Was ist funktionale Sicherheit?

Funktionale Sicherheit bedeutet das Erkennen eines potenziell gefährlichen Zustands, welches dann zur Aktivierung einer Schutz- oder Korrekturvorrichtung oder eines Mechanismus führt, um das Auftreten gefährlicher Ereignisse zu verhindern oder die Folgen des gefährlichen Ereignisses zu mindern.

Bei der Konstruktion einer Maschine muss eine Risikobewertung durchgeführt und regelmäßig aktualisiert werden. Soweit möglich, sollte die Maschine so konstruiert werden, dass sie inhärent sicher ist, d. h. dass Gefahren bereits in der grundlegenden Konstruktion ausgeschlossen werden. In den meisten Fällen bleiben jedoch einige Risiken auf einem nicht akzeptablen Niveau und müssen durch geeignete Kontrollmaßnahmen aktiv verringert werden.

Warum integrierte Sicherheit? 

Die Integration von Bewegungssicherheitsfunktionen in den Umrichter stützt einen dezentralen Ansatz für die funktionale Sicherheit der Maschine, der viele Vorteile mit sich bringt:

• Geringere Komplexität und somit kürzere Entwicklungszeit
• Weniger Verkabelung und geringere Folgekosten
• Einfache Inbetriebnahme
• Schnelle Auslösung durch enge Kopplung von Sicherheitsfunktion und Umrichter

Vorteile

Einfach, kostengünstig und funktionell

Der herkömmliche Ansatz, die funktionale Sicherheit zu gewährleisten, beruht auf einer externen Sicherheitssteuerung, elektromechanischen Komponenten zur Trennung des Umrichters vom Motor und oft zusätzlichen Sensoren zur Überwachung der Geschwindigkeit oder Position.

Integrierte Sicherheit kann die Kosten und die Entwicklungszeit drastisch reduzieren.

Die integrierte STO-Funktion schaltet das Drehmoment des Motors sicher ab, ohne dass externe Schütze benötigt werden.

Die Erweiterung um ein MiS210 oder MiS250 Sicherheits-Optionsmodul ermöglicht eine komplexe Bewegungsüberwachung direkt im Umrichter unter Verwendung des vorhandenen Motorgebers.

Während sich viele Anwendungen vollständig mit einer umrichterbasierten dezentralen Architektur lösen lassen, ist auch die Integration von Umrichtern in eine externe Sicherheits-SPS mit Hilfe von Netzwerksicherheitsprotokollen einfach zu realisieren, wenn eine solche erforderlich ist.

Leistung ohne Kompromisse

Wenn es darum geht, Menschen und Geräte vor Gefahren zu schützen, ist Zeit ein entscheidender Faktor.

Die integrierte Sicherheit bietet schnellere Reaktionszeiten durch die enge Kopplung von Sicherheitsfunktion und Umrichter.

Die Unterstützung des SafeEnDat-Protokolls ermöglicht den Einsatz von für die funktionale Sicherheit zertifizierten Encodern, wobei mit einem einzigen am Motor montierten Geber SIL 3 / PLe erreicht werden kann.

Alle unsere integrierten Sicherheitsfunktionen sind extern nach Sicherheitsstufe SIL 3 oder PLe (Performance Level e) zertifiziert.

Flexible Sicherheitslösung

Mit einer integrierten Sicherheitslösung von Control Techniques erhalten Sie stets ein Höchstmaß an Flexibilität, sowohl bei der Auslegung der Funktionen als auch bei der Auswahl der zu integrierenden Komponenten und Protokolle.

Die Optionsmodule MiS210 und MiS250 unterstützen mehrere Encoderprotokolle auf bis zu 4 verschiedenen, mit dem Umrichter oder direkt mit dem Modul verdrahteten Kanälen. Integrierte Bewegungssicherheitsfunktionen unterstützen mehrere Instanzen, zudem sind Sicherheitslogik-Bausteine verfügbar, um die Implementierung komplexer Sicherheitsketten zu ermöglichen.

Die Steuerung und Überwachung der Funktionen sowie die Übertragung von sicheren Positions- und Drehzahlwerten ist über die wichtigsten Sicherheitsfeldbusse möglich: CIP Safety over EtherNet/IP und FSoE over EtherCAT.

Bewegungssicherheit

Verkürzen Sie Stillstandszeiten durch Bewegungssicherheit

Wenn für Inspektionen und Reparaturen oder einfach während der Produktion menschliches Eingreifen erforderlich ist, muss das Personal unbedingt vor dem Kontakt mit gefährlichen beweglichen Teilen geschützt werden.

Eine umfangreiche Auswahl an Bewegungssicherheitsfunktionen bietet die Flexibilität, maximalen Schutz zu bieten und gleichzeitig die Auswirkungen auf die Maschinenverfügbarkeit zu minimieren.

Bremsen und stoppen
	Safe Torque Off (STO) verhindert, dass der Umrichter ein Drehmoment im Motor erzeugt. Der Gleichstromzwischenkreis des Umrichters bleibt unter Spannung und ermöglicht einen schnellen Neustart.
	Sichere Bremsensteuerung (SBC) kann in Verbindung mit STO zur sicheren Steuerung einer elektromechanischen Bremse eingesetzt werden.
	Sicherer Betriebshalt (SOS) hält den unter Spannung gesetzten Motor in einem sicher überwachten Stillstand.
	Sicherer Halt 1 (SS1) ermöglicht einen kontrollierten Stopp des Motors, bevor die Stromversorgung mittels Safe Torque Off abgeschaltet wird.
	Sicherer Halt 2 (SS2) ermöglicht einen kontrollierten Stopp des Motors, gefolgt vom sicheren Betriebshalt.
Überwachung von Drehzahl und Beschleunigung
	Sicher begrenzte Drehzahl (SLS) überwacht sicher die Motordrehzahl, um sie in einem festgelegten Bereich zu halten.
	Sichere Drehzahlüberwachung (SSM) liefert ein sicheres Signal zur Bestätigung, dass der Motor unterhalb einer bestimmten Drehzahlgrenze arbeitet.
	Sicher begrenzte Beschleunigung (SLA) überwacht sicher die Beschleunigung des Motors, um sie in einem festgelegten Bereich zu halten.
	Sichere Richtung (SDI) überwacht sicher die Drehrichtung.
Positionsüberwachung
	Sicher begrenzte Position (SLP) überwacht die absolute Position des Motors, um zu verhindern, dass er sich außerhalb des festgelegten Bereichs bewegt.
Netzwerksicherheit
	Sichere Positions- und Geschwindigkeitswertübertragung mittels Safe Value Transfer über den Sicherheitsfeldbus zur Weiterverarbeitung durch die Sicherheitssteuerung
Zusätzliche Funktionen
	STHC3 – Die sichere Zweihandbedienung überwacht sicher die zeitgemäße Betätigung
	Sicherer Nothalt (SES) – Sichere Überwachung eines Not-Aus-Tasters

Netzwerksicherheit

Mehr Sicherheit mit weniger Verdrahtung

Aktivieren und überwachen Sie alle Bewegungssicherheitsfunktionen über den Feldbus bei minimaler Verdrahtung und maximaler Flexibilität.

Das Black-Channel-Prinzip ermöglicht es, dass sicherheitsrelevante Daten neben normalen, nicht sicherheitsrelevanten Informationen auf demselben Ethernet-Medium übertragen werden.

Das ermöglicht die Implementierung auch komplexer Sicherheitskonfigurationen mit minimaler Verdrahtung und ohne Änderung der bestehenden Netzwerktopologie.

Die Sicherheits-Optionsmodule MiS210 und MiS250 unterstützen alle wichtigen Industriestandards für eine einfache Integration in jede Automatisierungsarchitektur.

• CIP-Safety on EtherNet/IP

• Safety over EtherCAT (FSoE) 

Für zusätzliche Flexibilität können sichere Positions- und Drehzahlwerte zur Weiterverarbeitung an eine externe Steuerung übertragen werden.

Die Unterstützung des Safe EnDat-Protokolls bedeutet, dass die maximale Sicherheitsintegritätsstufe ohne zusätzliche Verdrahtung und zusätzliche Rückführungssysteme erreicht werden kann.

Konfigurieren der Sicherheit

Intuitive Inbetriebnahme-Software Connect ist die neuste Software zur Inbetriebnahme, Optimierung und Überwachung des Umrichters und des Antriebsverhaltens sowie der Systemperformance, die auf der 25-jährigen Erfahrung von Control Techniques basiert. Herunterladen

SISTEMA-Bibliothek SISTEMA ist das am weitesten verbreitete Tool für die Berechnung des Sicherheitsniveaus im Rahmen der ISO 13849-1. Es ist kostenlos auf der Website der DGUV erhältlich. Alle sicherheitsrelevanten Parameter unserer Produkte sind zur einfachen Integration als SISTEMA-Bibliothek verfügbar. Herunterladen