Wann verwende ich einen NAMUR-Sensor? Grundlagen, Vorteile und Anwendungsbereiche
Inhalt dieses Beitrags
- Für explosionsgefährdete Bereiche konzipiert: NAMUR-Sensoren arbeiten mit niedrigen Strom- und Spannungswerten und sind in Verbindung mit einem entsprechenden Schaltverstärker auch für eigensichere Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet.
- Integrierte Fehlererkennung: Im Gegensatz zu Standardsensoren können NAMUR-Sensoren nicht nur „Ein“ und „Aus“, sondern auch Kurzschlüsse und Leitungsbrüche erkennen – was einen wesentlichen Vorteil für die Fehlerdiagnose und die Prozesssicherheit darstellt.
- Funktionale Sicherheit: In Kombination mit einem kompatiblen ausfallsicheren Schaltverstärker können NAMUR-Sensoren gemäß den Normen EN/IEC 61508 die Sicherheits-Integritätslevel SIL 2 und in redundanten Schaltkreisen SIL 3 erreichen.
- Gemäß internationalen Normen: Sensoren mit NAMUR-Ausgang entsprechen den Normen EN/IEC 60947-5-6 und gewährleisten so eine sichere, konsistente und interoperable Leistung in Anlagen weltweit.
Wenn Sie in einem explosionsgefährdeten Bereich arbeiten, einen Sensor mit integrierter Fehlererkennung benötigen, einen eigensicheren Stromkreis oder ein sicherheitszertifiziertes System aufbauen, ist ein NAMUR-Sensor oft die richtige oder sogar vorgeschriebene Wahl. Sensoren mit NAMUR-Ausgang bieten eine Kombination von Funktionen und Eigenschaften, die kein herkömmlicher Sensor bieten kann: Eigensicherheit für explosionsgefährdete Bereiche, das Erkennen von Kurzschlüssen und Leitungsbrüchen, bevor es zu Ausfällen kommt, Kompatibilität mit SIL-zertifizierten Sicherheitssystemen und die Einhaltung weltweit anerkannter Normen. NAMUR-Sensoren bieten die Zuverlässigkeit und Sicherheit, die kritische Prozesse erfordern – ob in Chemieanlagen, auf Offshore-Plattformen, in der Pharmaindustrie, in Lackieranlagen oder der Abwasseraufbereitung.
In diesem Blog-Artikel erklären wir, was ein NAMUR-Sensor ist, seine Funktionsweise, die wichtigsten Vorteile und Anwendungsbereiche.
Was ist ein NAMUR-Sensor?
Ein NAMUR-Sensor ist ein nicht verstärkter Zweidraht-Näherungsschalter mit NAMUR-Ausgang, der je nach Schaltzustand zwei unterschiedliche Signalpegel liefert. Diese Signalpegel liegen im Bereich niedriger Strom- und Spannungswerte, was bedeutet, dass ein Schaltverstärker erforderlich ist, um die Strompegel auszulesen und zu interpretieren. Aufgrund ihres energiesparenden Designs und der integrierten Fehlererkennungsfunktionen werden Sensoren mit NAMUR-Ausgang am häufigsten in Anlagen eingesetzt, in denen besondere Sicherheitsvorkehrungen erforderlich sind, wie in Bereichen mit Explosionsgefahr oder strengen Anforderungen an den Personenschutz und die Maschinensicherheit.
Die relevanten internationalen Normen für NAMUR-Sensoren sind EN/IEC 60947-5-6.
Induktiver Sensor mit NAMUR-Ausgang von Pepperl+Fuchs
Wie funktioniert ein NAMUR-Sensor?
Ein NAMUR-Sensor kann entweder als Schließer oder als Öffner konfiguriert werden, wobei der Öffner die typische Standardeinstellung ist. Eines der wichtigsten technischen Merkmale dieses Sensortyps ist, dass sein Ausgang halbleiterbasiert ist – das bedeutet, dass auf der Ausgangsleitung stets ein geringer Strom fließt, unabhängig davon, ob der Sensor aktiviert ist oder nicht. Dies ist kein Fehler, sondern beabsichtigt. Anders als klassische Näherungsschalter liefert ein NAMUR-Sensor kein Schaltsignal, sondern verändert seinen Strompegel. Aufgrund der niedrigen Schaltstrompegel muss der NAMUR-Sensor an einen zugelassenen Schaltverstärker oder einen speziell für NAMUR ausgelegten Eingang angeschlossen werden.
Die wichtigsten Betriebsparameter eines NAMUR-Sensors:
- Nennspannung: 8,2 V DC
- Last: 1 kΩ
- Strom im Erkennungszustand (Zielobjekt vorhanden): ≤ 1,2 mA
- Strom im Nicht-Erkennungszustand (kein Zielobjekt): ≥ 2,1 mA
Der entscheidende Vorteil von NAMUR-Sensoren: die integrierte Fehlererkennung
Ein entscheidender Vorteil eines NAMUR-Sensors im Vergleich zu einem herkömmlichen PNP/NPN-Schalter, ist seine Fähigkeit, Kurzschlüsse und Verdrahtungsfehler zu erkennen – und nicht nur das Vorhandensein oder Fehlen eines Zielobjekts. Ein Standard-Näherungsschalter liefert nur zwei Zustände: „Ein“ oder „Aus“. Ein NAMUR-Sensor hingegen liefert vier unterscheidbare Zustände:
| Zustand | Strompegel |
|---|---|
| Zielobjekt erkannt (bedämpft) | ≤ 1,2 mA |
| Kein Zielobjekt (unbedämpft) | ≥ 2,1 mA |
| Kurzschluss | ≥ 6,5 mA |
| Kabelbruch / Leitungsfehler | ≤ 0,15 mA |
NAMUR-Sensoren erkennen den Unterschied zwischen „kein Zielobjekt erkannt“ und „der Sensor hat seine Kabelverbindung verloren“. Diese integrierte Diagnosefunktion ist in der Prozessindustrie von entscheidendem Vorteil, da ein fehlerhafter Wert zu Gefahrensituationen oder kostspieligen ungeplanten Stillstandzeiten führen kann.
Ein NAMUR-Sensor gibt kein Schaltsignal aus, sondern ändert seinen Strompegel je nachdem, ob ein Zielobjekt vorhanden ist oder nicht bzw. ob ein Kurzschluss oder ein Drahtbruch erkannt wird.
Welche Anwendungen lassen sich mit NAMUR-Sensoren lösen?
NAMUR-Sensoren kommen überall dort zum Einsatz, wo zuverlässige Detektion und Leitungsüberwachung in explosionsgefährdeten Bereichen oder rauen Industrieumgebungen gefragt sind.
Typische Anwendungen:
- Endlagenerfassung und Stellungsrückmeldung von automatisierten Regel- oder Stellventilen in der Prozesstechnik, zum Beispiel ob Klappen und Ventile vollständig geöffnet oder geschlossen sind
- Drehzahlerfassung von Mischern, Pumpen und Rührwerken oder rotierenden Komponenten von Maschinen, Wellen und Turbinen in Prozessanlagen
- Leitungsüberwachung: Anhand der unterschiedlichen Strompegel lässt sich sofort ein Leitungsbruch oder Kurzschluss zum Sensor erkennen.
Einsatzbereiche:
- Chemische Industrie und Petrochemie
- Öl- und Gasindustrie
- Wasserstoffindustrie
- Offshore-Plattformen
- Abwasseraufbereitung/Kläranlagen
- Pharmaindustrie
- Lackieranlagen
- Brennereien, Großbäckereien, Getreidesilos
NAMUR-Sensoren für eigensichere Anwendungen (Ex i)
NAMUR-Sensoren mit Ex-ia-Konformitätsbewertung nach EN/IEC 60079-11 sind für eigensichere Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen bis Zone 0/20 und Class I, Division 1 ausgelegt. Diese Sensoren müssen in Verbindung mit einem zugelassenen eigensicheren Eingang oder einer eigensicheren Barriere verwendet werden, die im Fehlerfall Strom und Spannung auf ein sicheres Niveau begrenzt.
Vorteil der Eigensicherheit:
Ein besonderer Vorteil der Eigensicherheit (Ex i) gegenüber allen anderen Zündschutzarten ist, dass der NAMUR-Sensor im laufenden Betrieb abgeklemmt, getauscht bzw. gewartet werden kann, ohne dass der betroffene Anlagenbereich abgeschaltet werden muss.
Weltweiter Einsatz:
Neben den globalen Zulassungen führender Zertifizierungsstellen wie ATEX, IEC-Ex, CCC-Ex und UL verfügen NAMUR-Sensoren auch über eine ganze Reihe von nationalen Zulassungen der jeweiligen Staaten, wie beispielsweise CCOE (Indien), JP-Ex (Japan), KC Ex (Korea) usw. Das ermöglicht den flächendeckenden Einsatz von NAMUR-Sensoren in explosionsgefährdeten Bereichen in Anlagen weltweit.
Der NAMUR-Sensor wird direkt im explosionsgefährdeten oder klassifizierten Bereich montiert, während die eigensichere Barriere und die Stromversorgung im Non-Ex-Bereich installiert werden müssen.
Nachweis der Eigensicherheit:
Als Nachweis der Eigensicherheit ist zusätzlich zur Ex-i-Zertifizierung der Betriebsmittel ein rechnerischer Nachweis für den gesamten eigensicheren Stromkreis (Sensor, Kabel, Trennschaltverstärker) nach EN/IEC 60079-14 erforderlich. Dieser Nachweis wird von entsprechenden Prüfstellen geprüft und bewertet.
Gewusst?
Es gibt Automatisierungsaufgaben in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 2 (Gas) und Zone 22 (Staub), die ebenso mit Standard-PNP/NPN-Sensoren mit Ex-ec/Ex-tc-Zertifizierung gelöst werden können. Hierbei handelt es sich um einen rein mechanischen Explosionsschutz – „erhöhte Sicherheit“ (Ex-ec) und „Schutz durch Gehäuse“ (Ex-tc) – während es sich bei der Zündschutzart Ex-i um elektrischen Explosionsschutz handelt.
Fail-Safe-NAMUR-Sensoren für Personenschutz und Maschinensicherheit
In Anwendungen, in denen Personenschutz und Maschinensicherheit von entscheidender Bedeutung sind, gehen die Anforderungen über den reinen Explosionsschutz hinaus. Einige NAMUR-Sensoren sind mit Fail-Safe-Ausgängen erhältlich, die in Verbindung mit einem geeigneten Trennschaltverstärker SIL 2 oder SIL 3 erreichen und damit die Anforderungen an die funktionale Sicherheit gemäß IEC 61508 und verwandten Normen erfüllen.
Ein ausfallsicherer Ausgang gewährleistet, dass das Gerät bei Auftreten eines Fehlers an einer beliebigen Stelle im Sensorkreis das Problem erkennt und automatisch in einen sicheren Zustand wechselt. Zur Nutzung eines ausfallsicheren NAMUR-Ausgangs ist ein als ausfallsicher klassifizierter Eingang oder Trennschaltverstärker erforderlich. Dieser Schaltverstärker kann doppelt klassifiziert sein und somit sowohl Personenschutz als auch Schutz für explosionsgefährdete Bereiche bieten, in denen Gase, Stäube oder Fasern vorkommen.
Werden der ausfallsichere NAMUR-Sensor und der Schaltverstärker in redundanten Schaltkreisen kombiniert, können sie die SIL-3-Einstufung erreichen.
Zusammengefasst: Wann ist ein NAMUR-Sensor die richtige Wahl?
Für Automatisierungsaufgaben in Gefahrenbereichen, wo Prozesssicherheit und das Erkennen von Leitungsbrüchen und Verdrahtungsfehlern eine wichtige Rolle spielen, bietet ein Sensor mit NAMUR-Ausgang deutliche Vorteile. Kommen Explosionsgefahr und Personensicherheit hinzu, kann ein NAMUR-Sensor sogar die einzig vorschriftsmäßige Lösung sein. Für eigensichere Stromkreise kommen NAMUR-Sensoren mit Ex-i-Zertifizierung zum Einsatz. In Anwendungen, wo Personenschutz und funktionale Sicherheit gefordert sind, stehen NAMUR-Sensoren mit Fail-Safe-Ausgängen zur Auswahl.
NAMUR-Geräte von Pepperl+Fuchs
Sensoren mit NAMUR-Ausgang:
Schaltverstärker mit NAMUR-Eingang:
Weitere Informationen
- Besuchen Sie unsere Wissensbasis für industrielle Sensoren: 2-Draht-Sensoren gemäß NAMUR
FAQ
Wofür steht NAMUR?
NAMUR steht für Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regeltechnik. Die Wurzeln der Organisation liegen in der chemischen Industrie.
Heute ist NAMUR (Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie e.V.) ein internationaler Verband von Anwenderunternehmen aus der Automatisierungs- und Prozessindustrie wie Chemie, Pharmazie und Petrochemie. Der 1949 gegründete Verein mit Sitz in Leverkusen bündelt Erfahrungen zur Standardisierung, Digitalisierung und Automatisierung, um industrielle Prozesse effizienter, sicherer und nachhaltiger zu gestalten.
Mehr über NAMUR
Was ist Eigensicherheit?
Eigensicherheit (Ex i) ist eine Zündschutzart, die auf dem Präventionsprinzip gemäß IEC/EN 60079-11 durch die Begrenzung von Strom, Spannung und Leistung innerhalb eines Stromkreises auf ein nicht-zündfähiges Niveau basiert, sodass das Risiko einer Zündquelle bereits auf Geräteebene beseitig wird.
Mehr zum Thema: Schutzart Eigensicherheit: Ein grundlegender Überblick
Wofür steht Ex ia bei eigensicheren Anwendungen?
Innerhalb der Eigensicherheit (Ex i) gibt es drei Schutzniveaus (Ex ia, Ex ib und Ex ic), die sich in der Anzahl der zulässigen gleichzeitigen Fehler unterscheiden. „Ex ia“ bietet die höchste Sicherheitsstufe innerhalb der Eigensicherheit und gewährleistet Zündschutz durch zwei Schutzmaßnahmen, sodass ein sicherer Normalbetrieb auch bei zwei gleichzeitig auftretenden Fehlern im Stromkreis möglich ist.
Mehr zum Thema: Wie Sie mit Eigensicherheit die Produktsicherheit in explosionsgefährdeten Bereichen gewährleisten
Abonnieren Sie unseren Newsletter und erhalten Sie regelmäßig Neuigkeiten und Wissenswertes aus der Welt der Automatisierung.