Trenn- vs. Zenerbarrieren

 

• Bei einer Zenerbarriere handelt es sich um eine Durchgangsvorrichtung, es besteht daher keine Isolierung zwischen dem Feldgerät und der SPS. Durch die Verwendung einer Trennbarriere wird eine Masseschleife durch die Isolierung des Feldgeräts von der SPS verhindert. Feldsignale sollten am besten isoliert werden, denn alle möglicherweise auftretenden Masseschleifen können nur schwer während der Entwicklung und vor der Inbetriebnahme des Systems vorhergesehen werden.
• Um Eigensicherheit (I.S.) zu gewährleisten, müssen Zenerbarrieren an eine eigens dafür vorgesehene I.S.-Masse angeschlossen werden. Diese Erdungsleitung muss separat, d.h. in separaten Kabeltrassen, betrieben werden, deren Herstellung und Wartung sehr kostspielig sind.
• Da Zenerbarrieren zur Gewährleistung von Eigensicherheit einen Masseanschluss benötigen, muss eine regelmäßige Überprüfung des Masseanschlusses stattfinden, um sicherzustellen, dass der Widerstand von einer Barriere zur Masse 1 Ω nicht übersteigt. Während der Durchführung dieser Überprüfung sollten die Vorgänge, die eine eigensichere Umgebung erfordern, deaktiviert werden.
• Es ist wahrscheinlicher, dass die Sicherung einer Zenerbarriere durchbrennt. In diesem Fall muss die Schleife außer Betrieb gesetzt werden, bis das Schleifenproblem gelöst und die Sicherung ausgetauscht wurde. Die Wahrscheinlichkeit eines Durchbrennens der Sicherung ist bei einer Trennbarriere geringer. Daher kann die Schleife nach der Beseitigung des Fehlers automatisch wiederhergestellt werden.
• Anders als Zenerbarrieren reduzieren Trennbarrieren die Schleifenbelastung für gewöhnlich, anstatt sie zu erhöhen. Manchmal werden Trennbarrieren nur aus diesem Grund eingesetzt.
• Da es sich bei den Zenerbarrieren um Durchgangsvorrichtungen handelt, kann es bei der Signalmessung durch die Prozesssteuerung bei hoher Gleichtaktspannung zu Problemen kommen, wie z. B. geerdete Thermoelemente, die mit Spannungsquellen und -feldern verbunden sind, oder sich in ihrer Nähe befinden. Durch die Verwendung einer Trennbarriere kann die Problematik der Gleichtaktspannung beseitigt werden.
• Eine Zenerbarriere führt keine Signalumwandlung durch. Aus diesem Grund werden die an eine Zenerbarriere angeschlossenen Thermoelement- und WTH-Temperatursignale mit geringer Stärke aufgrund von elektromagnetischen Störungen abgeschwächt und sind fehleranfällig. Eine Trennbarriere/ein Signalkonditionierer isoliert niederpegelige Temperatursignale und wandelt sie in 4…20-mA-Strom um, der von Natur aus widerstandsfähiger gegen elektromagnetische Störungen und Abschwächung ist. Durch diese Signalumwandlung hat die SPS die Möglichkeit, entfernt gelegene Temperatursensoren präzise zu messen. Weitere Informationen über die Vorteile der Umwandlung von WTH- und Thermoelementsignalen in 4…20-mA-Strom finden Sie hier.
• Eine Zenerbarriere kann ein passives Stromsignal nicht in ein aktives Stromsignal umwandeln oder umgekehrt. Die meisten Trennbarrieren können diese Umwandlung allerdings vollziehen – auf diese Weise wird die „Anpassung der Schleife“ des Feldgerätes an die SPS-Eingangskarte ermöglicht.

 

Je nach Art der Anwendung können Zenerbarrieren aber auch Vorteile haben:

 

• Sie können kleiner als Trennbarrieren sein.
• Sie benötigen keine externe Stromversorgung.
• Sie können preiswerter sein.

 

Fazit: Obwohl eine Zenerbarriere oftmals die kostengünstigere Lösung ist, liefern Trennbarrieren die qualitativ hochwertigere und langlebigere Leistungsfähigkeit. Dank der galvanischen Trennung und der zusätzlichen Elektronik in den Trennbarrieren bieten diese die folgenden Vorteile:

 

• Ausgezeichnete Störfestigkeit
• Möglichkeit der Signalumwandlung bei bestimmten Anwendungen
• Keine eigene I.S.-Masse erforderlich, Reduzierung der zusätzlichen Wartungsanforderungen
• Signalverstärkung
• Impedanzprobleme werden nahezu vollständig beseitigt.