Koppelrelais mit Ausgangssicherung


Die Ansteuerung eines Motors oder eines Ventils erfolgt nach heutigem Stand der Technik nicht direkt durch eine SPS, sondern über Koppelrelais, auch Interface-Relais genannt, wobei die Bereiche Kontakt und Spule voneinander sicher galvanisch getrennt sind. Koppelrelais schützen die Steuerung vor den über die Leitungen induzierten Überspannungen. Doch wie wird die Steuerung gegen einen fehlerhaft auftretenden Überstrom abgesichert? Mit dem Koppelrelais, MasterPLUS, wird eine praxisnahe Lösung gegen auftretende Überströme geboten und damit die Betriebssicherheit erhöht.

Die Auswirkungen von Überströmen, verursacht durch Leitungskurzschlüsse, Kurzschlüsse an den angesteuerten Geräten, blockierten AC-Steuerventilen, AC-Schützen oder Motoren, werden durch
Sicherungen begrenzt. In einer herkömmlichen Steuerung bedeutet dies meist, dass man am Eingang der Steuerung eine Sicherung mit einem Stromwert wählt, der den Gesamtstrom abdeckt. Der Überstrom eines blockierten AC-Ventils oder eines blockierten Motors wird dabei häufig nicht erkannt, weil die Sicherung für den gesamten Bereich und nicht selektiv an die jeweilige Last angepasst ist. Will oder muss man dem Überstrom-Risiko begegnen, erhöht sich in einem frühen Stadium der Planungsaufwand. Dazu zählen die Ermittlung der verschiedenen Ausgangsströme, die Festlegung der Sicherungen, der Installationsaufwand und der Platzbedarf. Wird bei einer Steuerung nachträglich eine Absicherung erforderlich, ist dies mit erheblichen, zusätzlichem Aufwand verbunden. Erschwert wird eine nachträgliche Absicherung dadurch, dass die Sicherung nicht irgendwo im Stromkreis, sondern direkt nach der Einspeisung anzuordnen ist.

Einsetzbare Sicherung
Eine Lösung bietet das Koppelrelais MasterPLUS, das die Vorteile einer schmalen Bauform von 6,2 mm breite mit der Möglichkeit einer selektiven, auch nachträglichen Absicherung des Ausgangsstromkreises ohne zusätzlichen Platzbedarf auf der Tragschiene EN 60715 TH35 vereint (Bild 1).

Der Vorteil wird deutlich, wenn man zunächst vergleichsweise die Schaltung bei Verwendung von Standard-Koppelrelais betrachtet (Bild 2). Die drei Koppel-Relais (C1, C2, Cn) werden von der SPS angesteuert und schalten die Aktoren (Motor, Lampe, Schütz). Die Spannungszuführung für die Aktoren, Lampe und Schütz, erfolgt über die Kammbrücke (rot) für mehrere Koppelrelais. Die Rückführung erfolgt über die hellgrau dargestellten Klemmbausteine.


Bild 1. Koppelrelais der Serie MasterPLUS bieten die Möglichkeit einer nachträglichen Absicherung des Ausgangsstromkreises

Will man den Motor selektiv absichern, wird ein Sicherungsbaustein (dunkelgrau) in der Zuleitung zum Motor erforderlich. Dieser Sicherungsbaustein muss bereits in der Planung festgelegt werden, da für ihn ein Platz auf der Befestigungsschiene erforderlich ist. Durch den Einsatz des Standard-Koppel-Relais, reduziert sich bereits der Verdrahtungsaufwand durch die Verwendung der schwarzen Kammbrücke zum Verbinden der Steuerrückleitung zur SPS und durch die rote Kammbrücke (L oder +) für die Betriebsspannung der Aktoren.

Vereinfachung durch Kammbrücken
Anhand der Schaltung in Bild 2 wird ersichtlich, dass für die individuelle Absicherung jedes Aktors ein zusätzlicher Sicherungsbaustein erforderlich wird, und die Verdrahtungsreduzierung durch die rote Kammbrücke nicht genutzt werden kann. Hier setzen die Vorteile des MasterPLUS-Koppelrelais mit integrierbarer Sicherung ein. In der Schaltung im Bild 3 werden die Vorteile deutlich. Die Kammbrücken auf der SPS- und der Aktorseite sind uneingeschränkt nutzbar. Der Ausgang jedes Koppelrelais ist selektiv auch nach Fertigstellung der Steuerung absicherbar. Ein zusätzlicher Sicherungsbaustein ist nicht erforderlich. In der Planungsphase muss nicht abgewogen werden, welcher Ausgang wie abzusichern ist.



Bild 2: Für die individuelle Absicherung jedes
Aktors ist ein zusätzlicher Sicherungsbaustein erforderlich

Bild 3: Einsatz von Koppelrelais mit integrierter Sicherung. Die Kammbrücken sind uneingeschränkt nutzbar


Die Typen der Ausführung MasterPLUS werden auch als Eingangs-Relais zur SPS eingesetzt. Bei einer Eingangs-Betriebsspannung der Koppel-Relais von (110 … 240) V AC und Halbleiterausgängen der Sensoren oder längeren Steuerleitungen zu den Koppel-Relais können unerwünschte Restströme auftreten, die zu Funktionsstörungen führen.

Diesem Problem begegnet man mit einer speziellen Ausführung (39.31.3), die derartige Restströme unterdrückt. Neben den Ausführungen mit mechanischen Relais bis 6 A stehen Varianten mit Solid-State-Relais bis 2 A zur Verfügung.
Andreas Heck, FINDER GmbH

Positionspapier:
Elementarrelais –
CE-Kennzeichnung



©2014 Forum Innovation der
Deutschen Schaltrelais-Hersteller im ZVEI
Update 04/11/2014