Wie lassen sich Isolationswiderstandsprüfungen automatisieren? Integration von Sonel MIC-RS-Messgeräten in Fertigungssysteme

Die Anforderung, wiederholbare und automatisierte Isolationswiderstandsprüfungen direkt an den Produktionslinien durchzuführen, hat zur Entwicklung spezieller Messgeräte geführt. Die Messgeräte MIC-RS von Sonel erfüllen genau diese Anforderung, indem sie Messfunktionen mit einem für industrielle Umgebung typischen Design kombinieren: DIN-Schienenmontage (mit externen Adaptern), eine isolierte 24-V-Gleichstromversorgung und vollständige Konformität von Industriestandards (einschließlich EN IEC 61557, EN 61010 und EMV-Anforderungen für industrielle Umgebungen).

Wichtige Messparameter und Betriebsarten

Aus technischer Sicht bietet die MIC-RS-Serie die von den geltenden Normen geforderten Prüfspannungen:

• Sonel MIC-RS: bis zu 1 kV, 
• Sonel MIC-RS2: bis zu 2,5 kV,
• Sonel MIC-RS3: bis zu 5 kV.

Darüber hinaus unterstützen die Geräte eine schrittweise Spannungsanpassung unter Beibehaltung der Nennprüfströme von ISC ≤ 2 mA gemäß EN IEC 61557-2. Die verfügbaren Betriebsmodi – Isolationswiderstandsmessung (RISO), Messung mit kontinuierlich ansteigender Spannung (RampTest) und post-RISO Kapazitätsmessung (nur MIC-RS) – ermöglichen eine Anpassung des Prüfverfahrens entsprechend den Anforderungen des Prüfobjekts.

 

 
Bild 1. Sonel MIC-RS-Serie Isolationswiderstandsmessgeräte

 

Besonderheiten bei der Implementierung in SPS-/SCADA-Systeme (Modbus RTU)

Aus Sicht eines Prozessingenieurs ist die Kommunikationsschnittstelle ein wichtiger Faktor. Die Geräte kommunizieren über das Modbus-RTU-Protokoll, wobei die Systemintegration auf der Verwaltung von Registerzuordnungen basiert. Eine solche Struktur macht die Implementierung von Funktionsblöcken (FBs) in SPS-Steuerungen (z. B. Siemens S7, Rockwell) einfacher und ermöglicht die direkte Zuordnung von Variablen (Tags) zu SCADA-/HMI-Systemen.

Steuerungslogik und Maschinensicherheit

Die Messgeräte arbeiten ausschließlich als Slave-Geräte, wobei alle Aktionen, einschließlich Teststart und Parameteränderungen, vom Master-System ausgelöst werden. Integrierte Statusflags (für MIC-RS2 und MIC-RS3: hv – Hochspannung, noise – Störung, limit – Grenzwert überschritten, udet – Spannung erkannt, ready – Bereitschaftsstatus) sind für die Implementierung der Verriegelungslogik innerhalb der SPS unerlässlich. Sie ermöglichen es, den Prozess sofort zu stoppen (z. B. durch Deaktivieren der Prüfspannung), wenn ein Isolationsdurchschlag, übermäßiger Leckstrom oder Spannung am Prüfobjekt erkannt wird. Zu den wichtigsten Sicherheitsfunktionen gehören auch die automatische Entladung des Prüfobjekts nach Abschluss der Prüfung und der Schutz der Messeingänge vor externer Spannung, wodurch die Sicherheit sowohl der Anlage als auch des Personals gewährleistet wird.

Anwendungsbereiche

Die Messgeräte sind für die Integration in Prüflinien für elektrische Komponenten und Qualitätskontrollstationen, einschließlich End-of-Line-Tests, ausgelegt. Typische Anwendungsumgebungen sind:

• Schalttafel- und Schaltschrankbau (Prüfung von Schaltkreisen und Sammelschienenisolierungen),
• Haushaltsgeräte- und Elektronikfertigung (Leistungsmodule, Stromversorgungen, Hochspannungsbereiche),
• Kunststoffverarbeitung (Validierung der Isolierung für Heizungen sowie Leistungs- und Steuerkabelbäume),
• Schienenfahrzeug- und Automobilindustrie (Komponenten und Verkabelungssysteme).

Einsätze wie e²Tango-Systeme (Prüfung von Mittelspannungsschaltanlagen) oder die Herstellung von Isolationskomponenten zeigen, dass die Geräte sowohl für End-of-Line- als auch für In-Process-Prüfungen geeignet sind.

 

 
Bild 2. Sonel MIC-RS2 als wesentlicher Bestandteil des Produktionsprozesses in einer Industrieanlage

 

Unterstützung für Entwicklungsprozesse (CAD/CAE)

Die Messgeräte der Serie MIC-RS von Sonel bieten eine flexible Anpassung der Kommunikationsprotokolle und vereinfachen so die Integration in Anlagen mit nicht standardisierten Netzwerkstandards. Detaillierte Informationen und maßgeschneiderte Anpassungen der Kommunikationsprotokolle sind direkt beim Hersteller erhältlich.
In Zukunft könnten die Messgeräte in technische Konstruktionsbibliotheken integriert werden. Gebrauchsfertige Makros und Symbole für Systeme wie EPLAN, SEE Electrical, AutoCAD Electrical oder IGE+XAO würden die Konstruktionszeit für Schaltschränke erheblich verkürzen und die Erstellung von Stücklisten beschleunigen, da die manuelle Definition von Messblöcken in Schaltplänen entfällt. 

Technische Schlussfolgerungen für den Systemintegrator

Für Systemintegratoren im Bereich Automatisierung stellt die Messgeräteserie MIC-RS eine spezielle, industrietaugliche Lösung für Isolationswiderstandsmessungen dar, die Mess- und Steuerungsfunktionen kombiniert. Die vollständige Prozesssteuerung über das Modbus-Protokoll (einschließlich Zugriff auf Statusflags und RISO/RampTest-Ergebnisse) und ein industrietaugliches Design (DIN-Schienenmontage, 24-V-Gleichstromversorgung) reduzieren die Inbetriebnahmezeit erheblich. Der Einsatz dieser Art von Messgeräten eliminiert die mit manuellen Messungen verbundenen Schwankungen und gewährleistet eine vollständige Erfassung und Aufzeichnung von Qualitätsdaten für jedes getestete Produkt, wobei eine nahtlose Integration in bestehende Steuerungsinfrastrukturen wie SPS- und SCADA-Systeme gewährleistet ist.

 

 
Bild 3. Praktisches Beispiel für den Einbau des Sonel MIC-RS2 im Anschlussraum einer Mittelspannungsschaltanlage

 

Detaillierte technische Daten zu den Messgeräten der Sonel MIC-RS-Serie finden Sie auf der Produktseite online.

 

Autor:
Wojciech Siergiej, Sonel S.A.