Edelstahl PC - ATEX
Edelstahl PC der EXPERT ATEX Baureihe
Viele Produktionsbetriebe wollen ihre IT-Standards auch auf explosionsgefährdete Umgebungen ausdehnen, um dort Daten zu erfassen, Prozesse zu visualisieren oder zu steuern. Der Edelstahl PC der Baureihe EXPERT ATEX ist als Gerät der Kategorie 3 für die Zonen 22 und 2 zugelassen.
Überall, wo es durch Stäube oder Gase zu Explosionen kommen kann, schreibt der Gesetzgeber mittels ATEX-Richtlinie besondere Vorkehrungen vor. Kommt elektronisches Equipment zum Einsatz, darf es keine gefährlichen Zündfunken entstehen lassen. Doch welche Voraussetzungen müssen genau erfüllt sein, um einen Edelstahl PC im Ex-Bereich nutzen zu können? FORSIS hat sich dieser Frage angenommen und eine ATEX-konforme Variante des Edelstahl PCs der Baureihe EXPERT entwickelt.
Die Einsatzgebiete für den Edelstahl PC ATEX sind vielfältig. So wurde das Projekt im Hause FORSIS durch zahlreiche Anfragen aus der Lebensmittelbranche und anderen Produktionsbetrieben ins Leben gerufen.
So haben zum Beispiel Bäckereien mit Mehlstaub zu tun, der sich entzünden kann. Im textilverarbeitenden Gewerbe geht die Gefahr von feinen Fasern aus. In anderen Branchen finden sich zerstäubte Farben, Pulver, Lacke oder Lösungsmittel.
Dass der Bedarf für einen Edelstahl PC ATEX besteht, beweist nicht zuletzt die Förderung des FORSIS Entwicklungsprojektes durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand).
Allgemeines zum Explosionsschutz
Der Explosionsschutz nach der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU unterscheidet im Wesentlichen drei Stufen:
- Stufe 1 - Gefahren vermeiden
Jeder Betreiber eines EX-Bereiches ist verpflichtet, die Anlage so zu betreiben, dass nach Möglichkeit keine explosive Atmosphäre entsteht. Geräte die ein hohes Explosionspotential bieten, sollen beispielsweise in einer weniger gefährdeten Zone platziert werden. - Stufe 2 - Explosion verhindern
Lassen sich Geräte nicht außerhalb des gefährdeten Bereichs platzieren, beispielsweise Sensoren in einem Silo oder Tank, müssen Sie technisch so gebaut sein, dass sie keine vorhandene explosive Atmosphäre zünden können. - Stufe 3 - Auswirkungen begrenzen
Kann eine Explosion nicht verhindert werden, so muss eine Anlage so errichtet sein, dass eine etwaige Explosion in eine gezielte Richtung geleitet und die Auswirkung räumlich gezielt begrenzt wird, beispielsweise durch eine Sollbruchstelle eines Dampfkessels.
ATEX Vorschriften
Die maßgeblichen Vorschriften für den Ex-Schutz gehen in Europa von den sogenannten ATEX-Richtlinien aus.
Aufsteigend nach dem Explosionsrisiko werden jeweils drei Zonen unterschieden:
- Bei Gasatmosphären die Zonen 2, 1 und 0
- Bei Staubatmosphären die Zonen 22, 21 und 20
Unser Edelstahl PC ATEX ist für die Zonen 2 und 22 von einem unabhängigen Prüfinstitut überprüft und bestätigt worden.
Ex-Zonen und Gerätekategorien nach ATEX
Welche Zonen kommen nun für Industrie PCs in Frage?
0 bzw. 20 sicherlich nicht, denn das entspräche dem Einsatz im Inneren eines Mehlsilos oder Treibstofftanks.
Vernünftigerweise wird man auch kein Gerät direkt unter einer Schütte eines Siloauslasses (Zone 21) oder in unmittelbarer Umgebung eines Zapfhahns für Treibstoff (Zone 1) platzieren. Dies verbietet bereits der primäre Explosionsschutz mit dem Ansatz potentielle Gefahren zu vermeiden, sofern dazu keine absolute Notwendigkeit besteht.
Bleiben folglich die Zonen 22 und 2, für die es in der Tat viele sinnvolle Einsatzfälle gibt. ATEX definiert dabei Gerätekategorien zur Einordnung elektrischer Betriebsmittel, die für ein bestimmtes Sicherheitsniveau ausgelegt sind.
Für den Edelstahl PC ATEX ist dies die Kategorie 3, welche wirksame Zündquellen im Normalbetrieb verhindern muss.
Harte Prüfverfahren: IP65 ist nicht gleich IP65
Eine Besonderheit im Rahmen der ATEX-Zertifizierung stellen die erhöhten Anforderungen an das Gehäuse des Edelstahl PCs dar, welche sich deutlich zu den Allgemeinen Anforderungen nach IP65 unterscheiden.
Zum einen werden die Testgeräte künstlich gealtert, indem sie 28 Tage bei 80°C und 90% Luftfeuchte und anschließend 24 Stunden bei -25°C gelagert werden.
Danach erfolgen mehrere mechanische Tests. Dabei wird beispielsweise eine 1kg schwere Kugel aus bis zu 70 cm Höhe auf alle empfindlichen Gehäuseteile wie Touch, Display oder Kabeleinführung fallen gelassen. Weiterhin müssen die Geräte in einer Staubkammer mit Überdruck bestehen, ohne dass sich anschließend Staubablagerungen im Gerät finden lassen.
Bei der Prüfung der Schwadensicherheit wird ein Unterdruck im Gerät erzeugt. Der anschließende Druckausgleich darf in einem bestimmten Zeitintervall nur beschränkt erfolgen.
EX Schnittstellen
Der FORSIS Edelstahl PC ATEX bietet zum Anschluss externer Peripherie weit mehr als nur Standardschnittstellen.
Die LAN-Schnittstelle lässt sich problemlos mittels Kabelverschraubung in den sicheren Bereich verlegen.
Anders sieht die Lage bei Tastaturen und Barcodelesern aus, deren Schnittstellen ein geeignetes Schutzniveau erreichen müssen. Deshalb verfügt der Edelstahl PC ATEX über zweimal USB und eine RS232 Schnittstelle, die jeweils eigensicher nach Zündschutzart EX ic zertifiziert sind. Die beiden USB-Schnittstellen weisen entsprechend unterschiedliche Strombegrenzungen auf, sodass sich eine Vielzahl zertifizierter Peripheriegeräte anschließen lassen.
Die internen eigensicheren Schnittstellen sind als EX ic zertifiziert. Dank ihrer Auslegung besteht bei Bedarf auch die Möglichkeit, sie im Rahmen einer Einzelprüfung als EX ib zertifizieren zu lassen. Damit könnten an dem Edelstahl PC ATEX auch eigensichere Endgeräte angeschlossen werden, die sich in Zone 1 oder 21 befinden.
"Wir beantworten gerne Ihre Fragen."
ZIM Förderung
Das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) ist ein bundesweites, technologie- und branchenoffenes Förderprogramm. Mit dem ZIM sollen die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen nachhaltig unterstützt und damit ein Beitrag zu deren Wachstum, verbunden mit der Schaffung und Sicherung von Arbeitsplätzen, geleistet werden.
FORSIS als mittelständisches Unternehmen, das mit ZIM zusammenarbeitet, hat einen Zuschuss für die anspruchsvolle Entwicklung des Edelstahl PCs ATEX erhalten.
Prozessor | 6. Gen. Skylake Intel Core i3 6100U |
RAM | Bis zu 8 GB DDR3L-RAM 1600 MHz |
SSD | Bis zu 256GB |
I/O | 2x Ethernet 10/100/1000 MBit |
LCD | 15“ LCD, 1024x768 |
Touch | Touchpanel analog resistiv (ELO) |
Schnittstellen | VGA, HDMI, 2x USB 3.0, 2x USB 2.0 |
Die Zündschutzarten: Ex tD und Ex nR
Um ein gleichzeitiges Vorhandensein von Zündquelle und explosionsfähiger Atmosphäre zu verhindern, sind konstruktive Maßnahmen erforderlich, die eine entsprechende Zündschutzart darstellen.
Für entzündbare Staubatmosphären gilt etwa die Schutzart EX tD (Schutz durch Gehäuse). Um sie zu gewährleisten, muss die Oberflächentemperatur des Edelstahl PC ATEX stets unterhalb eines bestimmten Maximalwerts bleiben. Darüber hinaus stellt ein staubdichtes Gehäuse nach IP65 sicher, dass kein Staub eintritt und im Inneren zu einer explosionsgefährlichen Atmosphäre führt.
Für Gasatmosphären bietet der EXPERT 1500 ATEX mit der Zündschutzart EX nR die sogenannte Schwadensicherheit. Hierfür muss das Gerät so dicht ausgelegt sein, dass eine Gasschwade auch bei leichtem Überdruck nur minimal und sehr langsam in das Gerät eindringen kann. Die Menge an eingedrungenem Gas muss wiederum so gering sein, dass sie vermischt mit der im Gerät befindlichen Luft keine Zündung erlaubt.
Klassifizierung Staub | II 3D Ex tc [Ex ic] IIIC T65°C Dc |
Gerätegruppe II | Gerät zur Verwendung in explosionsgefährdeten Staub- und Gasatmosphären |
Kategorie 3D | Zone 22 (Staub), bei seltener und kurzzeitiger Gefahr, normal Sicherheit |
Ex tD | Schutzart: Schutz durch Gehäuse |
[Ex ic] | integrierte Stromkreise für eigensichere Schnittstellen, die nach außen geführt werden können |
Staubgruppe IIIC | leitfähige Stäube |
Maximale Oberflächentemperatur | T65°C (entspricht 65°C) |
Dc | Equipment Protection Level Dc (Dust – Normal Protection (3D)) |
Klassifizierung Gas | II 3G Ex nR [Ex ic] IIB T4 Gc |
Gerätegruppe II | Gerät zur Verwendung in explosionsgefährdeten Staub- und Gasatmosphären |
Kategorie 3G | Zone 3 (Gas), bei seltener und kurzzeitiger Gefahr, normale Sicherheit |
Ex nR | Schutzart: Schwadensicherheit |
[Ex ic] | integrierte Stromkreise für eigensichere Schnittstellen, die nach außen geführt werden können |
Gasgruppe IIB | Kein Betrieb bei: Wasserstoff, Acethylen, Schwefelkohlenstoff! |
Temperaturgruppe T4 | Gase mit Zündtemperaturen oberhalb von 135°C |
Gc | Equipment Protection Level Gc (Gas - Normal Protection (3G)) |
Unser Edelstahl PC ATEX ist für die Zonen 22 und 2 von einem unabhängigen Prüfinstitut zertifiziert worden.
Nichtsdestotrotz liegt die Verantwortung für die fachgerechte Installation und den sicheren Betrieb vor Ort beim Anwender. Dieser muss die Stromleitung und das Netzkabel durch die Kabeleinführung ziehen, diese mit der Anschlussplatte und letztere mit dem Gerät verschrauben. Dabei kann man nicht mehr feststellen, ob das Gerät tatsächlich noch so dicht ist, dass kein Gas mehr eindringen kann.
Dem hat FORSIS Abhilfe geschaffen, indem ein Prüfventil für eine Messung durch ein externes Prüfgerät am Edelstahl PC ATEX eingebaut wurde. Dieses Prüfgerät kann entweder erworben oder ausgeliehen werden. Es erzeugt im Inneren des Edelstahl PCs einen Unterdruck von ca. 30 mbar und startet anschließend ein Messvorgang. Während der Dauer des Tests (14 Sekunden) darf der Wert auf maximal 27 mbar sinken.