Kompendium Teil E -

1 ___________________ Vorwort

Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

Allgemeine Regeln für Leitungen und Anschlusstechnik

SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Kompendium Teil E Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0) Bedienhandbuch

2 ___________ Aufbau und Auslegung von 3 ___________________ Schaltschränken Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz

4 ___________ Regeln für S75 ___________________ Automatisierungsgeräte

6 ___________________ Bussysteme 7 ___________________ Not-AUS

Gültig für PCS 7 V8.0 (aktualisiert für V8.0 SP1) Gültig für PCS 7 V7.1

11/2013

A5E03987144-02

Rechtliche Hinweise Warnhinweiskonzept Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise zu Ihrer persönlichen Sicherheit sind durch ein Warndreieck hervorgehoben, Hinweise zu alleinigen Sachschäden stehen ohne Warndreieck. Je nach Gefährdungsstufe werden die Warnhinweise in abnehmender Reihenfolge wie folgt dargestellt. GEFAHR bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. WARNUNG bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. VORSICHT bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. ACHTUNG bedeutet, dass Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. Beim Auftreten mehrerer Gefährdungsstufen wird immer der Warnhinweis zur jeweils höchsten Stufe verwendet. Wenn in einem Warnhinweis mit dem Warndreieck vor Personenschäden gewarnt wird, dann kann im selben Warnhinweis zusätzlich eine Warnung vor Sachschäden angefügt sein.

Qualifiziertes Personal Das zu dieser Dokumentation zugehörige Produkt/System darf nur von für die jeweilige Aufgabenstellung qualifiziertem Personal gehandhabt werden unter Beachtung der für die jeweilige Aufgabenstellung zugehörigen Dokumentation, insbesondere der darin enthaltenen Sicherheits- und Warnhinweise. Qualifiziertes Personal ist auf Grund seiner Ausbildung und Erfahrung befähigt, im Umgang mit diesen Produkten/Systemen Risiken zu erkennen und mögliche Gefährdungen zu vermeiden.

Bestimmungsgemäßer Gebrauch von Siemens-Produkten Beachten Sie Folgendes: WARNUNG Siemens-Produkte dürfen nur für die im Katalog und in der zugehörigen technischen Dokumentation vorgesehenen Einsatzfälle verwendet werden. Falls Fremdprodukte und -komponenten zum Einsatz kommen, müssen diese von Siemens empfohlen bzw. zugelassen sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb der Produkte setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung, Montage, Installation, Inbetriebnahme, Bedienung und Instandhaltung voraus. Die zulässigen Umgebungsbedingungen müssen eingehalten werden. Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden.

Marken

Alle mit dem Schutzrechtsvermerk ® gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.

Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten.

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Inhaltsverzeichnis 1

Vorwort ................................................................................................................................................... 5

2

Allgemeine Regeln für Leitungen und Anschlusstechnik .......................................................................... 9

3

4

5

2.1

Leitungsauswahl und Verbindungstechnik .................................................................................... 9

2.2

Leitungsführung in Kabelkanälen und Schaltschränken ..............................................................11

2.3

Isolationswiderstände ..................................................................................................................12

2.4

Stecker und Baugruppensteckplätze ...........................................................................................13

2.5

Redundanter Anlagenaufbau .......................................................................................................14

Aufbau und Auslegung von Schaltschränken......................................................................................... 15 3.1

Allgemeine Anforderungen ..........................................................................................................15

3.2

Aufstellort .....................................................................................................................................16

3.3

Umweltbedingungen und Klimatisierung .....................................................................................17

3.4

Personenschutz ...........................................................................................................................18

3.5

EMV und Schirmung ....................................................................................................................20

3.6

Einsatz von Netzfiltern und Entstörschaltungen ..........................................................................23

3.7

Überstromschutzeinrichtungen ....................................................................................................25

3.8

Erdungskonzept für Schaltschrankkomponenten ........................................................................26

3.9

Beschaltung nicht genutzter Baugruppen-Eingänge ...................................................................27

3.10

Blitz- und Überspannungsschutz .................................................................................................28

Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz ............................................................ 31 4.1

Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz .................................................................................31

4.2

Anlagenweite Erdung ...................................................................................................................32

4.3

Anlagenweiter Potentialausgleich ................................................................................................36

4.4

Anlagenweiter Blitzschutz ............................................................................................................37

Regeln für S7-Automatisierungsgeräte .................................................................................................. 39 5.1

SIMATIC S7-Steuerungen ...........................................................................................................39

5.2

PC-Hardware ...............................................................................................................................41

5.3

Redundante Server ......................................................................................................................41

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3

Inhaltsverzeichnis

6

7

Bussysteme .......................................................................................................................................... 43 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 6.1.8

PROFIBUS .................................................................................................................................. 43 Allgemeine Regeln ...................................................................................................................... 43 Buskabel...................................................................................................................................... 45 Terminierung ............................................................................................................................... 46 Zulässige Netzstrukturen für PROFIBUS DP.............................................................................. 47 Leitungslänge bei PROFIBUS DP .............................................................................................. 48 Zulässige Netzstrukturen für PROFIBUS PA .............................................................................. 49 Erdung und Schirmung von PROFIBUS-Komponenten ............................................................. 50 Blitzschutz ................................................................................................................................... 51

6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4

Industrial Ethernet ....................................................................................................................... 52 Anlagenbus und Terminalbus ..................................................................................................... 52 Spezifikationen ............................................................................................................................ 54 Optische Netze ............................................................................................................................ 56 Blitzschutz ................................................................................................................................... 56

Not-AUS ............................................................................................................................................... 59

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

4

Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

1

Vorwort Gegenstand des Handbuchs

SIMATIC PCS 7, als ausgeprägt offenes System, gewährleistet ein hohes Maß der Adaption an verschiedenste Kundenbedürfnisse. Die Systemsoftware bietet dem Projekteur hierfür viele Freiheiten in Bezug auf den Projektaufbau sowie die Gestaltung des Programms und der Visualisierung. Die Erfahrung hat gezeigt, dass sich spätere Modernisierungen oder Anlagenerweiterungen wesentlich einfacher gestalten, wenn von vorn herein weitestgehend "PCS 7 konform" projektiert wird. Das heißt, gewisse Grundregeln sollen zwingend eingehalten werden, um auch zukünftig die gegebenen Systemfunktionen optimal nutzen zu können. Dieses Handbuch dient als Kompendium zusätzlich zur Produktdokumentation rund um SIMATIC PCS 7. Grundlegende Arbeitsschritte der Projekterstellung und Parametrierung werden in Form von Handlungsanweisungen mit zahlreichen Abbildungen beschrieben. Das Kompendium spiegelt geradlinig den empfohlenen Weg durch die Projektierung wieder, wobei zahlreiche Praxiserfahrungen ausgewertet werden. Die Beschreibung geht nicht bis in die Applikation selbst, sondern bezieht sich auf den Umgang mit dem Projekt und die Parametereinstellungen der enthaltenen Komponenten. Zum Kompendium gehören folgende Teile: ● Projektierungsleitfaden inkl. Checkliste ● Process Safety inkl. zwei Checklisten ● Technische Funktionen mit SFC-Typen ● Betriebsführung und Wartung inkl. Checkliste ● Hardware-Aufbau inkl. Checkliste ● Industrial Security

Gültigkeit Diese Dokumentation ist gültig für die Software-Pakete: ● SIMATIC PCS 7 V8.0 (aktualisiert für V8.0 SP1) ● SIMATIC PCS 7 V7.1

SIMATIC PCS 7 Manual Collection Die Gesamtdokumentation von PCS 7 steht Ihnen kostenlos und mehrsprachig im MyDocumenationManager als Manual Collection über die Internet-Seite http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59538371 oder im PDF-Format über http://www.siemens.de/pcs7-dokumentation zur Verfügung.

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Vorwort

Gegenstand von Teil E "Hardware-Aufbau" Teil E widmet sich der Definition und Beschreibung von Prüfpunkten für den Hardware Aufbau von verfahrenstechnischen Produktionsanlagen. Auf folgenden Themen liegt dabei das Hauptaugenmerk: ● Leitungen und Anschlusstechnik ● Aufbau und Auslegung von Schaltschränken ● Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz ● Busleitungen Die zugehörige Checkliste erhalten Sie auf der Download-Seite des Handbuchs über den "Info-Button". Hinweis Bei Bezug von Produkten Dritter kommt der Vertragsschluss direkt mit dem jeweiligen Hersteller und nicht mit der Siemens AG zustande. Für Produkte Dritter kann die Siemens AG daher keine Haftung übernehmen auch wenn diese Dokumentation Verweise of solche Produkte zugehöriger Hersteller enthält.

Weitere Unterstützung Bei Fragen zur Nutzung der im Handbuch beschriebenen Produkte, die Sie hier nicht beantwortet finden, wenden Sie sich bitte an Ihren Siemens-Ansprechpartner in den für Sie zuständigen Vertretungen und Geschäftsstellen. Ihren Ansprechpartner finden Sie unter http://www.siemens.com/automation/partner. Den Wegweiser zum Angebot an technischen Dokumentationen für die einzelnen SIMATIC Produkte und Systeme finden Sie unter http://www.siemens.de/simatic-tech-doku-portal. Den Online-Katalog und das Online-Bestellsystem finden Sie unter http://mall.automation.siemens.com/.

Trainingscenter Um Ihnen den Einstieg in das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 zu erleichtern, bieten wir entsprechende Kurse an. Wenden Sie sich bitte an Ihr regionales Trainingscenter oder an das zentrale Trainingscenter in D 90327 Nürnberg (http://www.sitrain.com).

Technical Support Sie erreichen den Technical Support für alle Industry Automation and Drive Technology Produkte über das Web-Formular für den Support Request (http://www.siemens.de/automation/support-request). Weitere Informationen zu unserem Technical Support finden Sie im Internet unter http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/16604318.

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Vorwort

Industry Online Support im Internet Zusätzlich zu unserem Dokumentationsangebot bieten wir Ihnen im Internet unser Knowhow an (http://support.automation.siemens.com). Dort finden Sie: ● eine Übersicht zu den wichtigsten technischen Informationen und Lösungen für PCS 7 erhalten Sie unter http://www.siemens.de/industry/onlinesupport/pcs7. ● den Newsletter, der Sie ständig mit den aktuellsten Informationen zu Ihren Produkten versorgt. ● die für Sie richtigen Dokumente über unsere Suchfunktion im Industry Online SupportPortal. ● ein Forum, in welchem Anwender und Spezialisten weltweit Erfahrungen austauschen. ● Ihren Ansprechpartner für Industry Automation and Drive Technology vor Ort. ● Informationen über Vor-Ort Service, Reparaturen, Ersatzteile. Vieles mehr steht für Sie unter dem Begriff "Leistungen" bereit.

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7

Vorwort

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

8

Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Allgemeine Regeln für Leitungen und Anschlusstechnik 2.1

2

Leitungsauswahl und Verbindungstechnik

Allgemeine Regeln bei der Leitungsauswahl Die zum Anschluss an Geräte und Baugruppen benötigten Leitungen sind nach der maximalen Strombelastung, der ausreichenden mechanischen Stabilität und Korrosionsbeständigkeit auszuwählen. Nur wenn die gewählten Leitungen den Anforderungen sowohl im bestimmungsgemäßen Normalbetrieb als auch im Fehlerfall standhalten, sind sie geeignet. Für den Anschluss an SIMATIC-Baugruppen dürfen Leitungen verwendet werden, die für diese Baugruppen zugelassenen sind. Die Verarbeitungshinweise müssen dabei eingehalten werden. Bei der Auswahl geeigneter Leitungen muss der Schutz vor Verbiss durch Nagetiere beachtet werden.

Allgemeine Regeln für die Verbindungstechnik Durch die zu der Leitung und der Baugruppe passende Verbindungstechnik wird sichergestellt, dass die Kontaktierungen dauerhaft störungsfrei, beständig und niederimpedant sind. Beim Aufbau von Verbindungen müssen die folgenden Punkte beachtet werden: ● Die Verbindungen stromführender Teile dürfen sich unter der betriebsmäßigen Erwärmung, Alterung der Isolierstoffe sowie unter der im bestimmungsgemäßen Betrieb auftretenden Erschütterungen nicht unzulässig verändern. Die folgenden Einflussfaktoren müssen dabei berücksichtigt werden: – Wirkung der Wärmedehnung – Elektrolytische Wirkungen bei unterschiedlichen Metallen – Wirkung auftretender Temperaturen auf die Beständigkeit der Werkstoffe ● Die Verbindungen zwischen stromführenden Teilen müssen einen ausreichenden und dauerhaften Kontaktdruck sicherstellen. ● Die Schraubverbindungen müssen korrekt angezogen werden, um schlechte Kontakte und Quetschungen der Leitungen oder des Kontaktierungsmaterials zu vermeiden.

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Allgemeine Regeln für Leitungen und Anschlusstechnik 2.1 Leitungsauswahl und Verbindungstechnik Für Schraubenverbindungen stromführender Teile gelten die folgenden Anzugsdrehmomente: Schraubendurchmesser

Anzugsdrehmoment

M3

0,8 Nm

M4

1,8 Nm

M5

3,0 Nm

M6

6,0 Nm

M8

13,0 Nm

M10

25,0 Nm

M12

50 Nm

Für die Werte der Anzugsdrehmomente gilt eine Plus-Toleranz von 30%.

Hinweis Beachten Sie zusätzlich zu den Anzugsdrehmomenten auch die Herstellerhinweise zur Montage der Klemmen. ● Die Nichteinhaltung der Anforderungen für die Schraubenverbindungen stromführender Teile führt zu einer deutlichen Erhöhung der Übergangswiderstände. Dies kann einen Brand durch Überhitzung oder Lichtbögen zur Folge haben. ● Aufeinandertreffende Oberflächen von Verbindungen müssen blank sowie frei von Fettund Ölfilmen, Farbe oder Eloxierung und Korrosion sein. ● Kabel und Leitungen dürfen zwischen zwei Klemmstellen keine Flick- oder Lötstellen aufweisen. ● An einer Klemme darf nur ein Leiter angeschlossen werden. Das Anschließen von zwei oder mehreren Leitern ist nur zulässig, wenn die Klemmen für diesen Zweck vorgesehen sind. ● Bei eigensicheren Leitungen sind die Anforderungen entsprechend EN 60079-14 einzuhalten. Hinweis Beachten Sie die Hinweise der Kabelhersteller bei Arbeiten mit Heißluftfön oder Brenner, da sich die Isolationen als auch die Leiter bei einer übermäßigen Wärmeeinwirkung unzulässig verändern können.

Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie im Handbuch "Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849)".

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Allgemeine Regeln für Leitungen und Anschlusstechnik 2.2 Leitungsführung in Kabelkanälen und Schaltschränken

2.2

Leitungsführung in Kabelkanälen und Schaltschränken

Einleitung Im Folgenden finden Sie Regeln für die Leitungsführung in Kabelkanälen und Schaltschränken, deren Berücksichtigung zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) sowie der Anlagenverfügbarkeit führen kann.

Anbringung von Leitungen und Kabeln Für die Anbringung von Leitungen und Kabeln gelten die folgenden Regeln: ● Alle Leitungen und Kabel müssen eindeutig gekennzeichnet oder beschriftet sein. ● Leitungen und Kabel müssen abhängig von deren Art (Drehstromleitungen, Stromversorgungsleitungen, Signalleitungen, Datenleitungen) in separaten Bündeln oder Kanälen geführt werden. ● Leitungen, Kabel und Isolierungen dürfen bei der Verlegung nicht beschädigt, geknickt oder gequetscht werden. ● Die für die Leitungen vorgegebenen Minimal- und Maximaltemperaturen für Transport, Verlegung und Betrieb dürfen nicht unter- oder überschritten werden, um die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Leitungen nicht negativ zu beeinflussen. ● Es dürfen keine Leitungsverdrehungen und Torsionsbelastungen bei der Verlegung der Leitungen und Kabel entstehen. ● Der vom Hersteller angegebene minimale Biegeradius darf weder bei Kupferkabeln noch bei Lichtwellenleitern unterschritten werden. ● Leitungen und Kabel müssen ordnungsgemäß und ausreichend fixiert in den vorgesehenen Kabelkanälen angebracht werden. ● Aderenden müssen isoliert oder mit Bezugsmasse verbunden sein. ● Nicht benötigte Adern von Leitungen und Kabeln müssen sachgerecht abgefangen und fixiert sein. ● Unnötige Leitungslängen und Reserveschleifen sollen vermieden werden. ● Eine ausreichende Zugentlastung muss gewährleistet sein. Die Schirmauflage bei Schaltschrankeintritt darf dafür nicht verwendet werden. ● Kabelschächte müssen so ausgelegt sein, dass Leitungen und Kabel nicht beschädigt werden.

Schlepp- und Girlandenkabel Für Schlepp- und Girlandenkabel dürfen nur die vom Hersteller zugelassenen Kabeltypen verwendet werden. Im Schaltschrank muss für Schlepp- und Girlandenkabel ein ausreichender Bewegungsfreiraum verfügbar sein, sodass sie nicht durch Konstruktionsteile oder andere Kabel beschädigt werden.

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Allgemeine Regeln für Leitungen und Anschlusstechnik 2.3 Isolationswiderstände

Lichtwellenleiter (LWL) Es muss darauf geachtet werden, dass LWL mechanisch nicht beschädigt werden. Eine Beschädigung kann z. B. durch zu große Zugkräfte oder durch das Quetschen beim späteren Verlegen zusätzlicher Kabel entstehen. Zum Schutz vor Verschmutzungen müssen die LWL mit Schutzkappen versehen werden.

Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie in den folgenden Handbüchern: ● Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849) ● SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Engineering System (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/68157345) ● SIMATIC NET Industrial Twisted Pair- und Fiber Optic Netze (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1172207)

2.3

Isolationswiderstände

Anforderungen Für einen sicheren und fehlerfreien Anlagenbetrieb ist es erforderlich, dass alle Kabel, Leitungen und Gehäuse der eingebauten Komponenten sowie die Isolation und die Kabelmäntel unbeschädigt sind.

Prüfung des Isolationswiderstands Bei einer Prüfung des Isolationswiderstands müssen die folgenden Hinweise beachtet werden: ● Wenn eine Hochspannungsprüfung im System mit Wechselspannung durchgeführt wird, muss ein vorhandener Netzfilter abgeklemmt werden, um ein korrektes Messergebnis zu erzielen. ● Störschutzkondensatoren, die zwischen aktiven Teilen und Gehäuse liegen, dürfen nicht abgeklemmt werden und müssen die Prüfspannung aushalten. ● Zu beachten sind die von 500V DC abweichenden, maximal zulässigen Prüfspannungen gemäß Hersteller sowie die länderspezifischen Vorgaben (z.B. bei SIMODRIVE max. 1,8 kVDC Phase-PE). ● Die Prüfung des Isolationswiderstands ist nur im spannungsfreien Zustand möglich. Der Schaltschrank und seine Komponenten müssen hierfür von der Versorgungsspannung getrennt sein. ● Bei einem erdpotentialfreien Aufbau muss der Widerstand zwischen spannungsführenden Komponenten und Erdpotential im Anlagenbetrieb kontinuierlich überwacht werden ("Erdschlußüberwachung").

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Allgemeine Regeln für Leitungen und Anschlusstechnik 2.4 Stecker und Baugruppensteckplätze

Weitere Informationen Informationen zu Isolationsprüfungen, Schutzklassen und Schutzgraden finden Sie im Handbuch "SIMATIC S7-400 Automatisierungssystem S7-400 Baugruppendaten" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117740).

2.4

Stecker und Baugruppensteckplätze

Regeln für die Montage von Steckern und Baugruppensteckplätzen Die folgenden Regeln sind bei der Montage von Steckern und Baugruppensteckplätzen zu berücksichtigen, um Störungen und Ausfälle durch hohe Übergangswiderstände oder schlechte bzw. wackelnde Kontakte zu vermeiden: ● Die Stecker sind fehlerfrei montiert und verschraubt. ● Die Stecker sind mit den Baugruppen verschraubt. ● Die Baugruppen sind mit Baugruppenträgern verschraubt. ● Nicht benutzte Baugruppensteckplätze und Stecker müssen zum Schutz vor Verschmutzung und Beschädigung mit Blindsteckern bzw. Schutzkappen versehen werden. Weitere Informationen finden Sie im Handbuch "Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849).

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Allgemeine Regeln für Leitungen und Anschlusstechnik 2.5 Redundanter Anlagenaufbau

2.5

Redundanter Anlagenaufbau

Regeln bei einem redundanten Anlagenaufbau Die Hardware-Redundanz wird zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit eingesetzt. Redundante Hardware kann nur vollen Nutzen bringen, wenn der Aufbau unter Berücksichtigung folgender Regeln erfolgt: ● Redundante Aggregate müssen aus separaten Spannungsquellen versorgt und eigenständig abgesichert werden. ● Um eine gleichzeitige Beschädigung durch das gleiche Ereignis auszuschließen sind redundante Busleitungen und redundante Leitungen prinzipiell auf getrennten Trassen zu verlegen. ● Redundante Komponenten müssen so ausgelegt sein, dass sie unabhängig voneinander funktionieren. Dies bedeutet, dass bei einem Ausfall des zugehörigen Partners die volle Funktionalität der Anlage gewährleistet ist. Jede Komponente muss in der Lage sein, die volle Last zu tragen. ● Der Ausfall eines redundanten Partners muss gemeldet werden. Hinweis Beachten Sie die herstellerspezifischen Hinweise zur Parallelschaltung von Stromversorgungen (redundanter Aufbau).

Weitere Informationen Weitere Informationen und Beispiele zur Parallelschaltung finden Sie in den folgenden Handbüchern: ● SIMATIC NET Industrial Twisted Pair- und Fiber Optic Netze (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849) ● Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/59414088)

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.1

3

Allgemeine Anforderungen

Allgemeine Anforderungen Schaltschränke und deren Komponenten müssen die folgenden allgemeinen Anforderungen erfüllen: ● Schaltschränke, Schlösser und mechanische Betätigungselemente sind nicht beschädigt und in vollem Umfang funktionsfähig. ● In den Schaltschränken und den Kabelkanälen muss der Platz für alle Leitungen ausreichend sein. ● In Verkleidungen oder Türen von Schaltschränken müssen die Zuleitungen zu Geräten und Messgeräten so angebracht sein, dass sie beim Bewegen nicht beschädigt werden. ● Der Kantenschutz muss z. B. an Blechkanten und Übergangsstellen von Kabelkanälen sowie Gummitüllen beim Schrankeintritt ausreichend sein, um eine Verletzung von Kabeln und Leitungen zu vermeiden. ● Schaltschränke und deren Komponenten sind frei von funktionskritischer Verschmutzung z. B. durch Öle, Schmierstoffe oder Kühlmittel. ● Schaltschränke und deren Komponenten sind frei von Fremdkörpern wie z. B. Bohrspäne oder Reste von Montagearbeiten. ● Schaltschränke und deren Komponenten sind frei von Betauung, Kondensat oder Feuchte. ● Schaltschränke und deren Komponenten sind frei von elektrisch leitfähigen oder thermisch isolierenden Niederschlägen wie z. B. Salz oder anderen Stoffen, die beim Anlagenbetrieb anfallen (z. B. Zementstaub in der Mahlanlage eines Zementwerks). ● Alle Komponenten eines Schaltschranks sind ausreichend fixiert und mit einer Montageplatte oder dem Schrankrahmen verschraubt. ● Alle Komponenten (z. B. Baugruppen, Stromversorgungen, Schutzkomponenten) sind geprüft und nach den entsprechenden Normen zugelassen. ● Die verwendeten SIMATIC-Komponenten sind in der Liste der für die jeweilige PCS 7Version zugelassenen Baugruppen enthalten.

Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie in den folgenden Handbüchern: ● Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849) ● SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Engineering System (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/68157345)

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.2 Aufstellort

3.2

Aufstellort

Hinweise zum Aufstellort eines Schaltschranks Der Aufstellort und seine Umgebungsbedingungen müssen bei der Auswahl eines Schaltschranktyps berücksichtigt werden. Ein im Betrieb geschlossener, richtig ausgelegter Schaltschrank bietet Schutz vor den folgenden Einflüssen: ● Elektromagnetische Störeinflüsse ● Elektrischer Schlag, z. B. durch direktes Berühren oder durch das Eindringen fester Fremdkörper oder von Flüssigkeiten. ● Verschmutzung ● Feuchtigkeit ● Überhitzung ● Ausbreitung von Lichtbögen ● Feuer ● Schäden durch Kleintiere (z. B. Nagetiere, Schlangen) Die Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Staub, chemische Einflüsse, Explosionsgefahr) am Aufstellungsort des Schrankes bestimmen die erforderliche Schutzart (IP xx) des Schrankes. Die folgenden Hinweise sind zu beachten: ● S7-400 Baugruppen sind bei einer Umgebungstemperatur von 0-60 Grad °C einsetzbar, wobei es zu einer Temperaturänderung von max. 10 Grad °C pro Stunde kommen darf. ● S7-400 Baugruppen sind bei einer relativen Luftfeuchte von 95% bei 25 Grad °C Umgebungstemperatur einsetzbar. ● Der zulässige Luftdruck und die zulässige Schadstoffkonzentration müssen am Einsatzort der S7-400 Baugruppen berücksichtigt werden.

Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie in den folgenden Handbüchern: ● SIMATIC S7-400 Automatisierungssystem S7-400 Baugruppendaten (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117740) ● Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849)

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.3 Umweltbedingungen und Klimatisierung

3.3

Umweltbedingungen und Klimatisierung

Klimatisierung von Schaltschränken Durch fortschreitende Miniaturisierung elektronischer Bauelemente und zunehmende Packungsdichte steigt die Sensibilität der elektronischen Systeme gegenüber Einflüssen wie z. B. Staub, Feuchtigkeit und Temperatur. Mit Blick auf eine hohe Anlagenlebensdauer kommt der richtigen Schaltschrankdimensionierung und -klimatisierung daher große Bedeutung zu.

Umgebungstemperatur Ein Schaltschrank muss so aufgebaut werden, dass für alle enthaltenen Komponenten die maximal und minimal erlaubte Umgebungstemperatur nicht über- oder unterschritten wird. Die Innentemperatur der Schaltschränke, in denen sich temperaturabhängige Komponenten befinden, muss überwacht werden.

Klimatisierungsmaßnamen Die Geräte zur Klimatisierung müssen so angeordnet werden, dass die Kaltluft im Schaltschrank nicht direkt den Baugruppen zugeführt wird. Dadurch wird eine Betauung von Baugruppen vermieden. Zusätzlich muss auch sichergestellt werden, dass ein eventuell auftretendes Kondensat durch die entsprechenden Maßnahmen aufgefangen und abgeleitet werden kann. Um maximale Kühlung durch Eigenkonvektion zu garantieren, sollen Baugruppen und Geräte (Ausnahme: PCs und ggf. andere Geräte der IT) in vertikaler Einbaulage montiert werden. Bei einem nicht vertikalen Einbau müssen zusätzliche Maßnahmen zur Kühlung durchgeführt werden. Hinweis Bei einer Temperaturdifferenz von 10 Grad °C zwischen Schaltschrank und Umgebung werden durch Eigenkonvektion ca. 50W pro m² freie Schaltschrankoberfläche abgeführt. Darüber hinausgehende Verlustleistung muss durch zusätzliche Maßnahmen abgeführt werden.

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.4 Personenschutz

Lüftung Für die Lüftung in Schaltschränken gelten die folgenden Regeln: ● Zwischen den Lufteintrittsöffnungen und Luftaustrittöffnungen muss ein Mindestabstand von 200 bis 400 mm eingehalten werden. Alternativ dazu kann eine geeignete Luftkonvektion auch durch Luftleitbleche gewährleistet werden. ● Alle Komponenten im Schaltschrank müssen so eingebaut werden, dass die Lüftungsfreiräume oberhalb und unterhalb der Baugruppen eingehalten sind. ● Im Schaltschrank muss eine freie Luftzirkulation gewährleistet sein. Die Luftzirkulation darf nicht durch Schaltschrankkomponenten (z. B. Kabel) behindert werden. ● Die Luftzirkulation muss regelmäßig überprüft werden. ● Die Lüftungsschlitze dürfen nicht durch Baugruppen verdeckt sein. ● Das Eindringen von Staub muss verhindert werden (z. B durch Filtermatten).

Weitere Informationen Ausführliche Informationen zur Luftführung in Schaltschränken finden Sie im Kapitel "Montieren einer S7-400" des Handbuchs "Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849)".

3.4

Personenschutz

Personenschutz Schaltschränke dienen auch dem Schutz von Personen vor direkter oder indirekter Wirkung des elektrischen Stroms. Optimaler Schutz wird durch eine Kombination technischer Schutzeinrichtungen und konstruktiv begründeter Maßnahmen erreicht. Dazu gehören auch die Service- und Montagefreundlichkeit, die ebenso zum Schutz des Wartungs- und Anlagenpersonals dienen.

Schutz vor elektrischem Schlag Zum Schutz vor einem elektrischen Schlag durch direktes Berühren muss bei Schaltgerätekombinationen, bei denen im Betrieb ein gelegentlicher Zugang zu bestimmten Komponenten notwendig ist (z. B. zum Auswechseln von Sicherungseinsätzen oder Lampen), für eine ausreichende Isolation oder Abdeckung aktiver, spannungsführender Teile gesorgt werden. Dabei darf das Abnehmen, Öffnen oder Entfernen von Schutzabdeckungen oder Umhüllungen nur mit einem geeigneten Schlüssel oder Werkzeug oder erst nach Freischaltung möglich sein. Aktive Komponenten, die den Anforderungen der Schutzkleinspannung entsprechen, müssen nicht abgedeckt oder isoliert werden.

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.4 Personenschutz Bedienteile wie z. B. Griffe oder Handräder müssen entweder sicher und dauerhaft mit elektrisch leitfähigen Teilen verbunden sein, die an einem Schutzleiter angeschlossen sind, oder mit einer zusätzlichen Isolierung gegenüber anderen leitfähigen Teilen der Schaltgerätekombination versehen werden. Diese Isolierung muss mindestens für die größte Bemessungsisolationsspannung des zugehörigen Gerätes bemessen sein. Alle berührbaren, elektrisch leitfähigen Konstruktionsteile wie z. B. das Gehäuse müssen an Schutzleitern angeschlossen werden. Die Konstruktionsteile selbst dürfen dabei nicht als Schutzleiter verwendet werden.

Schutzleiter Für Schutzleiter gelten die folgenden Regeln: ● Die Bemessung der Schutzleiter muss den folgenden Kriterien entsprechen: – Sicherer Anschluss an die Kurzschlussschutzeinrichtung – Ausreichende thermische und mechanische Stabilität auch im Fehlerfall ● Der Schutzleiter muss durch Form, Anordnung, Kennzeichnung oder Farbe leicht erkennbar sein. Farbkennzeichnungen müssen dabei zweifarbig (grün-gelb) sein. Wenn als Schutzleiter eine isolierte einadrige Leitung verwendet wird, muss sich deren Farbkennzeichnung möglichst über die ganze Länge erstrecken. Zusätzlich sind auch die nationalen Regelungen für die Kennzeichnung von Schutzleitern zu beachten.

Schaltschrankaufbau Bei dem Aufbau der Schaltschränke müssen die folgenden Regeln berücksichtigt werden: ● Alle Elemente, mit denen Bediener oder Servicepersonal in Berührung kommen (z. B. Drucktaster, Einrichtungen zum Rückstellen oder Entriegeln, Anzeigegeräte), müssen leicht zugängig eingebaut sein. Ihre Mittellinie darf grundsätzlich nicht höher als 2 m über der Standfläche des Schaltschranks sein. ● Die Schaltschranktüren können für Montage- und Servicetätigkeiten ausreichend weit geöffnet werden (min. 120°). ● Schutzabdeckungen für handbetätigte Schaltgeräte müssen so angeordnet sein, dass Personen durch Schaltlichtbögen nicht gefährdet werden. Um Verletzungen beim Auswechseln von Sicherungseinsätzen zu vermeiden, müssen Trennwände zwischen den Phasen verwendet werden, soweit dies nicht aufgrund der Bauart und Anordnung der Sicherungen überflüssig ist. ● Befestigungsmittel von Teilen, die im Fall einer Wartung abgebaut werden, dürfen nicht fehlen.

Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie im Handbuch "Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849).

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.5 EMV und Schirmung

3.5

EMV und Schirmung

Regeln für EMV beim Schaltschrankaufbau Durch eine hohe EMV-Festigkeit aller eingesetzten Komponenten kann die Verfügbarkeit der Gesamtanlage gesteigert werden. Zum Erreichen von EMV-Festigkeitet gelten beim Schaltschrankaufbau die folgenden Grundregeln: 1. Vermeiden von Störungen an der Quelle 2. Vermeiden der Kopplung von Störungen bzw. der Unterbrechung von Kopplungswegen 3. Dämpfen bzw. Ableiten von eingekoppelten Störungen Zur praktischen Umsetzung der oben aufgelisteten Grundregeln sind die folgenden Anforderungen beim Schaltschrankbau zu berücksichtigen: ● Die Schaltschränke müssen verschlossen sein. Nur geschlossene, metallische Schaltschränke bieten Schutz vor elektromagnetischer Störstrahlung und unerwünschten Wirkungen des elektrischen Stroms (z. B. Funken und elektromagnetischen Emissionen). ● Alle metallischen Komponenten des Schaltschranks, Montageplatten, metallische Baugruppenträger müssen großflächig leitend miteinander verbunden sein. Um eine niederimpedante Verbindung aller Komponenten mit der Schaltschrankmasse zu gewährleisten, werden nicht lackierte, verzinkte Montagebleche verwendet, die zusätzlich an den erforderlichen Stellen großflächig miteinander und der Bezugserde verbunden sind (z. B. über Masseband). Führen Sie Schraubverbindungen an lackierten oder eloxierten Metallteilen entweder mit speziellen Kontaktscheiben aus oder entfernen Sie die isolierenden Schutzschichten an den Kontaktpunkten. ● Beim Schrankeintritt müssen alle Leitungen mit einer Zugentlastung fixiert werden. Diese leitet keine Zugkräfte auf die Leitungsschirme ab. Schirmabfangungen sind als Zugentlastung nicht ausreichend, da dadurch der Kabelschirm mit mechanischer Last beaufschlagt und damit beschädigt werden kann. ● Örtlich voneinander entfernte Massegebilde, müssen sternförmig mit dem Schutzleitersystem verbunden sein. ● Bei fehlenden großflächigen Metallteilen sind Massebänder zu verwenden. ● Kontaktflächen sind durch geeignetes Fett vor Korrosion zu schützen. ● Tragholme sind großflächig mit dem Schrankgehäuse zu verbinden. ● Zwischen Tragholm und Baugruppenträgern muss es eine großflächige Metallverbindung geben. ● Die Schutzleiterschiene muss über eine separate Leitung (Mindestquerschnitt 10 mm2) mit dem Schutzleitersystem verbunden sein. ● Steckdosen im Schaltschrank (z. B. für die Versorgung von Programmiergeräten) müssen aus der Spannungsverteilung versorgt werden, deren Schutzleiter an den Schrank angeschlossen ist. Diese Spannungsversorgung muss von der Spannungsversorgung der automatisierungstechnischen Komponenten des Schaltschranks getrennt werden. ● Spannungsversorgung und Netzteile sollen vorzugsweise nahe an der Zuführung der Versorgungsspannung eingebaut werden. ● Kabel und Leitungen müssen nahe am Bezugspotential geführt werden.

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.5 EMV und Schirmung ● Leiterschleifen sind zu vermieden. ● Anschlüsse für ankommende und abgehende Neutralleiter (N), Schutzleiter (PE) und PEN-Leiter müssen in der Nähe der zugehörigen Außenleiteranschlüsse angeordnet werden. ● Die Gehäuse der Sub-D-Steckverbinder für den PROFIBUS DP/PA müssen metallisch oder metallisiert sein. ● Zur Beleuchtung sollen Glühlampen oder entstörte Leuchtstofflampen verwendet werden. ● Die geeigneten Kabelführungen und Verschraubungen im Schaltschrank sorgen dafür, dass der Schaltschrank ein geschlossenes System bleibt. Besonders zu beachten ist die sorgfältige Abdichtung in explosions- oder schlagwettergefährdeten Bereichen. ● Wenn sich Störquellen und Störsenken in einem Schaltschrank befinden, so sollen diese räumlich voneinander getrennt werden (Mindestabstände >= 20 cm). ● Schaltschrankkomponenten können durch den Einbau geerdeter Bleche von Störquellen getrennt werden. ● Störquellen dürfen nicht gemeinsam mit anderen Komponenten an dieselbe Spannungsversorgung angeschlossen werden.

Regeln für Schirmung Die folgenden Regeln für Schirmung sind beim Schaltschrankaufbau zu beachten: ● Die Schirme ankommender Leitungen müssen unmittelbar beim Eintritt in den Schaltschrank großflächig auf die Schirmschiene aufgelegt oder geklemmt werden. Gut geeignet dafür sind Kabelverschraubungen mit Schirmerdung oder die Auflage der Kabel am Schrankeintritt auf den sogenannten "Zackenschienen". Schirmschienen dürfen nicht lackiert sein. ● Der Kabelschirm muss im Anschlussstecker blank auf den Schirmkontaktflächen aufliegen.

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.5 EMV und Schirmung ● Bevorzugte Materialien für Schirmung und Erdung sind Kupfer oder verzinkter Stahl, da sie gute, langzeitbeständige Kontaktierung erlauben. Aluminium oxidiert leicht und ist daher nicht für Masseverbindungen geeignet. Das folgende Bild zeigt ein Beispiel für die Schirmauflage eines Ethernet-Kabels:

● Schirmschienen müssen großflächig und impedanzarm mit dem Erdungssystem verbunden sein. ● Von der schrankeingangsseitigen Schirmschiene müssen die Leitungen ohne Unterbrechung des Schirms bis zum geschirmten Stecker und zur Baugruppe geführt werden. Es ist darauf zu achten, dass der Kabelschirm keine Unterbrechungen aufweist, auch nicht bei der Kontaktierung mit der Schirmschiene. ● Die Leitungsschirme müssen direkt (d. h. ohne separat angeschlossene Leitungen "Pigtail") mit der Bezugserde verbunden sein (z. B. über das metallische Steckergehäuse). ● Jede im Schaltschrank eingebaute Komponente muss eigenständig mit dem Potentialausgleich verbunden sein. Eine "Reihenschaltung" von Schirmen ist nicht erlaubt. Verwenden Sie dafür möglichst kurze, niederohmige Leitung mit großer Oberfläche, die großflächig mit Erdpotential kontaktiert werden kann. ● Der Schirm von Signalleitungen ist großflächig mit Kabelschellen auf der Schutzleiterschiene oder einer zusätzlichen Schirmschiene aufzulegen (Schaltraum oder Schaltschrank). ● Die Kabelschelle muss das Schirmgeflecht großflächig umfassen und einen guten Kontakt gewährleisten. ● Die Schirmschiene muss großflächig mit den Tragholmen (Metall-Metall-Verbindung) verbunden sein. ● Die Schaltschranktüren müssen als Bestandteil der Schirmung impedanzarm mit Bezugserde verbunden sein.

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.6 Einsatz von Netzfiltern und Entstörschaltungen

Weitere Informationen Weitere Informationen und Beispiele zu den Themen "EMV" und "Schirmung" finden Sie in den folgenden Handbüchern: ● Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849) ● EMV-Aufbaurichtlinie (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/60612658) ● SIMATIC NET Industrial Twisted Pair- und Fiber Optic Netze (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1172207)

3.6

Einsatz von Netzfiltern und Entstörschaltungen

Maßnahmen zum Begrenzen von Störspannungen durch Netzfilter In industriellen Anlagen entstehen durch Schaltvorgänge hochfrequente Spannungen, die elektromagnetisch in Komponenten und Leitungen eingekoppelt werden. Dadurch werden Signale gestört und es kann zu einer höheren Belastung der Geräte kommen. Ein gut schirmender Schaltschrank reicht nicht aus, wenn eine ungefilterte Leitung Störungen im Innenraum verursacht. Aus diesen Gründen sind Störspannungen durch geeignete Maßnahmen zu begrenzen und durch Netzfilter auf ein angemessenes Maß zu bedämpfen. Die Entstörung muss dabei möglichst nahe an der Störungsquelle und spätestens bei dem Schrankeintritt erfolgen. Folgende Maßnahmen kommen hierbei zur Anwendung: ● Wenn die im Schaltschrank eingesetzten Komponenten nicht bereits selbst über ein ausreichendes, internes Filter (z. B. SITOP Netzteile) verfügen, müssen alle Niederspannungsleitungen mit einem Netzfilter versehen werden. ● Es ist zu beachten, dass geschaltete Induktivitäten (z. B. Schütze, Relais, Magnetventile) mit Entstörkombinationen (z. B. RC-Gliedern, Varistoren, Freilaufdioden) beschaltet werden müssen. ● Die Netzfilter und Entstörkombinationen müssen in unmittelbarer Nähe der Störquelle platziert werden, sofern diese im Schaltschrank ist. Bei Ein- oder Ausgangsleitungen, die ein Störsignal "verunreinigt" aufweisen, müssen sich die Netzfilter und Entstörkombinationen direkt am Schrankeingang befinden. ● Netzfilter sind großflächig mit der Gerätemasse kontaktiert, damit der Störstrom zur Quelle zurückgeführt werden kann. ● Wenn vom Hersteller keine abweichenden Angaben vorliegen, umfasst das Netzfilter alle Leiter (z. B. L1, L2, L3, N, PE). ● Für jede Komponente sind separate, eigene Netzfilter vorzusehen.

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.6 Einsatz von Netzfiltern und Entstörschaltungen

Leitungsführung Beim Einsatz von Komponenten zur Störungsreduzierung (z. B. Überspannungsschutzgeräten, Filtern) ist darauf zu achten, dass der geschützte und ungeschützte Leitungsabschnitt möglichst weit voneinander getrennt geführt werden und ein Einkoppeln der Störsignale vermieden wird. Das folgende Bild zeigt ein negatives Beispiel für einen gesicherten und einen ungesicherten Leistungsabschnitt, die nahe beieinander geführt werden:

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.7 Überstromschutzeinrichtungen

3.7

Überstromschutzeinrichtungen

Überstromschutzeinrichtungen Mit Überstromschutzeinrichtungen werden zwei Ziele verfolgt: 1. Personenschutz 2. Geräteschutz Schutzeinrichtungen schalten im Fehlerfall Betriebsmittel innerhalb einer definierten Zeit automatisch ab, um gefährliche Berührungsspannungen zu vermeiden und Geräte sowie Leitungen vor Überlast zu schützen.

Regeln Für die Überstromschutzeinrichtungen gelten die folgenden Regeln: ● Jede E/A-Baugruppe ist separat mit einem eigenen Element zur Sicherung und Trennung abgesichert. ● Stromversorgungen sind mit einem eigenen, separaten Element zur Sicherung und Trennung abgesichert. ● Schmelzsicherungen dürfen nur verwendet werden, wenn die folgenden Anforderungen erfüllt sind: – Die Kurzschlussleistung ist ausreichend (ca. Faktor 100 größer als NennLeistungsaufnahme) – Die Schleifenimpedanz ist niedrig. Zwischen dem Eingang-Schutzleiter und der zu schützenden Schaltschrankkomponente darf diese nicht mehr als 0,1 Ω betragen. ● Parallelschaltung von Sicherungen ist nicht zulässig. ● Es ist sicherzustellen, dass die Absicherungen ausreichend und selektiv sind. Ein Kurzschluss in einem beliebigen Zweig wird durch das Schaltgerät in dem fehlerhaften Stromkreis abgeschaltet, ohne dass andere Abgänge beeinträchtigt werden. ● Um Fehlbedienungen zu vermeiden, müssen die Sicherungsgeräte so eingebaut werden, dass eine eindeutige Zuordnung zwischen dem Schutzgerät und dem geschützten Stromkreis, Gerät oder der geschützten Komponente möglich ist. ● Die verwendeten Sicherungs- und Schutzgeräte müssen den Schutzzustand eindeutig anzeigen (z. B. "spannungsführend", "heil", spannungsfrei, "ausgelöst"). Hinweis Achten Sie auf die gefahrlose Zugänglichkeit zu den Überwachungseinrichtungen, da im Störungsfall diese eventuell zurückgesetzt werden müssen.

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.8 Erdungskonzept für Schaltschrankkomponenten

3.8

Erdungskonzept für Schaltschrankkomponenten

Erdungskonzept Die Erdung von Maschinen oder Anlagen ist eine wichtige Schutzmaßnahme. Sie beeinflusst die Störaussendung und Störfestigkeit und hat aus diesem Grund auch einen Einfluss auf die EMV. Die folgenden Hinweise sind zu beachten: ● Aus Gründen des Personenschutzes sowie zur Ableitung von elektromagnetischen Störströmen müssen alle nicht zum Betriebsstromkreis gehörigen, passiven Metallteile (z. B. Gehäuse, Montageplatten, Schaltschränke) niederimpedant mit Erdpotential verbunden werden. Dies schließt auch die Verbindung aller metallischen Baugruppenträger mit Erde ein. ● Schutzleiterschleifen und die Reihenschaltung von Verbindungen mehrerer Komponenten zum Schutzleiter und dergleichen sind nicht zulässig, da es bei einer Unterbrechung zu Personengefährdung kommen kann. ● Bei TN- oder TT- Netzen ist der Schutz gegen einen elektrischen Schlag durch unterbrechende Schutzschaltungen (z. B. Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter)) gewährleistet. Bei einem IT- Netz kann eine unzulässige Berührungsspannung beim ersten Fehler nicht entstehen. ● Die Verbindung elektrisch leitfähiger, inaktiver Teile (z. B. Kabelschirme, Gehäuse, Montageplatten, Kabelpritschen) mit Erdpotential erfolgt unabhängig vom Netztyp niederimpedant. ● Eine direkte galvanische Verbindung aktiver Anteile der elektrischen Betriebsmittel (z. B. M-Potential von Netzteilen) und Bezugserde ist nur bei erdverbundenem Netzaufbau (TN- und TT- Netze) erlaubt. Bei erdfreien Netzen (IT-Netze) ist diese Verbindung nicht zulässig. ● Galvanische Brücken wie z. B. bei SIMATIC S7-400 Baugruppenträger, die eine niederimpedante Verbindung zwischen dem internen Bezugspotential M der Baugruppen und dem zu erdenden Baugruppenträger herstellen, müssen geöffnet werden. ● Elektromagnetisch eingekoppelte, hochfrequente Störungen oder statische Ladungen werden durch das integrierte RC-Netzwerk abgeleitet. ● Wenn bei einem Doppelfehler Personen- oder Sachschäden auftreten können, ist eine Isolationswiderstandsüberwachung erforderlich. Hinweis Ausführliche Informationen und Beispiele zum Thema "Erdungskonzept" finden Sie im Handbuch "Automatisierungssystem S7-400 aufbauen" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849).

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.9 Beschaltung nicht genutzter Baugruppen-Eingänge

3.9

Beschaltung nicht genutzter Baugruppen-Eingänge

Hinweise für die Beschaltung nicht genutzter Ein- und Ausgänge von Baugruppen Bei nicht benutzten Ein- und Ausgängen von Baugruppen sind die folgenden Hinweise zu beachten: ● Durch nicht benutzte Ein- und Ausgänge (z. B. Reserven) der Baugruppen dürfen keine Störungen und falsche Alarmmeldungen verursacht werden. ● Nicht benutzte Eingänge von analogen und digitalen Signalbaugruppen müssen korrekt beschaltet sein, sodass eine maximale Störsicherheit erreicht wird und Kanalfehlermeldungen vermieden werden. ● Bei Baugruppen mit dem Parameter "Messart" muss dieser Parameter für nicht benutzte Kanäle auf "deaktiviert" gestellt werden, um eine unnötige Verlängerung der Zykluszeit der Baugruppe zu vermeiden.

Beispiel Das folgende Beispiel gilt für die AE-Baugruppe "6ES7 331-7PF01-0AB0". Der nicht genutzte Kanal 1 kann entweder kurz geschlossen oder zur Vermeidung von Diagnosefehlermeldungen mit einem Widerstand des Nennbereichs (z. B. 100 Ω bei Pt100 oder 200 Ω bei Pt200) beschaltet werden.

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.10 Blitz- und Überspannungsschutz

3.10

Blitz- und Überspannungsschutz

Aspekte und Grundlagen der Vorgehensweise zum Blitz- und Überspannungsschutz Das in DIN VDE 0100-534 enthaltene Blitzschutzzonen-Konzept unterteilt eine Anlage in Zonen unterschiedlicher Empfindlichkeit der elektrischen Systeme gegenüber Blitzeinwirkung und sieht Blitzschutzmaßnahmen bei allen Komponenten einer Anlage sowie bei jedem Zonenübergang vor. Da die auftretenden Ströme und Überspannungen von Zone zu Zone unterschiedlich sind, sind auch die eingesetzten Komponenten verschieden. Der Schutz wird dabei "gestaffelt" aufgebaut: beginnend in Zone LPZ 0 mit dem Grobschutz gegen direkte Blitzeinwirkung mit vollem Blitzstrom und vollem elektromagnetischen Störfeld bis hin zu Zone LPZ n bei dem nur noch geringe Überspannungen abzuleiten sind. Alle Baugruppen und Komponenten mit elektrisch leitfähigen Verbindungen innerhalb und außerhalb des Schaltschranks müssen gegen Überspannungen und Blitzstrom abgesichert werden. Bei Schaltschränken, die in Innenräumen aufgestellt sind, muss die gerätenahe Absicherung im Schaltschrank als zusätzlicher Schutz zu den Schutzmaßnahmen erfolgen, die schon beim Übergang aus den weiter außen liegenden Zonen ergriffen wurden (z. B. bei Gebäudeeintritt). Wenn einzelne Komponenten nicht in diesen Schutz einbezogen werden, ist eine Schädigung nicht auszuschließen (z. B. durch Überspannungen bei Blitzschlag). Hinweis Zur Gewährleistung des Personenschutzes muss bei dem Konzept und der Auswahl geeigneter Blitzschutzgeräte auch der Netztyp der Anlage (z. B. TN, TT, IT) berücksichtigt werden.

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.10 Blitz- und Überspannungsschutz

Blitzschutz für Ein- und Ausgänge Das folgende Bild zeigt beispielhaft ein System für Überspannungs- und Überstromschutz:

Quelle: Firma DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG, Hans-Dehn-Str. 1, D-92318 Neumarkt, Internet: www.dehn.de

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Aufbau und Auslegung von Schaltschränken 3.10 Blitz- und Überspannungsschutz

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz 4.1

4

Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz

Einführung Unter Erdungsanlage wird die anlagenweite, gemeinsame Einrichtung zur niederohmigen, impedanzarmen Ableitung von Blitzströmen, Überspannungen, fehlerbedingten, unzulässigen Spannungen und anderen elektromagnetischen Störsignalen verstanden. Die Komponenten von Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz werden dazu vielfach miteinander verbunden. Das dadurch gebildete, großflächige Netzwerk aller inaktiven, metallischen Anlagenteile bildet ein Gesamtsystem. Dadurch besteht anlagenweit ein einheitliches, gleiches Bezugspotential. Dies verbessert die EMV-Festigkeit der Anlage und dient dem Schutz vor den Folgen eines elektrischen Fehlers gleichermaßen für Personen und Objekte. Die Verbindung zu einer elektrischen Einheit verhindert auch, dass sich Potentialunterschiede zwischen den Ausgleichssystemen aufbauen oder durch verschleppte Spannungen gefährliche Berührungsspannungen entstehen. Bei der Verlegung von ausgedehnten (elektrischen) Bussystemen ist darauf zu achten, dass diese das Konzept nicht unterlaufen, sondern in das anlagenweite System für Erdung, Schirmung und Potentialausgleich mit einbezogen werden. Miteinbezogen in dieses Netzwerk werden z. B. Fundamenterder, Potentialausgleichsleitungen, Beton-Armierung, metallische Wasserleitungen, metallische Kabelkanäle, metallische Teile der Gebäudekonstruktion und Schienen.

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Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz 4.2 Anlagenweite Erdung

4.2

Anlagenweite Erdung

Einführung Metallische Teile mit Erdpotential werden vor allem als Schutzmaßnahme gegen einen elektrischen Schlag verbunden. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) kann durch Erdung verbessert werden. Die Voraussetzungen für eine gute Erdung müssen bereits bei der Anlagenerrichtung geschaffen werden. Ins Fundament eingebaute Fundamenterder müssen mit Tiefen- und Oberflächenerdern kombiniert werden, um einen möglichst geringen Erdungswiderstand zu erhalten. Die Erdungseigenschaften können durch vielfaches Verbinden des Fundamenterders mit der Armierung des Betonfundaments zusätzlich verbessert werden. Die Einhaltung geeigneter Maschenweiten, die je nach Bodenverhältnissen bei ca. 20x20 m liegen und das Verbinden aller Erdungsleiter zu einem geschlossenen Ring ist erforderlich. Bei Verwendung von doppelt geschirmten Leitungen z. B. zur Übertragung analoger Videosignale muss der äußere Schirm beidseitig geerdet werden. Der innere Schirm kann einseitig, bevorzugt an der Empfängerseite, geerdet werden. Beste Schirmwirkung wird erzielt, wenn Kabel und Leitungen beidseitig bei Sender und Empfänger geerdet werden. Besteht die Gefahr, dass durch ungenügenden Potentialausgleich über den Kabelschirm Ausgleichsströme fließen oder sich "Brummschleifen" bilden, kann anstatt einer direkten Erdung auf der Senderseite auch eine indirekte Erdung über RC-Netzwerke durchgeführt werden.

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Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz 4.2 Anlagenweite Erdung

Hinweise Bei der anlagenweiten Erdung sind die folgenden Hinweise zu beachten: ● Netzstruktur In Anlagen mit TT- oder TN-Netzen müssen alle metallischen Objekte, die im Fehlerfall unter unzulässiger Spannung stehen können, geerdet werden. In IT-Netzen gilt dies gleichermaßen für alle elektrisch inaktiven Teile. ● Dimensionierung Um unzulässige Ausgleichsströme über Kabelschirme zu vermeiden, müssen ausreichend Potentialausgleichsleiter verlegt werden. Die Impedanz der Potentialausgleichsleitungen muss dabei kleiner als 10 % der Schirmimpedanz der zu schützenden Kabel sein. Bei der Bemessung der Querschnitte muss beachtet werden, dass ausreichende Festigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen, Korrosion und Strombelastung vorliegt. Die folgenden Empfehlungen beziehen sich auf praktische Erfahrungen: – Verlinkter Flachbandstahl mit einem Mindestquerschnitt von 100mm2 und einer Dicke größer 3mm – CU-Seil, blank mit einem Mindestquerschnitt von 16mm2 für Leitungslängen bis 200m ● Dehnfugen, Übergangsstellen Aufgrund der EMV soll die Verbindung der Armierung der verschiedenen, bauseitig oftmals nicht verbundenen Betonplatten (z. B. bei der Deckenkonstruktion, etc.) elektrisch niederimpedant sein. Fundamenterdern sollen im Beton des Fundaments verlegt werden, wenn zwischen Fundament und Erdreich keine hochohmige Schicht (z. B. Wärmedämmung aus Polyuretanschaum, Bitumen zur Abdichtung) liegt. ● Kontaktierung Die Kontaktierung aller Verbindungen soll impedanzarm sein, damit beim Erdschluss eines Hochstromverbrauchers keine unzulässigen Potentialdifferenzen entstehen und die thermische Belastung der Übergangsstellen gering bleibt. ● Korrosionsschutz Ein ausreichender Korrosionsschutz muss z. B. durch Auswahl geeigneter Materialien, vollständigen Einschluss des Fundamenterders in das betonierte Fundament oder durch spezielle Fette an den Kontaktstellen gewährleistet sein. ● Verbindungen Der Fundamenterder sowie die Verbindungen zum Fundamenterder müssen eindeutig gekennzeichnet werden (z. B. farblich). Schaltschränke und z. B. metallische Wartenpulte müssen induktionsarm mit dem Erdungssystem verbunden sein.

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Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz 4.2 Anlagenweite Erdung

Beispiele Das folgende Bild zeigt ein Beispiel für ein Maschenerdungsnetzwerk, das verschiedene Gebäude, Außenanlagen und einen Kamin einschließt:

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz 4.2 Anlagenweite Erdung Die folgenden Bilder zeigen Beispiele für eine geeignete Auslegung bei einer Gebäudetrennfuge (1):

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Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz 4.3 Anlagenweiter Potentialausgleich

4.3

Anlagenweiter Potentialausgleich

Potentialausgleich Neben seiner Funktion als Schutzmaßnahme ist ein Potentialausgleich vor allem aus EMVGründen sinnvoll. Bei Potentialunterschieden der mit einem Kabel verbundenen Anlagenteile können durch Kabelschirme (beidseitig geerdet) Ausgleichsströme fließen, die zu einer Störung der Signale führen. Ist der Potentialunterschied zu groß, können Ausgleichsströme in einer Höhe fließen, die zur Zerstörung des Kabels führen. Aufgabe eines Potentialausgleichssystems ist es, die Störströme so abzuleiten, dass keine Beeinträchtigung der Anlage erfolgen kann. Dazu werden alle leitenden Gebäudebestandteile (z. B. Armierung von Fundamenten, Wandverkleidungen, Türrahmen, Stahlkonstruktionen) und alle (elektrisch) inaktiven Metallteile (z. B. metallische Gehäuse und Maschinenteile, Kabelpritschen, Treppengeländer, Wasserrohrleitungen, Potentialausgleichsleitungen) niederimpedant miteinander verbunden. Dadurch wird ein anlagenweiter Potentialausgleich gewährleistet. Die Wirksamkeit des Potentialausgleichs ist umso größer, je kleiner seine Impedanz ist. Zur Vermeidung von Funkenbildung ist der Potentialausgleich in explosionsgefährdeten Bereichen unerlässlich. Die folgenden Hinweise sind zu beachten: ● Getrennte Anlagenteile sind mit Potentialausgleichsleitungen aus Kupfer oder Stahl zu verbinden (mindestens 16 mm²). ● Potentialausgleichsleitungen sind großflächig mit dem Erder/Schutzleiter zu verbinden. ● Potentialausgleichsleitungen sind so zu verlegen, dass die Fläche zwischen Potentialausgleichsleitungen und Signalleitungen möglichst gering ist. ● Metallisch leitende Kabelkanäle/-pritschen sind in den Potentialausgleich des Gebäudes und zwischen den einzelnen Anlagenteilen mit einzubeziehen, indem diese so oft wie möglich an das Gebäudeerdungsnetz angeschlossen werden. ● Bei einer zweiseitigen Schirmung ist unbedingt auf einen sehr guten Potentialausgleich zu achten. ● Dehnfugen und Gelenkverbindungen (z. B. an Kabeltrassen) sind durch flexible Erdungsbänder zusätzlich zu überbrücken. ● Sind Ausgleichsströme über die Schirmung zu erwarten, so muss zusätzlich eine Potenzialausgleichsleitung (≥ 10 mm² CU) möglichst parallel zum Buskabel verlegt werden. ● Zur Vermeidung von Einkopplungen müssen die Leitungen nahe an Blechen (Bezugsmasseflächen) verlegt sein, die mit einem Potentialausgleichsystem verbunden sind. Beispiele für solche Bleche sind die geerdeten Schrankwände oder die geerdeten Kabelpritschen. ● Kabelträger müssen in regelmäßigen Abständen (ca. alle 30 m) impedanzarm mit dem Potentialausgleich verbunden sein.

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Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz 4.4 Anlagenweiter Blitzschutz

Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie in den folgenden Handbüchern: ● Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849) ● SIMATIC NET Industrial Twisted Pair- und Fiber Optic Netze (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1172207)

4.4

Anlagenweiter Blitzschutz

Einleitung Zur Strukturierung des Schutzes vor blitzbedingten Überspannungen wurde das Blitzschutzzonen-Konzept eingeführt. Die Grundidee dieses Konzepts ist es, eine Anlage in Zonen gleicher Empfindlichkeit der in diesem Bereich befindlichen Störsenken zu gliedern. Bei der Festlegung der einzelnen Blitzschutzzonen (LPZ: Lightning Protection Zone) sind die physikalischen Grenzen (z. B. Wände, Böden) zu berücksichtigen aber nicht als Vorgabe zu betrachten. Auswirkungen eines Blitzeinschlages sind energiereiche, impulsförmige Blitzströme und starke elektromagnetische Felder. Durch Einsatz geeigneter Blitzstrom- und Überspannungsableiter bzw. Schirmungsmaßnahmen werden diese Auswirkungen bei Übergang von einer Blitzschutzzone zur nächsten reduziert.

Blitzschutz Personen sowie elektrische Einrichtung müssen vor direkter wie indirekter Blitzeinwirkung geschützt werden und der Anlagenbetrieb auch bei Blitzeinschlägen sichergestellt sein. Ausreichender Schutz vor Blitzeinwirkungen wird erreicht, wenn bei jedem Zonenübergang geeignete Maßnahmen getroffen werden. Die folgenden Hinweise sind hierbei zu beachten: ● Da Blitzschutzüberspannungsgeräte stets gegen Schutzleiter wirken, sind für die verschiedenen Netztypen (TN, TT, IT ) verschiedene Schaltungsvarianten und Dimensionierungen zu beachten (DIN VDE 0100-534). ● Besonders bei industriellen Gebäuden mit Stahlskelettstruktur ist zu beachten, dass es zu keinen ungewollten Überschlägen zwischen Teilen des äußeren Blitzschutzes und anderen elektrisch leitfähigen Teilen z. B. im Inneren des Gebäudes kommt. Dies wird durch einen ausreichenden Trennabstand zwischen der Fangeinrichtung und der Blitzableitung einerseits und den metallischen Teilen der elektrischen Gebäudeinstallation andererseits erreicht. ● In explosionsgefährdeten Bereichen ist darauf zu achten, dass auch alle Teile des Blitzschutzes so ausgelegt sind, dass es bei Ableitung des Blitzstroms nicht zur Bildung von zündfähigen Funken kommen kann. Einige Hersteller bieten dazu spezielle Produkte und geeignetes Montagematerial.

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Anlagenkonzept für Erdung, Potentialausgleich und Blitzschutz 4.4 Anlagenweiter Blitzschutz

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Regeln für S7-Automatisierungsgeräte 5.1

5

SIMATIC S7-Steuerungen

Baugruppen befestigen und erden Beim Befestigen und Erden von Baugruppen sind die folgenden Hinweise zu berücksichtigen: ● Die Mindestabstände zwischen dem Baugruppenträger und anderen Einrichtungen müssen eingehalten werden. ● Der Baugruppenträger ist mit der Ortserde zu verbinden (10 mm² gn/ge). ● Wenn das Bezugspotential geerdet ist (Standard), muss die "lösbare Brücke" fest eingelegt sein. ● Wenn das Bezugspotential nicht geerdet ist, darf die "lösbare Brücke" nicht eingelegt sein. Weitere Informationen finden Sie im Handbuch "Automatisierungssystem S7-400 aufbauen" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849).

Pufferbatterien Der Einsatz korrekter Pufferbatterien ist zum sicheren Anlagenbetrieb unerlässlich. Die Pufferbatterien müssen gemäß der SIMATIC-Spezifikation eingesetzt und der Batterieüberwachungsschalter muss richtig gestellt werden. Weitere Informationen und Regeln für den Umgang mit Pufferbatterien finden Sie im Handbuch "Automatisierungssystem S7-400 aufbauen" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849).

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0) Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

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Regeln für S7-Automatisierungsgeräte 5.2 PC-Hardware

Redundante Hardware-Auslegung Durch die redundante Hardware-Auslegung wird eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit erreicht. Bei der redundanten Hardware-Auslegung sind die folgenden Hinweise zu beachten: ● Die Hardware-Konfiguration der beiden redundanten Teilsysteme eines hochverfügbaren Systems muss identisch sein. Dies bedeutet, dass die Zentralbaugruppen, externe DP– Masteranschaltungen (redundant) oder Kommunikationsbaugruppen an den jeweils gleichen Steckplätzen eingebaut werden müssen. ● In einem H-System müssen alle 4 Synchronisationsmodule vom gleichen Typ sein. ● Externe DP–Masteranschaltungen für redundante DP–Mastersysteme dürfen nur in den Zentralgeräten gesteckt werden und nicht in Erweiterungsgeräten. ● Redundant eingesetzte Baugruppen, (z. B. CPU 41x–4H, DP–Slaveanschaltung IM 153-2) müssen identische Bestellnummern haben und denselben Firmwarestand aufweisen. ● Damit die Zentralbaugruppen eines H-Systems redundant arbeiten können, müssen sie über je zwei Synchronisationsmodule miteinander verbunden sein. Die beiden oberen und die beiden unteren Synchronisationmodule der beiden CPU-Baugruppen werden dabei verbunden. Abhängig vom eingesetzten Synchronisationsmodultyp können verschiede Leitungslängen für die Synchronisationskabel verwendet werden. ● Je nach Kabellänge gelten gesonderte Spezifikationen für den zugelassenen LWL (siehe Systemhandbuch "Hochverfügbare Systeme S7-400H" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/60458386)) ● Die Racknummer (0 oder 1) wird bei CPUs V4.0 und größer an einem Schalter auf der Rückseite der Baugruppe eingestellt. Bei CPUs kleiner V4.0 wird die Racknummer an einem Schalter auf den jeweiligen Syncmodulen eingestellt. ● Soll die Verfügbarkeit der Stromversorgung erhöht werden, so kann in jedem Teilsystem eine redundante Stromversorgung aufgebaut werden. Diese müssen aus den Typen PS405 R / PS407 R bestehen. ● Bei langen Synchronisationsleitungen kann sich die Zykluszeit verlängern. ● Die für den redundanten Betrieb freigegebenen Baugruppen finden Sie im Systemhandbuch "Hochverfügbare Systeme S7-400H" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/60458386). ● Wenn ein Kanal redundant aufgebauter Peripherie einen Über- oder Unterlauf meldet, wird die Baugruppe oder der Kanal sofort passiviert. Um dies zu vermeiden müssen nicht beschaltete Eingänge über den Parameter "Messart" deaktiviert werden. Weitere Informationen zur redundanten Hardware-Auslegung finden Sie im Systemhandbuch "Hochverfügbare Systeme S7-400H" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/60458386).

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Regeln für S7-Automatisierungsgeräte 5.2 PC-Hardware

5.2

PC-Hardware

Anforderungen an die PC-Hardware Nur durch die Wahl geeigneter Visualisierungs- und Bediengeräte wird ein sicheres Fahren der Anlage ermöglicht. Die Minimalanforderungen an die verschiedenen PCs eines PCS 7-Systems sind abhängig vom Verwendungszweck des Rechners. Für die Monitore wird eine Mindestauflösung von 1280 x 1024 empfohlen. Weitere Informationen und Beispiele finden Sie in den folgenden Dokumentationen: ● Beispiel für SIMATIC IPC847C (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/43373865) ● Handbuch "SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 PC-Konfiguration und Autorisierung" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/68157327)

5.3

Redundante Server

Einleitung Durch den Einsatz redundanter OS-Server wird eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit erreicht. Die folgenden Regeln sind zu beachten: ● Die in einem redundanten Serverpaar eingesetzten PCs müssen identische Rechner mit gleicher Hardware sein. ● Die Rechner eines redundanten Serverpaars müssen zusätzlich direkt miteinander verbunden sein ("Redundanzverbindung"), um den Status des Partner-PCs zu kennen.

Redundanzverbindung Für die Redundanzverbindung gibt es die folgenden Möglichkeiten: ● Bei SIMATIC BATCH-Servern: Netzwerkkabel (Cross-Over-Kabel bzw. ein zusätzliches Netzwerk) an einer zusätzlichen Ethernet-Netzwerkkarte. Bei Einsatz von PCs als BATCH-Server ist nur diese Art der Redundanzverbindung zulässig. Die Verbindungsmöglichkeit "Null-Modem-Kabel" wird von redundanten BATCH-Servern nicht unterstützt. ● Bei OS-Server oder Route Control-Server: Null-Modem-Kabel an der COM-Schnittstelle oder Netzwerkkabel (Cross-Over-Kabel bzw. ein zusätzliches Netzwerk) an einer zusätzlichen Ethernet-Netzwerkkarte. Beachten Sie die maximale Kabellänge für die Verbindung der redundanten Server. Weitere Informationen zur Redundanzverbindung finden Sie im Handbuch "SIMATIC Prozessleitsystem PCS 7 Hochverfügbare Prozessleitsysteme" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/68157364).

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Regeln für S7-Automatisierungsgeräte 5.3 Redundante Server

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Bussysteme

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Um unbeabsichtigte Beschädigungen der Busleitungen zu vermeiden, sollen sie deutlich sichtbar und getrennt von allen anderen Leitungen und Kabeln verlegt werden. Besondere Anforderungen werden an die Verlegung redundanter Busleitungen gestellt. Redundante Leitungen sollen auf getrennten Trassen verlegt werden, um eine gleichzeitige Beschädigung durch dasselbe Ereignis auszuschließen.

6.1

PROFIBUS

6.1.1

Allgemeine Regeln Der Profibus muss gemäß PNO und Norm-Vorgaben aufgebaut sein und eine zulässige Netzstruktur aufweisen. Alle am Bus angeschlossenen Geräte müssen gemäß PROFIBUSVorgaben zertifiziert sein. Die folgenden Regeln sind zu beachten: ● Die Segmentlängen müssen unter Berücksichtigung des eingesetzten Kabeltyps der PROFIBUS-Spezifikation entsprechen. ● Die Kabelspezifikation für Biegeradien muss eingehalten sein. ● Die Bussegmente müssen gemäß Spezifikation terminiert sein. ● Es werden ausschließlich metallische Busstecker oder Busstecker mit innen liegendem Schirmblech eingesetzt, die eine großflächige Verbindung des Schirmgeflechts mit Erdpotential herstellen. ● Es werden Busstecker mit einer Diagnoseschnittstelle eingesetzt. ● Alle Busstecker müssen am Busteilnehmer verschraubt sein. ● Alle am Bus eingesetzten Geräte (Standard und Sicherheit) müssen ein PROFIBUSZertifikat oder eine entsprechende Herstellererklärung vorweisen. Für alle Sicherheitsgeräte muss darüber hinaus ein Zertifikat von "Notified Bodies" (z. B. TÜV, BIA, HSE, INRS, UL, etc.) vorgewiesen werden. Weitere Informationen finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET PROFIBUS Netzhandbuch Systemhandbuch" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/35222591).

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Bussysteme 6.1 PROFIBUS

Beispiel Das folgende Bild zeigt einen Busstecker mit Diagnoseschnittstelle:

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Bussysteme 6.1 PROFIBUS

6.1.2

Buskabel

Busleitungen für PROFIBUS Bei dem Aufbau von PROFIBUS sind neben den Vorschriften für Kabel und Verlegung auch die folgenden Regeln zu beachten: ● Es dürfen nur zugelassene Kabel verwendet werden. Die Verarbeitungshinweise müssen dabei berücksichtigt werden. ● Die maximale Segmentlänge muss berücksichtigt werden. ● Der für das Kabel spezifizierte Temperaturbereich muss eingehalten werden. ● Die angegebenen maximalen Kabellängen gelten nur für ungeschnittene bzw. ungesplissene Leitungen. Durch z. B. optische Kupplungen erhöht sich die Leitungsdämpfung. Die zulässigen Längen verkürzen sich. ● Generell ist bei der Verlegung der Buskabel zu beachten: – Buskabel nicht verdrehen – Buskabel nicht strecken – Buskabel nicht pressen ● Beim Einsatz von Optischen Link Modulen (OLM) ist zu beachten, dass nur OLMs gleicher Wellenlänge miteinander verbunden werden. ● Im Verlauf eines aus OLMs aufgebauten redundanten Ringes dürfen nur Leitungen mit Lichtwellenleitern (LWL) genutzt werden. Kein Segment darf aus RS 485-Busleitung bestehen. ● Bei einem redundanten optischen Ring muss der Wert des Parameters HSA (Highest Station Address) bei allen Endgeräten so eingestellt sein, dass zwischen der Busadresse "0" und dem Wert "HSA" mindestens eine Adresse im Netz nicht durch einen Busteilnehmer belegt ist. Eine Adresslücke von wenigstens Eins muss vorhanden sein.

Weitere Informationen Informationen über die Eigenschaften der PROFIBUS DP-Buskabel finden Sie im Handbuch "Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849). Informationen über die RS 485-Busleitungen für PROFIBUS finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET PROFIBUS Netzhandbuch" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/35222591). Informationen über Busleitungen für PROFIBUS PA finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET PROFIBUS Netzhandbuch" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/35222591). Informationen über die Busleitungen beim Einsatz von OLM finden Sie im Handbuch "SIMATIC NETPROFIBUS Optical Link Modul" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/30006392).

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Bussysteme 6.1 PROFIBUS

6.1.3

Terminierung

Hinweise zur Terminierung Um Reflektionen zu vermeiden, müssen Profibussegmente terminiert werden. Hier gelten die folgenden Regeln: ● Busstränge werden am Segment-Ende, an beiden Seiten terminiert. ● Stichleitungen werden nicht terminiert. ● Um beim Austausch von Geräten an den beiden Endsegmenten des RS 485Profibusstrangs jederzeit eine von den Busteilnehmern unabhängige Terminierung sicherzustellen, empfiehlt sich die Busterminierung mittels der aktiven Simatic Net Profibus-Terminators durchzuführen. Dabei ist auch auf eine eigenständige Spannungsversorgung des Terminators zu achten. Das folgende Bild zeigt ein Beispiel für einen Profibus-Terminator:

Weitere Informationen und Beispiele finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET PROFIBUSNetze" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1971286).

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Bussysteme 6.1 PROFIBUS

6.1.4

Zulässige Netzstrukturen für PROFIBUS DP

Anforderungen Zugelassene Topologien sind Linien-, Baum- und Ringstrukturen. Beim Aufbau eines PROFIBUS–Strangs sind die folgenden Randbedingungen zu beachten: ● Maximale Leitungslänge bis 1000 m bei der RS485-Technik (abhängig von der Baudrate und Medientyp auch weniger) ● Maximalzahl von 32 Teilnehmern pro Segment Werden an einem Profibus mehr als 32 Stationen oder größere Netzausdehnung benötigt, müssen Repeater eingesetzt werden. ● Maximalzahl von 9 RS 485-Repeatern ● Maximale Gesamtzahl von 126 Teilnehmern ● Eine optische Linie darf maximal 32 integrierte optische Schnittstellen in Folge enthalten. ● Mehrere Linien aus bis zu 32 integrierten optischen Schnittstellen dürfen über OBTs (optischer Repeater) verbunden werden. ● In optischen Netzen (Linie, Stern, Ring), die nur OLMs enthalten, ist die Zahl der OLMs auf 122 begrenzt. ● Die Anzahl aller optischen Komponenten (integrierte Schnittstellen, Optical Bus Terminal (OBT), Optical Link Module (OLM)) im optischen PROFIBUS-Netz ist im ProjektierungsTool unter "Anzahl OLM, OBT" anzugeben und darf 122 nicht überschreiten. Hinweis Ein Repeater ist "transparent". Dieser dient nur der Signalregenerierung und zählt nicht zur Anzahl der Teilnehmer eines Segments. Ein Diagnose-Repeater ist dagegen ein DP-Slave und reduziert deshalb die Maximalzahl der in den angeschlossenen Bussegmenten noch zuschaltbaren Slaves auf 31.

Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET PROFIBUS-Netze" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1971286).

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Bussysteme 6.1 PROFIBUS

6.1.5

Leitungslänge bei PROFIBUS DP

Einleitung In Abhängigkeit von der Segmentlänge des Profibusses ist eine maximale Baudrate für einen Profibusstrang zugelassen. Ausschlaggebend ist das kürzeste Segment eines Profibusstrangs. Für die Segmentlängen gelten folgende Bedingungen: Baudrate

Maximal Leitungslänge eines Segments (m)

9,6 bis 187,5 kBaud

1000

500 kBaud

400

1,5 MBaud

200

3 bis 12 MBaud

100

Länge der Stichleitungen Stichleitungen zählen ebenfalls als Segment bei dieser Betrachtung. Stichleitungen (gebildet z. B. mit T-Steckern) sind Abzweigungen innerhalb eines Profibussegments. Durch Stichleitungen wird die maximale Bitrate des kompletten Profibusstrangs beeinflusst. Bitraten bis maximal 1,5 MBaud Stichleitungen sind grundsätzlich nicht erlaubt, wenn Baudraten über 1,5 MBaud eingesetzt werden. Bei Baudraten bis maximal 1,5 MBaud sind Maximallängen der Bussegmente (einschließlich Stichleitungen) zu beachten. In eigensicheren Bereichen ist eine maximale Stichleitungslänge von 30 m zugelassen. Stichleitungen werden nicht terminiert (z. B. mit einem Busabschlusswiderstand). Baudrate

Maximale Länge einer Stichleitung

Anzahl der Teilnehmer mit einer Stichleitungslänge von: 1,5 bzw. 1,6 m

3m

Maximale Gesamtlänge aller Stichleitungen je Segment

9,6 bis 93,75 kBaud

3m

32

32

96 m

187,5 kBaud

3m

32

25

75 m

500 kBaud

3m

20

10

30 m

1,5 MBaud

3m

6

3

10 m

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Bussysteme 6.1 PROFIBUS Baudraten über 1,5 MBaud Für Baudraten über 1,5 MBaud müssen speziell dafür vorgesehene Stecker verwendet werden. In diesen Steckern können serielle Induktivitäten eingebaut sein, um die Steckerkapazitäten zu kompensieren. Bei Baudraten über 1,5 MBaud gelten die folgenden Regeln: ● Stichleitungen sind bei Bitraten über 1,5 MBaud nicht erlaubt. ● Die maximale Segmentlänge ist auf 100 m beschränkt. ● Es wird eine minimale Kabellänge von 1 m zwischen zwei Stationen empfohlen.

Weitere Informationen Weitere Informationen finden Sie im Handbuch "Automatisierungssystem S7-400 Aufbauen" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1117849).

6.1.6

Zulässige Netzstrukturen für PROFIBUS PA

Netzaufbau Beim Netzaufbau sind die folgenden Punkte zu beachten: ● Maximale Leitungslänge ● Maximalzahl der Teilnehmer pro Segment (32 Teilnehmer/Segment) ● Maximale Strombelastung pro Koppler

Topologien Zugelassene Topologien sind Linien-, Baum- und Ringstrukturen unter Berücksichtigung bestimmter Kriterien. Weitere Informationen dazu finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET PROFIBUS Netzhandbuch" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/35222591). Einfacher ist die Planung von PROFIBUS-Strängen, wenn es pro Segment nur eine Speisequelle gibt und alle Komponenten eine FISCO-Zulassung haben. Es wird vorausgesetzt, dass das Buskabel die folgenden Anforderungen erfüllt: ● R´= 15 … 150 Ω/km ● L´= 0,4 … 1 mH/km ● C´= 80 ... 200 nF/km In diesem Fall gilt: ● Die maximale Kabellänge ist 1000 m bei Zündschutzart i, Kategorie a bzw. 1900 m bei Zündschutzart i, Kategorie b. ● Der Austausch von Geräten oder Erweiterung von Bussegmenten via "Plug&Play" ist ohne Neuberechnung, auch im Ex-Bereich möglich. Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0) Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

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Bussysteme 6.1 PROFIBUS

6.1.7

Erdung und Schirmung von PROFIBUS-Komponenten

Regeln für PROFIBUS-Kabel PROFIBUS-Kabel müssen in das anlagenweite Konzept von Erdung und Blitzschutz einbezogen werden. Die Schirmung wird verbessert und EMV-Probleme werden minimiert, wenn folgende Hinweise berücksichtigt werden: ● PROFIBUS-Kabelschirme werden beidseitig geerdet. Ist der Potentialausgleich nicht sichergestellt, so wird eine Seite direkt und eine Seite indirekt geerdet. ● Nicht geerdete (d. h. störungsbehaftete) Kabelabschnitte und bereits geerdete (d. h. störungsarme) PROFIBUS-Kabel sollen nicht parallel nebeneinander verlegt werden ( z. B. im Bereich zwischen Schrankeintritt und der Schirmauflage). ● Die Schirmwirkung wird verbessert, wenn die Kabel nahe an schirmenden Potentialausgleichsleitern oder geerdeten Blechen verlegt werden. ● Um Probleme mit dem Potentialausgleich und dem Blitzschutz zu minimieren, sollen für Bussegmente, die verschiedene Anlagenteile verbinden, LWL-Buskabel eingesetzt werden. ● Bei LWL-Steckverbindern ist darauf zu achten, dass diese bei einer Verschmutzung nur eingeschränkt funktionieren. Alle nicht genutzten LWL-Steckplätze müssen mit Schutzkappen versehen werden. ● Bei der Erdverlegung ist darauf zu achten, dass das eingesetzte Kabel dafür vom Hersteller zugelassen wurde.

Weitere Informationen Informationen zur Potentialtrennung und Erdung finden Sie im Handbuch "DP/DP-Koppler" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1179382). Informationen zum Erdfreien Betrieb des RS-485-Repaters finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET PROFIBUS Netzhandbuch" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/35222591).

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Bussysteme 6.1 PROFIBUS

6.1.8

Blitzschutz

Blitzschutzmaßnahmen Blitzschutzmassnahmen sind erforderlich, insbesondere bei gebäudeübergreifender Ausdehnung von PROFIBUS. Da es durch Blitzeinwirkungen auch innerhalb von Gebäuden zu Überspannungen kommen kann, müssen Maßnahmen zum Schutz vor Überspannungen vorgesehen werden. Bei Blitzschutzmaßnahmen wird unterschieden zwischen Grobschutz und Feinschutz. Der Grobschutz soll Schaden durch Blitzströme vermeiden und wird aus diesem Grund nahe des Gebäudeeintritts des Buskabels installiert. Der Feinschutz dient der Überspannungsbegrenzung und wird nahe am zu schützenden Gerät/Buspartner installiert. Grob- und Feinschutz sind jeweils zusammen wie ein Teilnehmer bei der Busplanung zu berücksichtigen. Besteht die Gefahr, dass über den Kabelschirm von PROFIBUS bei beidseitiger Auflegung des Schirms (z. B. Auflegung in Gebäude A und auch bei Eintritt in Gebäude B) unzulässige Ausgleichsströme fließen, so empfiehlt sich der Einsatz von zwei verschiedenen Elementen des Grobschutzes. Auf der einen Seite soll somit eine Schutzkomponente mit direkter Erdung und auf der anderen Seite eine mit indirekter Erdung eingesetzt werden.

Weitere Informationen Weitere Informationen zum Blitzschutz von Busleitungen finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET PROFIBUS Netzhandbuch" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/35222591).

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0) Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

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Bussysteme 6.2 Industrial Ethernet

6.2

Industrial Ethernet

6.2.1

Anlagenbus und Terminalbus

Einleitung Der Anlagenbus verbindet die Automatisierungssysteme miteinander. OS-Server und Engineeringstationen haben ebenfalls eine Verbindung zum Anlagenbus. Der Terminalbus verbindet die Automatisierungssysteme mit den OS-Servern und den OSClients. Engineeringsstationen haben auch eine Verbindung zum Terminalbus. Beide Busse beruhen auf dem Industrial Ethernet-Standard nach IEEE 802.3. Dieser ist gekennzeichnet durch das CSMA/CD-Buszugriffsverfahren. Allgemein gültig sind die Netzprojektierungsregeln "Laufzeitäquivalent" und "Path Variability Value". Informationen dazu finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET Industrial Twisted Pair- und Fiber Optic Netze" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/1172207). Diese Regeln müssen nicht berücksichtigt werden, wenn das Netzwerk ausschließlich aus Switches wie z. B. der SCALANCE-Familie besteht. Der Aufbau von drahtlosen Funknetzwerken kann nur unter Berücksichtigung der räumlichen Gegebenheiten erfolgen. Eine funktechnische Ausleuchtung zur Verifizierung der Planungsdaten ist durchzuführen (z. B. mit dem Tool SINEMA E, mit dem Planung, Simulation, Konfiguration und Messung sowie Verifikation möglich ist). Die speziellen Anforderungen, Planungsaspekte sowie empfohlene Komponenten und Zubehör von Funknetzen sind im Handbuch "SIMATIC NET Industrial Ethernet" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/27069465) ausführlich beschrieben.

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Bussysteme 6.2 Industrial Ethernet

Zulässige Netzstrukturen Für die Netzstrukturen für den Anlagen- und Terminalbus gelten die folgenden Hinweise: ● Zulässige Strukturen für den Anlagen- und Terminalbus sind Linie, Stern, Baum, oder redundanter Ring. ● Sind redundante Ringe an eine Sternkopplerstruktur angebunden, so ist bei der Überprüfung der Konfiguration der redundante Ring zu einer worst-case-Linienstruktur aufzutrennen. Dabei wird die kürzeste Verbindung aufgetrennt. ● Beim Einsatz eines Redundanzmanagers ist zu beachten, dass diese Funktion am Gerät auch freigegeben und parametriert ist und die richtigen Ports für den Ringschluss verwendet werden. ● Die Standby-Kopplung von zwei optischen Ringen ist zulässig. ● Maximal 50 der SCALANCE X / OSM/ESM sind in einem Ring zulässig. Hierbei wird eine Rekonfigurationszeit von weniger als 0,3 s bei HSR (High Speed Redundancy) erreicht. ● Die maximale Länge des Lichtwellenleiters zwischen zwei Geräten beträgt 3.000 m bei Multimode-Kabeln und 26 km bei Singlemode-Kabeln. Daraus ergibt sich für einen optischen Ring aus 50 Switches ein Gesamtumfang von maximal 150 km bzw. 1300 km. ● Bei der Verwendung von SIMATIC-Komponenten ist der Schirm an beiden Enden der Twisted Pair Ethernet-Leitung über den angeschlossenen Stecker/Outlet großflächig und gut leitend mit dem Gehäuse des angeschlossenen Endgerätes oder der Netzkomponente verbunden. ● Eine Mischung von elektrischen-, optischen und WLAN-Busabschnitten ist möglich. Funknetze sollen immer nach dem Shared Medium-Prinzip arbeiten (d. h. es kann zu einem Zeitpunkt immer nur ein Teilnehmer senden). Somit sinkt bei diesen Netzen unweigerlich die erzielbare Datenrate mit steigender Anzahl von Teilnehmern. ● Für AUI-Strecken ist entsprechend der Industrial Ethernet-Norm IEEE 802.3 eine maximale Länge von 50 m zulässig. ● Wird ein Koaxial-Kabel zum Aufbau von Ethernet-Bus genutzt, ist darauf zu achten, dass das Kabel an beiden Enden mit einem 50 Ω Widerstand angeschlossen wird. ● Aktuelle länderspezifische Zulassungen der SIMATIC NET-Komponenten für Funknetze finden Sie im Internet unter http://www.automation.siemens.com/mcms/industrialcommunication/de/support/ik-info/Seiten/ik-info.aspx (http://www.automation.siemens.com/mcms/industrial-communication/de/support/ikinfo/Seiten/ik-info.aspx).

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Bussysteme 6.2 Industrial Ethernet

6.2.2

Spezifikationen

Einleitung Unter elektrischen Netzen versteht man die unter Verwendung von Cu-Kabeln aufgebauten, mit elektrischen Signalen beaufschlagten Bussegmente. Zugelassene Topologien sind Linien-, Stern-, Baum- und Ringstrukturen. Weitere Informationen dazu finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET Industrial Ethernet" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/27069465).

100 MBit/s –Technik ("Fast Ethernet") Für die Verkabelung werden IE TP 2x2 Cord Leitungen (d.h. 4-adrige Kabel) mit folgendem Aufbau eingesetzt: ● Die Standardleitung ist als 100Ω S/STP-Leitung (engl. Screened/Shielded Twisted Pair) mit 2 Adernpaaren ausgeführt. ● Das Grundaufbauelement ist ein mit zwei Blindelementen verseiltes Adernpaar, das sogenannte Twisted Pair. ● Die Adern bestehen aus Massivkupfer mit einer Isolierhülle aus verzelltem Polyethylen (Zell-PE) und einer darüber liegenden Schicht aus unverzelltem Polyolefin (foam skin). Jedes Adernpaar ist durch zwei kunststoffkaschierte Aluminiumfolien mit nach außen liegender Kontaktfläche geschirmt. Alle Adernpaare sind von einem Gesamtgeflechtschirm aus verzinnten Kupferdrähten umgeben (Bedeckung ca. 90 %). ● Der Außenmantel besteht aus PVC. Die Standardleitung trägt den Schriftzug "SIEMENS SIMATIC NET INDUSTRIAL ETHERNET ITP 6XV1850-0AH10 (Metermarkierung)". In Abständen von jeweils einem Meter sind Markierungen aufgedruckt. Sie ermöglichen die einfache Kontrolle der Leitungslänge. Weitere Informationen finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET Industrial Ethernet" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/27069465).

1000 MBit/s –Technik Für die Verkabelung werden 8-adrige CAT6 Twisted Pair Leitungen vom Typ IE FC Cable 4x2 (Normbezeichnung SF/UTP 4x2xAWG22 ) benötigt. Das IE FC Standard Cable GP 4x2 besitzt einmal je laufendem Meter die Bedruckung "SIEMENS SIMATIC NET INDUSTRIAL ETHERNET FC TP STANDARD CABLE GP 4x2CAT6 6XV1870-2E AWG22 SUN RES OIL RES (UL) CMG FT4 E137929 +Charge +Metermarkierung". Weitere Informationen über die Eigenschaften der Leitungen finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET Industrial Ethernet" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/27069465). Beim Einsatz in industrieller Umgebung ist der Einsatz des IE FC RJ45-Plugs empfohlen, da dieser (im Gegensatz zum Standard RJ45-Stecker) durch sein Metallgehäuse Rundumschirmung und verbesserte EMV-Eigenschaften aufweist.

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Bussysteme 6.2 Industrial Ethernet Das folgende Bild zeigt einen FastConnect RJ45-Plug:

Den FastConnect RJ45-Plug gibt es in verschiedenen Varianten (verschiedene Kabelabgangswinkel), was den Aufbau stabiler und zugentlasteter Verbindung begünstigt. Informationen über weitere Kabeltypen (z. B. halogenfrei, Trailing für Schleppketten, für den Einsatz beim Schiffbau) sind im Handbuch "SIMATIC NET Industrial Ethernet" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/27069465) spezifiziert.

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Bussysteme 6.2 Industrial Ethernet

6.2.3

Optische Netze

Optische Netze Unter optischen Netzen versteht man die unter Verwendung von Lichtwellenleitern aufgebauten, mit optischen (Licht-) Signalen beaufschlagten Bussegmente. Diese Technik kommt vorwiegend bei größeren Übertragungsstrecken vor oder bei Bussegmenten, die außerhalb von Gebäuden oder die durch EMV stark beanspruchte Umgebung verlaufen. Informationen über die zugelassenen Topologien und Leitungslängen finden Sie im Handbuch "SIMATIC NET Industrial Ethernet" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/27069465).

6.2.4

Blitzschutz

Blitzschutzmaßnahmen Blitzschutzmaßnahmen sind erforderlich, insbesondere bei gebäudeübergreifender Ausdehnung des Busses. Dabei wird es unterschieden zwischen Grobschutz und Feinschutz. Der Grobschutz soll Schaden durch Blitzströme vermeiden und wird daher nahe des Gebäudeeintritts des Buskabels installiert. Der Feinschutz dient der Überspannungsbegrenzung und wird nahe am zu schützenden Gerät/Buspartner, installiert. Wird bei gebäudeübergreifenden Bussen LWL-Technik eingesetzt, kann der busspezifische Einsatz von Grobschutzmaßnahmen entfallen. Da es durch Blitzeinwirkungen aber auch innerhalb von Gebäuden zu Überspannungen kommen kann, sind geeignete Feinschutzmaßnahmen vorzusehen. Die folgenden Hinweise sind zu beachten: ● Der Schirm ist an beiden Enden einer Twisted Pair-Leitung über den angeschlossenen Stecker/Outlet großflächig, gut leitend mit dem Gehäuse des angeschlossenen Endgerätes oder Netzkomponente verbunden. ● Besteht die Gefahr, dass über den Kabelschirm des Busses durch beidseitige Auflegung des Schirms (z. B. Auflegung in Gebäude A und auch bei Eintritt in Gebäude B) unzulässige Ausgleichsströme fließen, so sind Lichtwellenleiter statt eines Busabschnitts aus Kupferleitungen zu verwenden. ● Der Blitzschutz von Funknetzkomponenten muss berücksichtigt werden, vor allem beim Einsatz im Außenbereich.

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

Bussysteme 6.2 Industrial Ethernet

Beispiele Das folgende Bild zeigt ein Beispiel für Überspannungsableiter:

Quelle: Firma DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG, Hans-Dehn-Str. 1, D-92318 Neumarkt, Internet: www.dehn.de

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Bussysteme 6.2 Industrial Ethernet Das folgende Bild zeigt ein Beispiel für einen Ableiter für Datenschränke mit einer größeren Anzahl an- und abgehender Patchkabel (z. B. bei Switchen mit RJ45-Steckern) als Überspannungsableitereinschübe:

Quelle: Firma DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG, Hans-Dehn-Str. 1, D-92318 Neumarkt, Internet: www.dehn.de

Kompendium Teil E - Hardware-Aufbau (V7.1/V8.0)

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Bedienhandbuch, 11/2013, A5E03987144-02

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Not-AUS Anforderungen Für die Errichtung von Not-AUS-Anlagen gelten folgende Mindestanforderungen: ● Unabhängig von den Betriebsarten müssen die Not-AUS-Einrichtungen der Anlage jederzeit funktionieren.

● Es ist sicherzustellen, dass die Not-AUS-Einrichtungen stets gut zugängig und erreichbar sind (Installationshöhe zwischen 800 und 1600 mm über Standfläche. Beachten Sie, dass Störungen der Kommunikationsverbindungen, Leitungs- oder Aderbruch nicht zur Gefährdung führen dürfen. Hinweis Nach dem Entriegeln oder Freigeben der Not-AUS-Einrichtung darf es nicht zu unkontrollierten oder undefinierten Zuständen oder selbstständigem Anlaufen der Anlage kommen. Schaltungsbeispiele finden Sie z. B. im Systemhandbuch "Fehlersichere Digitalmodule SIMOCODE pro Safety" (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/50564852).

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