wireless Automation in Lemgo Zulassungsanforderungen an Funksysteme in der Prozessautomation aus der Sicht einer Zulassungsstelle für den Ex Schutz Autor: Rudolf Hauke, DEKRA EXAM GmbH, Bochum

2 Funk Technologien Handsprechfunkgeräte z.b. TETRA oder TETRAPOL - GSM Handys - Schalter oder Geber ohne Kabel - WLAN - Short Range Devices - RFID Tag passiv oder aktiv - RFID Lesegerät - Basisstationen von Funkstationen

3 Funk Technologien 2009 Welche Zulassungen sind notwendig, welche nicht oder gibt es Zulassungen die man besser hat? - Notwendige Zulassungen aus der Sicht des Explosionsschutzes für Funk/Wireless und RFID - Technische Möglichkeiten des Ex Schutzes - Grenzen der Betrachtung

4 Funk Technologien und/oder Ex-Schutz Explosionsfähige Atmosphäre besteht aus einem explosionsfähigen Gemisch von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben mit Luft einschließlich üblicher Beimengungen (z.b. Feuchtigkeit) unter atmosphärischen Bedingungen, in dem sich eine Reaktion nach erfolgter Zündung selbständig fortpflanzt. Als atmosphärische Bedingungen gelten hier Gesamtdrücke von 0,8 bar bis 1,1 bar und Gemischtemperaturen von - 20 C bis + 40/60 C keine Angabe welches elektromagnetisches Umfeld angenommen werden soll.

5 Funk Technologien und/oder Ex-Schutz Gefahren durch unterschiedliche Zündquellenarten Funken, Flammen, Lichtbögen, hohe Oberflächentemperaturen, Schallenergien, Strahlung im optischen Bereich, elektromagnetische Wellen (seit 1994) sowie andere Zündquellenarten mit zündfähigem Potenzial

6 Funk Technologien und/oder Ex-Schutz Zonenzuordnung Beispiel Tankstelle Achtung Wasserstoff auch möglich oder Problem?

7 Funk Technologien und/oder Ex-Schutz Zone 0 Kategorie 1G Zone 1 Kategorie 2G Ein Bereich, in dem ständig oder langzeitig eine explosionsfähige Atmosphäre vorhanden ist. Bescheinigung notwendig. Ein Bereich, in dem damit zu rechnen ist, dass eine explosionsfähig Atmosphäre bei Normalbetrieb auftritt. Bescheinigung notwendig. Zone2 Kategorie 3G Ein Bereich, in dem nicht damit zu rechnen ist, dass bei Normalbetrieb explosionsfähige Gasatmosphäre auftritt, und wenn, dann nur selten und auch nur kurzzeitig. Bescheinigung nicht notwendig aber sinnvoll.

8 Kennzeichnung - Gas-Explosionsschutz Zone 76/117/EWG 94/9/EG 94/9/EG alt IEC/EN ** 0 n.a. II 1 G Ex ia II* T** 0158 II 2 G Ex de [ib] II* T** 1 2 außerhalb n.a. wie innerhalb wenn benannte Stelle Nr (EXAM) in Überwachung Fertigung tätig II (1)2 G II 1/2 G II 3 G II (2) G II (1) G Ex m [ia] II* T** (ia-stromkreis in Zone 0) Ex ia/ib II* T** (Anbau an die Zone 0) Ex n R T** [Ex ib] II* [Ex ia] II* * A, B oder C; ** 1-6

9 Funk Technologien und/oder Ex-Schutz Deutsche Zündgrenzwerte HF - Signale DIN VDE 0848 Teil 5 ( ) Gas und Staub Quelle außerhalb, Reaktion innerhalb, Basisgrenzwerte Grenzwerte abhängig von der Signalform und der Explosionsgruppe Lieferte aber sogenannte Basisgrenzwerte für Zulassungen (international anerkannt und zum Teil schon umgesetzt) In 2008 ist die Entscheidung gefallen, dass die Norm überarbeitet wird.

10 Funk Technologie und Ex-Schutz Europäische Grenzwerte Strahlung EN 50303, M1 Gas Liefert Grenzwert der Strahlungsleistung 6 W (e.i.r.p) Liefert Grenzwerte für optische Strahlungsquellen EN A1 Staub Lieferte Energiegrenzwerte von Strahlungen für Laser und Ultraschallgeräte

11 Funk Technologien und Ex-Schutz Englische Zündgrenzwerte HF - Signale BS 6656:2002 Guide - Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation Europäische Grenzwerte CLC/TR50427:2004 Guide - Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation (Sender außerhalb) Internationale Grenzwerte 5. Ausgabe der IEC (Oktober 2007) (Sender innerhalb und Fehlerfallanwendung)

12 Funk Technologien und Ex-Schutz Kontinuierliche Hochfrequenzquellen bis 60 GHz Zündgrenzwerte Stand Quelle IEC :2007 Explosionsgruppe Zündgrenzwert der Wirkleistung Pzg I 6 W gemittelt über 200 µs IIA 6 W gemittelt über 100 µs IIB 3,5 W gemittelt über 80 µs IIC 2 W gemittelt über 20 µs III 6 W gemittelt über 200 µs Die Werte gelten für die Kategorie 1, 2 oder 3 oder für Ma, Mb, Ga, Gb, Gc, Da, Db oder Dc unter Berücksichtigung der Fehlerbetrachtungen.

13 Funk Technologien und Ex-Schutz Kontinuierliche Hochfrequenzquellen Kontinuierlich ist ein Signal wenn die Zeitdauer eines Impulses größer als die Hälfte der Zündinduktionszeit ist. Explosionsgruppe III ist neu Definition Wirkleistung Pzg: effektive Ausgangsleistung multipliziert mit dem Antennengewinn Was ist passiert? Aus allen Normen wurden alle grundsätzlichen Aussagen in der neuen Ausgabe der IEC Ausgabe zusammengefasst, also auch die Hochfrequenzgrenzwerte. Damit unterliegen sie auch der Fehlerfallbetrachtung.

14 Funk Technologien und Ex-Schutz Gepulste Hochfrequenzquellen Zündgrenzwerte Stand Quelle IEC :2007 Explosionsgruppe Zündgrenzwert der Energie Wzg I 1500 µj IIA 950 µj IIB 250 µj IIC 50 µj III 1500 µj Bedingungen für gepulste Signale: Impulsdauer kleiner als die Hälfte der Zündinduktionszeit Zeitspanne zwischen zwei Impulsen größer als die dreifache Zündinduktionszeit

15 Funk Technologien und Ex-Schutz Gepulste Hochfrequenzquellen Zündgrenzwerte Stand Quelle IEC :2007 Explosionsgruppe Zündgrenzwert der Energie Wzg I 1500 µj IIA 950 µj IIB 250 µj IIC 50 µj III 1500 µj Die Werte gelten für die Kategorie 1, 2 oder 3 oder für Ma, Mb, Ga, Gb, Gc, Da, Db oder Dc unter Berücksichtigung der Fehlerbetrachtungen.

16 Funk Technologien und Ex-Schutz Beispiel ATEX Kennzeichnung Name und Anschrift des Herstellers Typ *******-IIC Herstellungsjahr 0158 II 2G Ex ia IIC T4 Fertigungsnummer BVS 09 ATEX E xxx

17 Funk Technologien und Ex-Schutz Beispiel IEC EX Kennzeichnung Stand Name und Anschrift des Herstellers Typ *******-IIC Herstellungsjahr Ex ia IIC T4 Fertigungsnummer IECEx BVS 09.XXXX

18 Funk Technologien und/oder Ex-Schutz RFID passiver Tag (NAMUR AK4.16) Für diese Tags (Werksausweis, Etikett, Warenbegleittag) für die Bereiche der Zone 1 oder Zone 2 in denen sich Personen aufhalten bis zu einer Umgebungstemperatur von + 40 Grad C ungefährlich, wenn die elektrostatische Unbedenklichkeit für IIC gegeben ist. Für Zone 0 und/oder höhere Umgebungstemperaturen muss noch eine Entscheidung getroffen werden. Alle direkt für den Ex Bereich konzipierten Tags sind bescheinigungspflichtig.

19 Funk Technologien und Ex-Schutz Schlussfolgerungen Teil 1 Sobald sich Teile der Funkeinrichtung innerhalb einer Zone des Explosionsschutzes befinden, müssen diese zugelassen oder zertifiziert sein. Nach der Betriebssicherheitsverordnung muss auch die Gefahr der Einstrahlung in dem sogenannten Explosionsschutzdokument betrachtet werden.

20 Funk Technologien und Ex-Schutz Schlussfolgerungen Teil 2 Grenzwerte für die maximale Sendeleistungen (Strahlungsleistung) sind für Sie in der IEC Ausgabe Oktober 2007 zu finden. Als genereller Grenzwert (Stand ) für Frequenzen bis 60 GH kann eine Strahlungsleistung kleiner 2 W oder 50 µj für alle Zonen für den Gas- und Staubbereich angesehen werden. Dieser Wert mu unter den anzuwendenden Fehlerfallbetrachtungen in Abhängigkei von der Zone/Kategorie ermittelt werden. Deutschland hat eine Sonderregelung bitte nachfragen.

21 Funk Technologien und Ex-Schutz Schlussfolgerungen Teil 3 Das Gebiet RFID gewinnt an Bedeutung und es kommen sehr viele Nachfragen zu dem Thema Lesegeräte. Das Gebiet Wasserstoffzapfsäulen ist noch nicht geklärt. Auch das Gebiet Betriebsmittelgruppe III wird sehr diskutiert. Aktuelle Infos können Sie beim Verfasser nachfragen.

22 Funk Technologien und Ex-Schutz Kontaktdaten des Vortragenden Dipl.-Ing. Rudolf Hauke DEKRA EXAM GmbH Dinnendahlstr Bochum Tel.: Fax.: Mail: Bei allen Anfragen zu den Folien oder zu dem Thema bitte das Kennwort VDI Wireless 2009 Lemgo mit angeben. Visitenkarten finden Sie auf dem Tisch der DEKRA EXAM.