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Kosten- und Zeitersparnis durch antriebsbasierte funktionale Sicherheit

Die Antriebstechnologie erlaubt es heute, mühelos Sicherheitsfunktionen direkt in den Antrieb zu integrieren. Das bringt Maschinenbauern, Konstrukteuren, Ingenieuren und Anwendern große Vorteile, die die Sicherheitsvorschriften zeit- und kostensparend ohne großen Aufwand erfüllen möchten.


Integrierte, antriebsbasierte funktionale Sicherheit

Die Implementierung eines Maschinensicherheitssystems von Grund auf kann sich als schwierig und kompliziert erweisen. Durch neue Sicherheitstechnologie in den Antrieben wird dies jetzt wesentlich vereinfacht. Neue in den Antrieb integrierte, elektronische Sicherheitslösungen können herkömmliche Sicherheitssysteme ersetzen, die eine festverdrahtete Logik mit Relais und Schützen erfordern. Die Funktion sicher abgeschaltetes Drehmoment (STO) ist in viele ABB-Frequenzumrichter bereits integriert. Über ein optionales Sicherheitsfunktionsmodul können zusätzliche Sicherheitsfunktionen in die neuen, in jeder Hinsicht exzellenten Industrial Drive-Frequenzumrichter von ABB integriert werden.

Zu den wichtigsten Vorteilen von Antrieben mit integrierter Sicherheit gehören der geringere Konstruktionsaufwand und eine einfache Inbetriebnahme der integrierten, vorprogrammierten Sicherheitsfunktionen. Weitere wichtige Vorteile sind eine geringere Anzahl von Geräten, ein reduzierter Verkabelungsaufwand und Kosteneinsparungen sowie keine Verschleißteile verglichen mit herkömmlichen elektromechanischen Sicherheitseinrichtungen.

 


Design-Tool für funktionale Sicherheit macht den Konstrukteuren die Arbeit leichter

Die erste Aufgabe des Safety Designers ist die Gefahrenanalyse, die darauf abzielt, wo an der Maschine Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind. Anschließend legt er die Sicherheitsstufen und -funktionen fest, die für eine sichere Maschine notwendig sind. Das Design-Tool für funktionale Sicherheit (FSDT-01) von ABB erleichtert Maschinenbauern, OEMs und Systemintegratoren die Arbeit und unterstützt sie bei der Festlegung, Prüfung und Dokumentation des erforderlichen, geplanten und erreichten Safety Integrity Level (SIL) oder des Performance Level (PL) mit einer sehr logischen, in einzelnen Schritten aufgebauten Vorgehensweise gemäß der Maschinennormen EN IEC 62061 und EN ISO 13849-1.

Das Design-Tool für funktionale Sicherheit reduziert den Arbeitsaufwand der Ingenieure, indem es den Konstruktionsprozess vereinfacht und beschleunigt. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die Safety-Design-Berechnungen normgerecht durchgeführt werden. Das Design Tool ist zusätzlich mit zahlreichen Sicherheitsbibliotheken kompatibel, was die Berechnungen und die Geräteauswahl erheblich beschleunigt und vereinfacht.

 

Design-Tool für die funktionale Sicherheit – FSDT-01

Sicher abgeschaltetes Drehmoment (STO) – die notwendige Basis für die funktionale Sicherheit bei Antrieben

Das sicher abgeschaltete Drehmoment (STO) ist die Sicherheitsfunktion, die Antriebe sicher in einen drehmomentfreien Zustand (z. B. Notstopp) überführt und/oder verhindert, dass es zu einem unerwarteten Anlauf kommt. STO ist die obligatorische Basis für die integrierte, antriebsbasierte funktionale Sicherheit und ist deshalb als elektronische Sicherheitsfunktion in den Antrieb integriert. STO kann als Alternative zu den herkömmlichen elektromechanischen Maßnahmen wie Schützen verwendet werden.

Bei vielen Frequenzumrichtern ist STO ein Standardmerkmal und unterstreicht so das Engagement von ABB bei der antriebsbasierten funktionalen Sicherheit. ACS880-Frequenzumrichter sind die am besten ausgestatteten, modernsten Beispiele für Antriebe mit integrierter Sicherheit. Sie verfügen standardmäßig über STO, und das optionale Sicherheitsfunktionsmodul, mit dem sich SIL 3 oder PL e erreichen lässt, bietet zusätzliche Sicherheitsfunktionen. 

ACS880 Industrial Drives mit integrierter Sicherheit für die Wandmontage 

Mehrere Sicherheitsfunktionen in einem Sicherheitsmodul

Das optionale, geberlose und TÜV-zertifizierte Sicherheitsfunktionsmodul arbeitet reibungslos mit den ACS880-Frequenzumrichtern zusammen. In diesem kompakten Steckmodul sind mehrere Sicherheitsfunktionen zusammengefasst. Zu den Funktionen gehören: sicherer Stopp 1 (SS1), sicherer Halt im Notfall (SSE), sichere Bremsenansteuerung (SBC), sicher begrenzte Drehzahl (SLS) und sichere maximale Drehzahl (SMS). Für Sicherheitsfunktionen wie sichere Drehrichtung (SDI), die eine Inkrementalgeber-Rückführung vom Motor erfordern, bietet ABB das Sicherheitsfunktionsmodul FSO-21 zusammen mit der Inkrementalgeber-Schnittstelle FSE-31 an. Sie werden als steckbare Module nahtlos in die Regelungseinheit der Frequenzumrichter integriert.

Das Sicherheitsfunktionsmodul lässt sich mit Drive Composer pro, dem gemeinsamen PC-Tool für die ACS880-Frequenzumrichterserie, einfach in Betrieb nehmen und konfigurieren. Mithilfe des Sicherheitsfunktionsmoduls erhält der Kunde die Funktionalität direkt im Frequenzumrichter und muss nicht herausfinden, wie er die Logik mit den Relais und Schützen verdrahtet. Stattdessen arbeiten sie harmonisch mit der Antriebsfunktionalität zusammen, indem die in das Modul integrierten Funktionen, die auf dem Safety Design basieren, einfach aktiviert werden. Auf die Konstruktion einer elektromechanischen Logik kann verzichtet werden.

Der Hauptvorteil sind die integrierten Sicherheitsfunktionen, die nahtlos mit der Steuerung und Regelung des Antriebssystems zusammenarbeiten. Zusätzlich unterstützen umfangreiche Diagnosefunktionen bei der Störungssuche, um die Sicherheit des Systems kontinuierlich aufrechtzuerhalten. Hierbei helfen sicherheitsbezogene Systemmeldungen, die über das Bedienpanel des Frequenzumrichters angezeigt werden. Das Sicherheitsfunktionsmodul ist so ausgeführt, dass der Wartungsaufwand geringer und ein Ausfall weniger wahrscheinlich ist, da es keine Verschleißteile gibt. Das Sicherheitsfunktionsmodul ermöglicht bei bestimmten Anwendungen auch drehzahlbezogene Sicherheitsfunktionen. Hieraus ergeben sich geringere Kosten und eine höhere Zuverlässigkeit.

Zu den direkten Vorteilen für Maschinenbauer, Konstrukteure oder Maschinennutzer gehören ein geringerer Verkabelungsaufwand, der Kosten spart und ein Safety Design mit geringerem Platzbedarf ermöglicht. Eine schnellere Ansprechzeit bietet einen verbesserten Schutz in Notsituationen.

Sicherheitsfunktionsmodul FSO-12 

Systemweiter Sicherheitsansatz mit Antrieben und SPS

Das Sicherheitsfunktionsmodul lässt sich an eine Sicherheits-SPS, wie die AC500-S von ABB, anschließen. So kann ein größeres Sicherheitssystem aufgebaut werden, bei dem die Sicherheits-SPS mehrere Antriebe steuert und die Sicherheitsfunktionsmodule die lokale Sicherheitsfunktionalität und Rückmeldung an bzw. von jedem Antrieb ermöglichen. Der Anschluss zwischen Frequenzumrichter und SPS erfolgt mit PROFIsafe über Profinet. ABB bietet eine Vielzahl an zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen wie Schalter, Schütze und Relais an.

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