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UL-Lösungen von Bihl+Wiedemann

USA und Kanada – ein besonderer Markt

Nordamerikanische Anlagenhersteller, die für den heimischen Markt produzieren, müssen lokale Vorschriften erfüllen, die sich grundlegend von den europäischen IEC-Normen unterscheiden. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für Hersteller aus anderen Ländern, die Anlagen in diesen Markt exportieren möchten. Unverzichtbar ist in der Praxis vor allem die UL-Zertifizierung der Anlage vor Ort. Das setzt voraus, dass für die gesamte Anlage die Einhaltung der Normen sichergestellt ist. Das ist zwar grundsätzlich durch eine genaue Betrachtung durch die zuständige Behörde möglich, am unkompliziertesten funktioniert es aber, wenn alle eingesetzten Komponenten bereits UL-zertifiziert sind. Dabei muss häufig auf die Einhaltung der mit NEC Class 2/Limited Energy Circuit verbundenen Einschränkung der Leistung geachtet werden.

 

Die modernen ASi Lösungen von Bihl+Wiedemann – bestehend aus ASi-5/ASi-3 Gateways und 30 V Netzteilen – sind alle UL-zertifiziert. Zur Erfüllung der NEC Class 2 bzw. Limited Energy Circuit-Anforderungen stehen wahlweise NEC-Class 2-Netzteile oder UL-zertifizierte Leistungsbegrenzungsmodule zur Verfügung.

UL-Zertifizierung & 100 W-Leistungsbegrenzung

Wer elektrotechnische Produkte nach Nordamerika exportiert, oder diese dort für den heimischen Markt herstellt, muss sich unter anderem an die im NEC festgelegten Regeln halten. Die Konformität mit den Sicherheitsregeln der USA und Kanada wird bspw. durch das UL-Prüfzeichen des Testlabors Underwriter Laboratories bestätigt. Es gibt im US-amerikanischen National Electrical Code (NEC) Verweise auf UL-Standards. So sind viele Bauteile - bspw. typische Sensoren - als Class 2 only zertifiziert, d.h. sie dürfen nur mit maximal 100 W versorgt werden. Diese Begrenzung auf 100 W muss dabei normgerecht durch UL (oder eine vergleichbare Stelle) geprüft und zertifiziert sein. Dafür stehen gleichberechtigt drei Optionen zur Verfügung:

  1. Limited Energy Circuit nach UL/CSA 61010-2-201
  2. Limited Power Source nach UL/CSA 60950-1
  3. Class 2 supply source nach NEC, NFPA 70, Clause 725.121 und CEC, Part I, C22.1.

 

Was bedeutet das für die ASi Installation?

Da die ASi angeschlossenen Sensoren zumeist nur für den Einsatz in NEC Class 2 Stromkreisen zw. Limited energy Circuits zugelassen sind, muss sichergestellt sein, dass die Leistungsbegrenzung normgerecht eingehalten wird. Bihl+Wiedemann bietet hierfür zwei Optionen: Entweder ein NEC Class 2-zertifiziertes Netzteil pro ASi Kreis oder ein leistungsstarkes Netzteil in Kombination mit einem UL-zertifizierten Leistungsbegrenzungsmodul (siehe Aufbauempfehlungen). Unser Leistungsbegrenzungsmodul wurde speziell für ASi-5/ASi-3 entwickelt. Ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung war, dass die Kommunikation auf ASi durch das Leistungsbegrenzungsmodul nicht negativ beeinflusst wird.

Vorteile der UL-konformen Umsetzung mit Bihl+Wiedemann

Normen sicher einhalten

Alle ASi-5/ASi-3 Gateways sind oder werden UL-zertifiziert. Um die 100 W-Beschränkung für jeden ASi Kreis UL-konform einzuhalten, kann sowohl das 2-kanalige Leistungsbegrenzungsmodul (BWU4189) oder das NEC Class 2 Netzteil (BW4223) verwendet werden. Beide sind ebenfalls UL-zertifiziert und stellen sicher, dass die ASi-3 und ASi-5 Kommunikation weiter reibungslos funktioniert.

Erweiterte
Diagnose

Mit unseren ASi-5/ASi-3 Gateways können Sie permanent Strom und Spannung der Energieversorgung Ihrer ASi Installation überblicken. Der OPC UA-Server des Gateways ermöglicht zudem die perfekte Anbindung an Cloud-Dienste wie Predictive Maintenance.

Reduzierte
Kosten

Die 30 V Netzteile sind günstiger als bisherige ASi Netzteile – vor allem, weil die Datenentkopplung nun serienmäßig in unseren ASi-5/ASi-3 Gateways integriert ist. Dadurch steht für jeden ASi Kreis automatisch eine eigene Entkopplung zur Verfügung und ein Netzteil kann zeitgleich mehrere ASi Kreise versorgen. So sparen Sie pro ASi Kreis auch separate Leitungsschutzschalter.

Geringerer
Platzbedarf

Mit einem einzigen 30 V Netzteil können aber nicht nur mehrere ASi Kreise versorgt werden. Sie sind gegenüber speziellen ASi Netzteilen auch kompakter, da sie keine Entkoppelspulen mehr beinhalten. Die neuen Netzteile sind zudem anreihbar, d. h. sie benötigen weder links noch rechts Abstände. Dadurch gewinnen Sie weiteren wertvollen Platz im Schaltschrank.

Aufbauempfehlungen für Nordamerika

Kleine Applikationen mit nur 1 ASi Kreis

  • 30 V Netzteil ist auf 100 W beschränkt, UL-zertifiziert, NEC Class 2

  • Kein Leistungsbegrenzungsmodul notwendig

  • Einfachster Aufbau für kleine Applikationen
  • Insgesamt stehen für die ASi Teilnehmer 100 W zur Verfügung

Applikation mit 2 ASi Kreisen

 

Alternative 1:

Es wird mehr als 1 ASi Kreis benötigt und pro ASi Kreis soll ein separates 100 W Netzteil zum Einsatz kommen. Dann empfiehlt sich die Verwendung eines Gateways mit 2 ASi Kreisen und integrierter Entkopplung optimiert für 2 x Limited Energy Circuit.

  • 2 x 30 V Netzteile sind jeweils auf 100 W beschränkt, UL-zertifiziert, Limited Energy Circuit
  • Aufbau ohne Leistungsbegrenzungsmodul
  • Für 2 x UL-konforme 100 W-begrenzte ASi Kreise optimierte Gateways für unterschiedliche Feldbusse (EtherNet/IP, BWU3947, PROFINET, BWU3830) vorhanden
  • Insgesamt stehen für die ASi Teilnehmer 200 W zur Verfügung

Alternative 2:

Für 2 ASi Kreise (Doppelmaster) soll ein gemeinsames Netzteil zum Einsatz kommen. Dann empfiehlt sich zur Erzeugung eines UL-konformen 100 W-begrenzten ASi Kreises der Einsatz des Leistungsbegrenzungsmoduls. Ein Vorteil dieser Variante ist die Flexibilität: Maschinen können immer gleich aufgebaut werden und für den amerikanischen Markt fügt man das Leistungsbegrenzungsmodul einfach hinzu. Zudem ermöglicht das Leistungsbegrenzungsmodul die Umsetzung von großen Applikationen mit erhöhtem Strombedarf aus ASi (siehe die abschließende Aufbauempfehlung).

  • ASi-5/ASi-3 Gateway ist gemäß UL nicht auf 100 W beschränkt
  • Ein günstiges 30 V 8 A Netzteil (wahlweise BW4219: 1-phasig oder BW4220: 3-phasig) für beide ASi Kreise
  • Limited Energy Circuit-Beschränkung mit Leistungsbegrenzungsmodul (BWU4189) erreichbar: 2 Kanäle in einem IP20 Gehäuse für 2 separate ASi Kreise
  • Insgesamt stehen für die ASi Teilnehmer 200 W zur Verfügung

Große Applikation mit mehr als 1 ASi Kreis und hohem Strombedarf aus ASi

Wenn insgesamt 200 W für die Versorgung der ASi Teilnehmer nicht ausreichen, besteht die Möglichkeit, pro ASi Kreis ein Leistungsbegrenzungsmodul zu nutzen. So lassen sich die beiden ASi Kreise jeweils in zwei separate 100 W Abschnitte unterteilen. Insgesamt stehen für die ASi Teilnehmer der beiden ASi Kreise dann bis zu 400 W zur Verfügung.

  • ASi-5/ASi-3 Gateway mit 2 x 8 A Entkopplung ist gemäß UL nicht auf 100 W beschränkt

  • Ein günstiges 30 V 16 A Netzteil (wahlweise BW4221: 1-phasig oder BW4222: 3-phasig) für beide ASi Kreise
  • Limited Energy Circuit-Beschränkung mit 2 Leistungsbegrenzungsmodulen (BWU4189) erreichbar: 2 Kanäle in einem IP20 Gehäuse für 2 Unter-Kreise eines ASi Kreises
  • Insgesamt stehen für die ASi Teilnehmer 400 W zur Verfügung

FAQs rund um UL-Lösungen

Nein, eine UL-Zertifizierung wird anders als die CE-Kennzeichnung durch kein Gesetz zwingend vorgeschrieben. Aber in Nordamerika müssen alle elektrotechnischen Produkte zugelassen sein. Die gesetzlichen Grundlagen für die USA stehen z. B. im National Electric Code (NEC), für Kanada im Canadian Electric Code (CEC). Aufgrund des föderalistischen Systems beider Länder sind in einzelnen Regionen verschiedene Stände des NEC bzw. CEC einzuhalten. UL steht für Underwriters Laboratories und bedeutet soviel wie die Prüflabore der Versicherungsunternehmen. Die Standards nach denen die UL prüft basieren auf nationalen Standards.

Die Abnahme der Anlange erfolgt in der Regel durch einen AHJ (authority having jurisdiction). Als zuständige Behörde überprüft sie vor Ort die Einhaltung der wesentlichen Produktanforderungen – durch Begutachtung des Produktes sowie unter Berücksichtigung der mitgelieferten technischen Unterlagen. Sie erteilt dem Betreiber bei positivem Verlauf dieser Abnahme die Betriebserlaubnis. Das UL-Kennzeichen ermöglicht dabei eine vereinfachte Abnahme durch die lokale "Authority Having Jurisdiction" (AHJ) und stellt damit einen Wettbewerbsvorteil dar.

UL ist autorisiert zur Zertifizierung nach US-amerikanischen (NEC) als auch kanadischen (CEC) Sicherheitsbestimmungen. Dies wird durch die jeweilige UL-Marke dargestellt. Das C-UL-US oder C-UR-US Mark kann für Kanada eine Zertifizierung durch das CSA-Prüflabor ersetzen. Umgekehrt kann CSA auch eine Zulassung nach UL-Standards bestätigen.

Ob ein Leistungsbegrenzungsmodul erforderlich ist, hängt von jeweiligen Zielmarkt ab. Für den nordamerikanischen Markt ist es erforderlich, außerhalb nicht. Das heißt europäische Herstellern können es bei der Maschinenproduktion einfach hinzufügen, wenn sie nach Nordamerika exportieren möchten. Umgekehrt können US-amerikanische und kanadische Hersteller das Leistungsbegrenzungsmodul für den Export ihrer Anlagen weglassen.

Das Leistungsbegrenzungsmodul von Bihl+Wiedemann wurde speziell für ASi-5/ASi-3 entwickelt. Bei der Entwicklung war uns besonders wichtig, dass die Kommunikation auf ASi durch das Leistungsbegrenzungsmodul nicht negativ beeinflusst wird.

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