Safety Sicherheit im Antrieb

Autor / Redakteur: Jörg Niermann / Stefanie Michel

Die funktionale Sicherheit ist von zentraler Bedeutung. Mit einer Profisafe-Baugruppe für dezentrale Frequenzumrichter ist eine antriebsintegrierte Lösung mit integrierter funktionaler Sicherheit möglich, die gegenüber Antriebstechnik mit diskreter Sicherheitstechnik im Vorteil ist.

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Aufeinander abgestimmte Antriebssysteme, bestehend aus Getriebe, Motor und Antriebselektronik: Eine Profisafe-Baugruppe in Kombination mit Frequenzumrichtern realisiert zudem die antriebsintegrierte funktionale Sicherheit.
Aufeinander abgestimmte Antriebssysteme, bestehend aus Getriebe, Motor und Antriebselektronik: Eine Profisafe-Baugruppe in Kombination mit Frequenzumrichtern realisiert zudem die antriebsintegrierte funktionale Sicherheit.
(Bild: Nord Drivesystems)

Funktionale Sicherheit gewinnt immer mehr an Bedeutung als ein grundlegender Bestandteil im zeitgemäßen Maschinen- und Anlagendesign. Um Gefährdung von Menschen und Beschädigung von Material zu verhindern, ist es nötig, Maschinen sicher abschalten zu können. Es gilt, den Anwender zu schützen, Risiken zu vermeiden sowie einen störungsfreien Produktionsablauf zu gewährleisten. Hier sind in erster Linie die Antriebssysteme zu nennen.

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Als Antriebsspezialist weiß Nord Drivesystems natürlich um diese Sicherheitsrelevanz. Funktionale Sicherheit ist daher ein unverzichtbarer Aspekt der eigenen Antriebssysteme. So bietet der Komplettanbieter elektrischer, mechanischer und elektronischer Antriebstechnik mit der Profisafe-Baugruppe Nord SK TU4-PNS in Kombination mit einem motor- beziehungsweise wandmontierten Frequenzumrichter Nordac Flex die wesentlichen Komponenten für eine antriebsintegrierte Lösung.

Die sich aktuell im Feldtest befindliche Baugruppe unterstützt die einfache Implementierung von sicheren Reaktionen via Profisafe, beispielsweise mit STO (Safe Torque Off) und SLS (Safely Limited Speed).

Verzicht auf hartverdrahtete Sicherheitstechnik

Profisafe ist die weltweit führende und durchgängige Technologie für Sicherheitsanwendungen in der Fertigungs- und Prozessautomatisierung. Mit SIL3 und PLe (Performance Level e) Kategorie 4 erfüllt das fehlersichere Kommunikationsprotokoll die höchsten Sicherheitsanforderungen. Profisafe ist eine zusätzliche Sicherheitsschicht auf der Feldbus-Anwendungsschicht zur verlässlichen Übertragung sicherheitsrelevanter Daten, bei der Störungen in der Kommunikation entdeckt und behoben werden, und Sicherheitsfunktionen nur dann ausgelöst werden, wenn entsprechende Störungen auftreten. Die Profisafe-Sicherheitsdaten werden in den Nutzdaten der Standardkommunikation unabhängig vom Profinet-Übertragungskanal übertragen, der unterhalb der Sicherheitsschicht als „Black Channel“ bezeichnet wird.

Die sicherheitsgerichtete Protokollerweiterung Profisafe für Profinet ermöglicht es, in einem einzigen Netzwerkkabel Standard- und sicherheitsgerichtete Informationen zwischen der übergeordneten sicherheitsgerichteten Maschinen- oder Anlagensteuerung und den Antrieben mit integrierter funktionaler Sicherheit zu übertragen. Der Verzicht auf die klassische hartverdrahtete Sicherheitstechnik spart Verkabelungsaufwand und reduziert somit die Kosten. Weiterhin macht die Vernetzung via Profisafe umfassende sicherheitsgerichtete Maschinendaten zugänglich und global verfügbar. Um auch den direkten Anschluss von sicherheitsgerichteten Lichtgittern oder Not-Halt-Befehlsgeräten zu ermöglichen, verfügt die Nord SK TU4-PNS über sicherheitsgerichtete Eingänge.

Sichere, in Antrieb integrierte Bewegungsfunktionen

Mit diesen Eingängen werden die Not-Halt-Befehlsgeräte in der Anlage ausgewertet. Somit sind auch die Statusinformationen über alle Schaltzustände der Not-Halt-Befehlsgeräte in der übergeordneten Anlagensteuerung verfügbar. Darüber hinaus können aber auch komplexe sichere Bewegungsfunktionen gemäß der IEC 61800-5 unter Einsatz der Nord SK TU4-PNS in das Antriebssystem implementiert werden. Durch sichere in den Antrieb integrierte Bewegungsfunktionen lässt sich der Aufwand für die Sicherheitstechnik der gesamten Maschine deutlich reduzieren. So ist es beispielsweise mit SLS (sicher reduzierte Geschwindigkeit) möglich, an einer Werkzeugmaschine sicher bei geöffneten Schutztüren zu arbeiten. Diese Funktion erfordert eine vollständig sichere Antriebsachse, bestehend aus Getriebe, Motor, Frequenzumrichter und Geber.

Sicher, schnell, kompakt und unkompliziert – mit dem Profisafe-Schnittstellenmodul in Verbindung mit einem Nordac-Flex-Frequenzumrichter stellt Nord Drivesystems eine antriebsintegrierte Lösung bereit, die allen Anforderungen an die funktionale Sicherheit gerecht wird. Die Integration der Sicherheitsfunktionen in den Antrieb bietet zahlreiche Vorteile gegenüber einer Antriebslösung mit diskreter Sicherheitstechnik:

  • So sind die Reaktionszeiten der Safety-Applikation im Vergleich zu externer Antriebssicherheit kürzer,
  • es wird weniger Bauraum benötigt und
  • die Anzahl an externen Sicherheitskomponenten ist geringer und
  • der Verdrahtungsaufwand wird auf ein Minimum reduziert, da nur ein Netzwerkkabel erforderlich ist.

Weiterer Pluspunkt ist die globale Verfügbarkeit der sicherheitsgerichteten Maschinendaten.

Erweiterung der sicheren Stoppfunktionen der Antriebe

Die Profisafe-Baugruppe unterstützt die einfache Implementierung von sicheren Reaktionen via Profisafe. Funktionen wie SLS (Safety Limited Speed), SSR (Safe Speed Range), SDI (Safe Direction), SOS (Safe Operation Stop) und SSM (Safe Speed Monitor) lassen sich integrieren und erweitern die sicheren Stoppfunktionen der Antriebe. Damit bietet die Profisafe-Baugruppe umfassende Sicherheit für den zuverlässigen Betrieb von Anlagen und Maschinen. Zusammen mit einer sicheren PLC kommuniziert die Antriebselektronik so zuverlässig im Profinet.

Die Profisafe-Busschnittstelle von Nord überwacht die sichere Einhaltung der Grenzwerte und stellt die sicheren Ein- und Ausgänge bereit. Bei Über- oder Unterschreiten eines Grenzwerts schaltet die Busschnittstelle in einen sicheren Zustand. Alle Ausgänge werden spannungsfrei geschaltet, Eingangsinformationen werden zurückgesetzt und an die übergeordnete sicherheitsgerichtete Steuerung übertragen. Diese ist für den Einsatz der Profisafe-Baugruppe grundsätzlich erforderlich.

* Jörg Niermann ist Bereichsleiter Marketing bei der Nord Drivesystems Gruppe in 22941 Bargteheide, Tel. (0 45 32)-2 89-0, info@nord.com

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