Überspannungsschutz für SPS: AC-Versorgung, 24 VDC, E/A- und Netzwerkleitungen

Der SPS-Überspannungsschutz beginnt mit der Identifizierung jedes leitfähigen Pfades, der die Grenze des Schaltschranks oder der Schutzzone überschreitet: eingehende AC, 24 VDC-Stromversorgung, digitale und analoge I/O, Kupfer-Kommunikationsleitungen, Kabelschirme, Antennen und Schutzleiter. Ein Überspannungsschutzgerät (SPD) am Schaltschrankeingang begrenzt Transienten auf diesem Strompfad; es schützt jedoch nicht automatisch die Feldverdrahtung oder die Kommunikationsanschlüsse.

Das korrekte Ergebnis ist kein universelles Drei-Geräte-Paket. Es handelt sich um ein Anschluss-für-Anschluss-Design, bei dem jeder Schutz mit dem Normalbetrieb kompatibel ist, die relevanten Stoßspannungsmodi auf ein mit der Ausrüstung koordiniertes Niveau begrenzt, einen glaubwürdigen Ableitpfad besitzt und nach der Installation inspiziert und dokumentiert werden kann.

Wichtigste Erkenntnisse

• Zeichnen Sie die SPS-Grenze, bevor Sie ein SPD auswählen. Beziehen Sie Stromversorgung, Feld-I/O, Kupfernetzwerke, Schirme, externe Antennen und jeden entfernten Erdungsbezugspunkt mit ein.
• Trennen Sie die Störfestigkeit von Betriebsmitteln von der Leistungsfähigkeit des SPD. Die IEC 61000-4-5 definiert ein wiederholbares Prüfverfahren für die Stoßspannungsfestigkeit; eine Produktnorm der Reihe IEC 61643 definiert die Anforderungen für die entsprechende SPD-Produktfamilie. Das eine ersetzt das andere nicht.
• Behandeln Sie AC-Stromversorgung, DC-Stromversorgung und Signalnetzwerke als unterschiedliche Schnittstellen. Sie verwenden unterschiedliche Auswahlvariablen und können unter verschiedene Teile der IEC 61643-Reihe fallen.
• Weisen Sie nicht jeder SPS universelle Werte zu. Die zulässige Betriebsspannung, Stoßspannungsfestigkeit, Schutzpegel, Laststrom, Bandbreite und Erdung hängen von der genauen SPS, dem Netzteil, dem E/A-Modul, dem Netzwerk und dem Projekt ab.
• Nehmen Sie den gesamten Pfad in Betrieb. Eine korrekte Teilenummer kann eine ungeschützte Kabeleinführung, einen inkompatiblen Signalschutz oder einen ineffektiven Erdungsweg nicht kompensieren.

Beginnen Sie mit der Schutzgrenze der SPS

Die SPS-CPU ist nur ein Element innerhalb des geschützten Systems. Ihre Spannungsversorgung, E/A-Module, dezentrale E/A, Sensoren, Aktoren, Mensch-Maschine-Schnittstelle, Industrial Switch und Kommunikations-Gateways können an unterschiedliche elektrische Umgebungen angeschlossen sein. Ein Transientenimpuls kann daher das Steuerungssystem erreichen, ohne den AC-Eingang des Schaltschranks zu passieren.

Erstellen Sie eine Grenzzeichnung mit dem Schaltschrank im Zentrum. Fügen Sie jedes Kabel hinzu, das die Grenze überschreitet, und markieren Sie dessen entfernten Endpunkt. Ein Kabel zu einem Außensender, einem zweiten Gebäude, einem Motor-Control-Center oder einer separat geerdeten Maschine erfordert eine andere Expositionsprüfung als eine kurze interne Verbindungsleitung.

Stellen Sie für jeden Pfad vier Fragen:

1. Welche Spannungen, Ströme, Frequenzen und Datensignale treten während des Normalbetriebs auf?
2. Welche Gegentakt- und Gleichtakt-Überspannungspfade sind an dieser Grenze glaubhaft?
3. Welche Informationen zur Störfestigkeit oder Belastbarkeit sind für das angeschlossene Gerät und den Port deklariert?
4. Wo kann abgeleiteter Stoßstrom zurückfließen, ohne eine schädliche Spannung über einer anderen Schnittstelle zu erzeugen?

Die Grenzzeichnung ist konzeptionell. Sie ist kein Verdrahtungsplan auf Anschlussklemmen-Ebene und kann die genauen Geräteanweisungen oder elektrischen Projektzeichnungen nicht ersetzen.

Schutzmatrix für SPS-Anschlüsse

Verwenden Sie diese Matrix, bevor Sie Produkte anfragen. Eine Zeile mit fehlenden Eingaben stellt eine ungelöste technische Entscheidung dar und ist keine Genehmigung, einen Schutzschalter allein anhand der Nennspannung auszuwählen.

Grenzpfad	Zu erfassende Eingabewerte	Kompatibilität im Normalbetrieb	Nachweis der Stoßspannungsfestigkeit	Platzierung und Überprüfung
AC-Schaltschrankversorgung	Nenn- und maximale Dauerspannung, Frequenz, Erdungssystem, vorgeschaltete SPDs, verfügbarer Fehlerstrom, vorgeschaltete Schutzeinrichtung	Uc/MCOV, Schutzmodi, Frequenz, Leck- oder Folgestromverhalten, sofern relevant	Anwendbarer SPD-Typ/Prüfklasse, Up- und Ableitstromangaben auf derselben Prüfbasis, Anweisungen zu Kurzschluss- und Vorsicherungsschutz	Am definierten Stromeinspeisepunkt mit Anschluss- und Erdungsgeometrie, geprüft gemäß Herstellerangaben und Installationsvorschriften
24 VDC-Stromschiene	Vollständiger Betriebsspannungsbereich, Polarität, geerdete oder ungeerdete Topologie, Quellenstrom, Laststrom, externe Abzweige	Uc, Polarität, Dauerstrom für Serienpfade, Leckstrom, Spannungsabfall und Fehlerverhalten	Deklarierte Spannungsbegrenzung und Stoßstrombelastbarkeit für das tatsächliche DC-Produkt und die Quellenbedingungen	An der zu schützenden Schnittstelle; normale Sammelschienenspannung, Polarität, Verhalten in Bezug auf PE und Lastbetrieb bestätigen
Diskrete Feld-E/A	Eingangs-/Ausgangstyp, Nenn- und Maximalspannung, Kanalstrom, gemeinsamer Leiter/Referenzleiter, Sicherheitsfunktion	Uc, Dauerstrom, Serienwiderstand, Leckstrom und Kanal-Kompatibilität	Erklärte Grenzleistung nach Modus und Testbedingung; Nachweis der Störfestigkeit des Geräteanschlusses	An der freiliegenden Kabelgrenze, unter Berücksichtigung jedes Leiters und Referenzpfads; anschließend Funktionstest des Kanals durchführen
4–20 mA oder HART-Schleife	Schleifenversorgung, maximaler Signalstrom, Spannungsbudget für Transmitter/Last, Erdung, Genauigkeit und HART-Anforderung	Serienwiderstand, Leckstrom, Spannungsabfall, Kapazität und Protokoll-Kompatibilität	Begrenzungsdaten für Gegentakt-/Gleichtaktstörungen unter deklarierten Prüfungen	An den gewählten Feld- und Schaltschrankgrenzen; Schleifenstrom, verfügbare Spannung und Kommunikation nach der Installation prüfen
RS-485 oder Feldbus	Signalstandard, Aderanzahl, maximale Gegentakt-/Gleichtaktspannung, Topologie, Baudrate, Kabel und Schirmung	Uc, Paarsymmetrie, Kapazität, Bandbreite, Serienwiderstand und Erdung	Prüfdaten des Signal-SPD, die für den Port und die Modi gelten	Am Übergang der Schutzzone; Polarität, Abschluss, Vorspannung und Kommunikation prüfen
Industrial Ethernet oder PoE	Ethernet-Kategorie und -Geschwindigkeit, Schirmung, Steckverbinder, PoE-Typ und -Leistung, Verbindungstopologie, Gebäude-/Zonenübergang	Datenrate, Einfügungsdämpfung, Rückflussdämpfung, PoE-Spannung/-Strom und Strategie zur Schirmkontinuität	Anwendbare Netzwerk-SPD-Begrenzung und Übertragungsdaten	An der definierten Eintrittsgrenze; verifizierte ausgehandelte Geschwindigkeit, PoE-Betrieb bei Verwendung sowie Schirm-/Potentialausgleichsanordnung
Koaxiale Antennenzuleitung	Steckverbinder, Frequenzband, Impedanz, Sendeleistung und Antennenerdung	Frequenzbereich, Einfügungsdämpfung, Stehwellenverhältnis und Steckverbinderpassform	Impulsdaten des Koaxial-Überspannungsschutzes auf einer festgelegten Prüfbasis	Am Antennenkabel-Eingang und an der Potenzialausgleichsgrenze; überprüfen Sie den HF-Betrieb mit geeigneten Methoden
Schirm, PE und Potenzialausgleichspfad	Schrankpotenzialausgleich, ferne Erder, Kabelschirmanschlüsse, parallele metallische Pfade	Durchgehende Schutz- und Funktionsanforderungen	Nachweis für Projektpotenzialausgleich sowie Blitz- und EMV-Design	Überprüfen Sie den vollständigen Ableitstrompfad und dokumentieren Sie die ausgeführte Anordnung

Diese Matrix vermeidet bewusst Standardwerte für kA, Begrenzungsspannung und Leiterquerschnitt. Diese Zahlen werden erst aussagekräftig, wenn der Stromkreis, die Exposition, die Prüfgrundlage, die Störfestigkeit der Geräte und der anwendbare Installationsrahmen bekannt sind.

Schritt 1: Bestätigen Sie, dass es sich bei der Störung um einen Stoßstrom handelt

Nicht jeder SPS-Reset oder Kommunikationsfehler wird durch das in IEC 61000-4-5 behandelte unidirektionale Stoßspannungsphänomen verursacht. Schütze, Frequenzumrichter und andere Schaltgeräte können ebenfalls schnelle elektrische Transienten, wiederkehrende Schwingungen, leitungsgebundene hochfrequente Störungen, Spannungseinbrüche, Unterbrechungen oder Gleichtaktströme erzeugen. Eine anhaltende anormale Spannung ist wiederum ein anderer Zustand.

Die Unterscheidung ändert die Korrekturmaßnahme:

Nachweis oder Symptom	Technische Anweisung
Ereignis korreliert mit Blitzeinwirkung oder einem definierten Schaltüberspannungsereignis, das über ein Kabel eintritt	Prüfen Sie die IEC 61000-4-5 Prüfnachweise und den vollständigen Überspannungspfad
Wiederkehrender Fehler synchronisiert mit Schütz- oder Magnetventilbetätigung	Untersuchen Sie die Entstörung an der Spule/Last, die Leitungsführung und das zutreffende Phänomen der transienten Störfestigkeit
Kommunikationsfehler synchronisiert mit VFD-Betrieb	Überprüfen Sie die Kabelführung, den Schirmanschluss, die Erdung, den Gleichtaktstrom und die EMV-Anweisungen des Antriebs, bevor Sie ein weiteres SPD vorschreiben
Langzeitüberspannung oder Neutralleiter-/Erdfehlerzustand	Behandeln Sie dies als ein Problem mit abnormaler Systemspannung oder als Fehler; ein SPD ist kein Spannungsregler
Spannungseinbruch oder Unterbrechung während des Lastanlaufs	Untersuchen Sie die Netzimpedanz, das Durchfahrverhalten und die Spannungsqualität, anstatt von einem SPD zu erwarten, dass es die Spannung aufrechterhält

IEC 61000-4-5 definiert eine gemeinsame Methode zur Bewertung von Geräten anhand spezifizierter Stoßwellenformen, Kopplungsanordnungen und Prüfpegel. Es klassifiziert nicht jede Störung in einem Schaltschrank als Stoßspannung und stellt keinen Test für direkten Blitzstrom dar.

Wenn die Störung einen Antrieb betrifft, halten Sie dessen Eingang, den pulsweitenmodulierten Ausgang, die 24 VDC-Steuerungen und die Signalschnittstellen getrennt. Das VIOX VFD-Überspannungsschutz-Leitfaden besitzt diese antriebsspezifische Überprüfung.

Schritt 2: Legen Sie das Immunitätsziel der Ausrüstung fest

Leiten Sie die zulässige Spannung eines PLC-Anschlusses nicht von dessen Nennbetriebsspannung ab. Beschaffen Sie die exakte Dokumentation für PLC, Netzteil, I/O, HMI, Switch und Gateway. Achten Sie auf die angewandte Produktnorm, den geprüften Anschluss, den Kopplungsmodus, den Prüfpegel, die Quellimpedanz, das Bewertungskriterium und jeglichen erforderlichen externen Schutz.

IEC 61131-2:2017 deckt funktionale und elektromagnetische Verträglichkeitsanforderungen sowie zugehörige Verifizierungsprüfungen für PLCs, speicherprogrammierbare Steuerungen und zugehörige Peripheriegeräte ab. Dieser Anwendungsbereich macht sie zu einem nützlichen Ausgangspunkt, doch die Projektentscheidung hängt weiterhin von der exakten Produktdeklaration ab. Einer CPU, einem 24 VDC-Versorgungseingang, einem Analogkanal und einem Ethernet-Port sollte kein pauschaler Festigkeitswert zugewiesen werden.

Erstellen Sie ein Störfestigkeitsregister:

Gerätekennung	Exakter Anschluss	Normale elektrische Grenzwerte	Deklarierte Stoßspannungsprüfung oder Störfestigkeit	Leistungskriterium	Vom Hersteller geforderter externer Schutz	Dokumentenrevision
PLC-01	CPU-Stromeingang
IO-01	Digitale Eingangsgruppe
AI-01	Analoger Eingangskanal
NET-01	Kupfer-Netzwerkanschluss
PSU-01	AC-Eingang / DC-Ausgang

Die deklarierte Schutzleistung des SPD und der Immunitätsnachweis des Geräts müssen kompatible Modi und Testbedingungen verwenden, bevor sie koordiniert werden können. Eine niedrige Zahl, die unter einer anderen Wellenform oder einem anderen Anschlussmodus aufgedruckt ist, ist kein Nachweis für den Schutz.

Schritt 3: Bestimmen Sie die erforderlichen Schutzmodi

Ein Gegentakt-Transienten tritt zwischen den aktiven Leitern eines Stromkreises auf, wie z. B. L–N, DC+–DC− oder den beiden Adern eines symmetrischen Paares. Ein Gleichtakt-Transienten tritt zwischen einem oder mehreren Stromkreisleitern und einer Referenz wie PE, Gehäusemetall oder einer entfernten Erde auf.

Die korrekten Modi hängen von der Topologie und der Belastung des Stromkreises ab. Der Schutz nur der beiden aktiven Adern kann einen Gleichtaktpfad ungelöst lassen. Das Anschließen jedes Stromkreises an PE über einen Schutzleiter kann ebenfalls falsch sein, wenn dadurch die Isolierung unterbrochen, Leckstrom erzeugt, das Design der Eigensicherheit beeinträchtigt oder ein bewusst erdfreies System verändert wird.

Halten Sie diese Entscheidungen explizit fest:

• welche Leiter zum normalen Stromkreis gehören;
• ob der Stromkreis geerdet, erdfrei, isoliert oder kapazitiv bezogen ist;
• wo die entfernten Geräte geerdet sind;
• welche Schirmungen einseitig, beidseitig oder über ein projektspezifisches Netzwerk geerdet sind;
• welche Kombinationen aus Gegentakt- und Gleichtaktstörungen der gewählte Schutz abdeckt;
• ob der Schutz die Isolationsüberwachung, die funktionale Sicherheit, die Messgenauigkeit oder die Kommunikationsqualität verändert.

Dies ist der Grund, warum die PE-Schiene im Schaltschrank nicht einfach ein universelles Zielsymbol ist. Das Design muss den vollständigen Hochfrequenz-Strompfad sowie die Spannung aufzeigen, die sich während der Entladung zwischen den angeschlossenen Geräten entwickeln kann.

Schritt 4: Spezifizieren Sie den SPD für die AC-Schrankversorgung

Ein AC SPD an der Einspeisung des Schaltschranks kann Transienten, die über diese Einspeisung eintreffen, sowie die von vorgeschalteten Schutzeinrichtungen durchgelassene Restspannung begrenzen. Die Auswahl beginnt beim tatsächlichen elektrischen System, nicht beim SPS-Modell.

Dokumentieren:

• Nennspannung, höchste Dauerspannung, Frequenz und Erdungskonfiguration;
• erforderliche Schutzmodi;
• Blitz- und Schaltüberspannungsbelastung am Schrankknotenpunkt;
• vorgeschaltete SPDs und Nachweise für die Koordination zwischen den Stufen;
• zulässige Spannung am Netzteil und anderen angeschlossenen Geräten;
• verfügbarer Kurzschlussstrom und die vom SPD deklarierte Eignung für Fehlerströme;
• erforderliche Vorsicherung, Bedingungen für den Leistungsschalter oder interne Trennvorrichtungen;
• Anschlusslänge, Leitungsführung, Potenzialausgleich und Gehäusebeschränkungen.

IEC 61643-11:2025 gilt für SPD, die an AC-Niederspannungsstromkreise angeschlossen sind, und wird zusammen mit den allgemeinen Anforderungen in IEC 61643-01 verwendet. Die Konformität mit der Produktnorm stellt kein vollständiges Installationsdesign dar: Lokale Installationsvorschriften, Projektrisikobewertungen, Fehlerschutz und Herstelleranweisungen bestimmen weiterhin, wie das Gerät eingesetzt wird.

Für die detaillierte mehrstufige Prüfung verwenden Sie das VIOX Leitfaden zur SPD-Koordination und Kaskadierung. Für Installationsvorschriften und Sicherheitsgrenzen verwenden Sie die Checkliste für SPD-Installationsanforderungen.

Schritt 5: Behandeln Sie den 24 VDC-Bus als separate Stromversorgungsschnittstelle

Die 24 VDC-Versorgung kann die SPS, Remote-I/O, Sensoren, Relais und andere Lasten speisen. Eine transiente Überspannung kann von einem externen DC-Abzweig stammen oder durch Kopplung zwischen Stromkreisen auftreten. Bestimmen Sie vor dem Hinzufügen eines Schutzes, ob der Bus geerdet, potenzialfrei oder auf Isolationswiderstand überwacht ist und ob das vorgesehene Gerät parallel geschaltet ist oder den Laststrom in Reihe führt.

Für einen allgemeinen DC-Stromkreis, IEC 61643-41:2025 ist der relevante IEC-Produktnormbereich für SPD, die an DC-Niederspannungssysteme angeschlossen sind. Er schließt Photovoltaik-Anwendungen explizit aus, welche weiterhin unter IEC 61643-31 fallen. Daher sollte eine PV-spezifische Kennzeichnung oder Normreferenz nicht als automatischer Nachweis für einen 24 VDC-Steuerbus einer SPS betrachtet werden.

Erfassen Sie diese DC-Eingänge:

1. minimale, nominale und maximale normale Busspannung, einschließlich Toleranz des Ladegeräts oder der Versorgung;
2. Polarität und jeglicher zulässiger Umkehrzustand;
3. geerdeter Leiter, erdfreie Anordnung oder Isolationsüberwachungsverfahren;
4. Quellenkapazität und prospektiver DC-Fehlerstrom;
5. Dauerlaststrom, wenn das gewählte Gerät Reihenklemmen besitzt;
6. erforderlicher Gegentakt- und Gleichtaktschutz;
7. deklariertes Schutzniveau und Prüfgrundlage;
8. Fehlerverhalten, Abschaltung, Anzeige und Austauschmethode;
9. Auswirkung auf sicherheitsrelevante Ausgänge, Redundanz und Systemverfügbarkeit.

Nicht spezifizieren 30 V Uc, 50 V Up oder ein fester kA-Nennwert für jedes 24 VDC-System. Dies mögen plausible Werte für bestimmte Produkte oder Stromkreise sein, aber nur die exakte Dokumentation der Geräte und Schutzeinrichtungen kann die Projektanforderung festlegen.

Schritt 6: Schutz von Feld-I/O und Kupfer-Kommunikationsleitungen durch Schnittstellen

Feldkabel können die Schaltschrankgrenze überschreiten, nachdem die AC-Versorgung bereits abgesichert wurde. Ein AC-Netz-SPD hat keinen Einfluss auf eine transiente Überspannung, die zuerst an einem Analogeingang, einer RS-485-Anschlussklemme oder einem Ethernet-Anschluss auftritt.

IEC 61643-21:2025 deckt SPDs ab, die an Telekommunikations- und Signalisierungsnetzwerke angeschlossen sind, einschließlich Netzwerken, die auch Strom führen. IEC 61643-22:2015 behandelt deren Auswahl, Betrieb, Anordnung und Koordination. Die Normen bilden einen Rahmen; sie machen nicht jeden allgemeinen Signalschutz für jede Schnittstelle geeignet.

Diskrete E/A

Identifizieren Sie, ob es sich bei dem Kanal um einen Eingang oder Ausgang, eine sinkende oder quellende Schaltung, die normale und maximale Spannung, den Kanalstrom, den gemeinsamen Leiter und die Sicherheitsfunktion handelt. Ein Reihensicherungselement darf keinen übermäßigen Spannungsabfall, Leckstrom oder Strombegrenzung verursachen. Wenn der Feldstromkreis sicherheitsrelevant ist, erfordert jede hinzugefügte Komponente eine Überprüfung im Rahmen dieses Sicherheitskonzepts.

4–20 mA und HART

Berechnen Sie das Schleifenspannungsbudget nach Hinzufügen des Serienwiderstands des Schutzgeräts bei maximalem Schleifenstrom. Bestätigen Sie Leckstrom und Kapazität im Hinblick auf Genauigkeit und Kommunikationsanforderungen. Dokumentieren Sie die Erdung und Schirmbehandlung am Feldgerät und im Schaltschrank; gehen Sie nicht davon aus, dass ein an einem Ende installiertes Schutzgerät jede Zonengrenze absichert.

RS-485 und andere Feldbusse

Stimmen Sie die maximale Betriebs- und Gleichtaktspannung, Leiteranzahl, Paarbalance, Datenrate, Kapazität, Serienwiderstand und Topologie aufeinander ab. Überprüfen Sie nach der Installation den Abschlusswiderstand und die Vorspannung. Ein Schutzgerät, das einen hohen Impuls übersteht, kann dennoch inakzeptabel sein, wenn es das normale Signal verfälscht.

Industrial Ethernet und PoE

Bestätigen Sie die Ethernet-Kategorie und Datenrate, den Steckverbinder, die Schirmungsstrategie und ob dasselbe Kabel Power over Ethernet liefert. Überprüfen Sie sowohl die Übertragungsparameter als auch die Stoßspannungsbegrenzung. Wo eine Kupferverbindung Gebäude oder Schutzzonen kreuzt, bewerten Sie beide Enden und die Potenzialausgleichsbeziehung. Glasfaser kann einen leitfähigen Datenpfad eliminieren, aber stromversorgte Geräte und metallische Elemente erfordern dennoch eine eigene Überprüfung.

Antennen- und Koaxialpfade

Abgesetzte SPS und Telemetrieschränke können über eine externe Mobilfunk-, Funk- oder GNSS-Antenne verfügen. Wählen Sie einen Schutz für Steckverbinder, Impedanz, Betriebsfrequenzband und Sendeleistung aus und platzieren Sie diesen an der definierten Kabeleinführungs- und Potenzialausgleichsgrenze. Ein SPD für die Stromversorgung kann keinen Koaxialpfad schützen.

Der VIOX Auswahlleitfaden für Signal-Überspannungsschutzgeräte bietet den tiefergehenden Arbeitsablauf für Spannung, Strom, Widerstand, Bandbreite und Topologie. Diese SPS-Seite definiert die Systemgrenze; der Signalleitfaden enthält die detaillierte Auswahl der Schnittstellengeräte.

Schritt 7: Platzierung, Potenzialausgleich und Koordination überprüfbar machen

Ein SPD leitet Strom über eine installierte Schleife ab. Anschlussinduktivität, Leiterführung und Potenzialausgleichsimpedanz können die Spannung über das deklarierte Schutzniveau des Geräts hinaus erhöhen. Eine allgemeingültige Aussage zu Abständen oder Leiterquerschnitten ist jedoch nicht für alle Strom- und Signalschnittstellen sicher.

Markieren Sie für jeden ausgewählten Schutz auf der Zeichnung:

• die Grenze und das Gerät, das er schützt;
• die ungeschützte und die geschützte Seite jedes seriellen Signalgeräts;
• die geschützten Leiter und Schutzmodi;
• der Potenzialausgleichs- oder Rückleitungspunkt;
• der vollständige Verbindungsweg und jeder parallele Umgehungspfad;
• vorgeschaltete und nachgeschaltete SPDs, die einen Nachweis der Koordination erfordern;
• der vom Hersteller geforderte Überstrom- oder Vorsicherungsschutz;
• Zugang für Zustandsüberprüfung, Trennung und Austausch.

Wenn mehrere SPD-Stufen verwendet werden, sind Spannungskoordination, Energiekoordination, Abstand/Entkopplung und Fehlerkoordination separate Prüfungen. Gehen Sie nicht davon aus, dass die Kennzeichnungen Typ 1, Typ 2 und Typ 3 eine koordinierte Kaskade belegen.

Schritt 8: Inbetriebnahme des SPS-Schutzsystems

Die Inbetriebnahme bestätigt, dass das genehmigte Design installiert wurde und der normale SPS-Betrieb nicht beeinträchtigt wurde. Sie reproduziert keinen standardisierten Stoßspannungs-Test und belegt nicht die verbleibende Lebensdauer einer Schutzkomponente.

Verwenden Sie diese Nachweissequenz:

1. Dokumentenabgleich: Hersteller, Modell, Modul und Dokumentenrevision für jeden Schutzpunkt erfassen.
2. Grenzabgleich: bestätigen, dass jedes freiliegende Kabel im Anschlussplan den vorgesehenen Schutzpunkt vor dem geschützten Gerät erreicht.
3. Elektrischer Abgleich: Spannung, Polarität, Erdungs-/Referenzzustand, Schutzeinrichtung und Leiteranordnung anhand des genehmigten Entwurfs bestätigen.
4. Statusabgleich: lokale Anzeigen und Fernkontakte unter Verwendung der exakten Modell-Wahrheitstabelle prüfen; grün, rot, NO und NC haben keine universelle Bedeutung.
5. Funktionale Übereinstimmung: Überprüfung der SPS-Spannungsversorgung, der E/A-Zustände, der analogen Genauigkeit, der Feldbuskommunikation, der Ethernet-Geschwindigkeit sowie gegebenenfalls der PoE-Funktion.
6. Bestandsdokumentation: Fotografieren und Dokumentieren von Leitungsführungen, Schirmanschlüssen, Erdungspunkten, Beschriftungen und Identitäten austauschbarer Module.
7. Wartungsübergabe: Festlegung der genehmigten Inspektionsauslöser, Austauschbelege und der verantwortlichen Rolle unter Verwendung von Produkt- und Standortverfahren.

Wenn der potenzialfreie Kontakt eines SPD an die SPS oder das Gebäudeleitsystem gemeldet werden soll, befolgen Sie die separate SPD-Fernmeldehandbuch. Die Fernüberwachung meldet einen dokumentierten Kontaktzustand; sie überprüft nicht jede geschützte Schnittstelle und misst nicht die verbleibende Stoßstromkapazität.

Kopiervorlage für das SPS-Überspannungsschutz-RFQ-Arbeitsblatt

Senden Sie diese Informationen zusammen mit dem einpoligen Schaltplan und den Schaltschrankzeichnungen:

PROJEKT UND MARKT
Standort / Maschine:
Zielland und geltende Vorschriften:
Innenbereich / Außenbereich / Bedingungen in explosionsgefährdeten Bereichen:
Blitzschutzzone oder Informationen zur Exposition:

AC-STROMEINGANG
Nenn- und maximale Dauerspannung:
Frequenz und Erdungssystem:
Verfügbarer Kurzschlussstrom:
Vorgeschaltete Schutzeinrichtung:
Vorhandene vorgeschaltete/nachgeschaltete SPD-Modelle:
Erforderliche Schutzmodi und Zielvorgabe für die Störfestigkeit der Geräte:

24 VDC-STROMVERSORGUNG
Minimale / nominale / maximale Spannung:
Geerdet, potenzialfrei oder isolationsüberwacht:
Informationen zur Quelle und zum prospektiven Fehlerstrom:
Dauerlaststrom durch jedes Reihengerät:
Externe DC-Abzweige und entfernte Endpunkte:

SPEZIFIKATION DER SPS- UND FELDPORTS
SPS- / E/A- / HMI- / Switch-Modell und Dokumentenrevision:
Jeder Porttyp und normale elektrische Grenzwerte:
Kabellänge, Leitungsführung, Innen-/Außenbereich und Exposition zwischen Gebäuden:
Entfernte Geräte und Potenzialausgleichsreferenz:
Schirmungskonzept:
Erforderliche Datenrate, Genauigkeit, HART- oder PoE-Unterstützung:
Erklärter Nachweis der Stoßspannungsfestigkeit der Geräte:

INSTALLATION UND NACHWEISE
Verfügbarer Platz auf der DIN-Schiene und Gehäusebeschränkungen:
Vorgeschlagener Montageort des Schutzgeräts und Potenzialausgleichspunkt:
Erforderlicher Vorsicherungsschutz oder Trennung:
Anforderung an lokalen Status / Fernkontakt:
Erforderliche Produktnorm, Prüfbericht, Konformitätserklärung oder Zertifikat:
Anforderungen an Ersatzmodule und Wartung:

Abschließende technische Regel

Ein SPS-Steuerungssystem ist nicht allein dadurch geschützt, dass ein SPD in der Stückliste des Schaltschranks aufgeführt ist. Der Schutz ist erst dann vollständig, wenn für jede relevante leitfähige Grenze eine dokumentierte Entscheidung vorliegt, jedes Gerät mit dem Normalbetrieb kompatibel ist, die erklärte Begrenzungsleistung auf das exakte Gerät und den Prüfmodus abgestimmt ist und der installierte Ableitpfad verifiziert wurde.

Überprüfen Sie nach dem Ausfüllen des Arbeitsblatts die VIOX SPD-Produktfamilie und der VIOX Anwendung der industriellen Automatisierung. Senden Sie für modellbezogene Dokumentationen die Portspezifikation, die Daten zum elektrischen System, die Schaltschrankzeichnungen, den Zielmarkt und die erforderlichen Nachweise an [email protected]. Eine Produktfamilienseite oder ein allgemeiner Artikel ist kein Nachweis dafür, dass ein bestimmtes Modell für das Projekt geeignet ist.

Quellen

• IEC 61131-2:2017 — Speicherprogrammierbare Steuerungen: Betriebsmittelanforderungen und Prüfungen
• IEC 61000-4-5:2014 — Prüfverfahren für die Störfestigkeit gegen Stoßspannungen
• IEC 61643-11:2025 — SPDs für den Anschluss an AC-Niederspannungsnetze
• IEC 61643-41:2025 — SPD für den Anschluss an DC-Niederspannungsstromversorgungssysteme
• IEC 61643-21:2025 — SPD für den Einsatz in Telekommunikations- und Signalnetzwerken
• IEC 61643-22:2015 — Auswahl und Anwendung von SPD für Signalisierungs- und Kommunikationsnetzwerke

Dieser Artikel ist ein Rahmenwerk für die Systemplanung, keine Konstruktionszeichnung oder Genehmigung für eine bestimmte SPS, ein SPD oder eine Installation. Befolgen Sie die genauen Anweisungen der Geräte, die Projektrisikobewertung, die Anforderungen an die funktionale Sicherheit und die für den Standort geltenden elektrischen Vorschriften. Arbeiten an industriellen Steuerungsanlagen dürfen nur von qualifiziertem Personal gemäß einem zugelassenen sicheren Arbeitsverfahren durchgeführt werden.