Antriebsintegrierte Sicherheitstechnik mit PROFIsafe Dipl. Ing. Manfred Gaul

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1 sintegrierte mit Dipl. Ing. Manfred Gaul Marketing and Engineering Manager Software Tools and Industrial Communication SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG

2 Inhalt des Vortrags Mechanische Gefährdung durch e integriert Von der konventionellen Lösung zu modernen en mit V1-Mode V2-Mode Applikationsbeispiel Safe Torque Off für Applikationsbeispiel Safely Lited Speed in der Automobil- 2

3 Was ist (): Zielsetzung der muss sein, Gefährdungen von Menschen und Umwelt durch technische Einrichtungen so gering wie möglich zu halten. Was sind die Gefahrenquellen? Elektrische Gefährdung Schutz vor der Gefährdung durch Elektrizität Explosionsgefahr Heiße Oberflächen Strahlung LASER Chemie, Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten... Mechanische Gefährdung u.a. 3

4 Mechanische Gefährdung durch e Personenschaden durch: quetschen scheren einziehen stoßen, schlagen aufwickeln abstürzen... Personensicherheit d.h.??? Hast Du den Stecker gezogen?! Schutz vor der Gefährdung durch unkorrekte Funktion, verursacht durch z.b. defekte Bauelemente beliebige Fehler System Softwarefehler, usw. 4

5 Warum sicherheitsgerichtete e? Bereits heute sind Anlagen und Maschinen sicher ausgeführt! Umsetzung dieser Sicherheit erfolgt durch Zusatzmaßnahmen an der Maschine bzw. Anlage Sicherheitsabsperrungen, Lichtgitter u.a. Die Gefahrensituation wird in vielen Fällen durch Bewegung verursacht: elektrische e als die Gefahrenquelle Sicherheit wird um die elektrischen e konventionell gebaut Endschalter, Sicherheits-Relais u.a. hoher Aufwand und Kosten 5

6 Warum sicherheitsgerichtete e? Vorteile duch Integration der in die stechnik : Kosteneinsparung durch den Ersatz von externen Überwachungs- und Schutzeinrichtungen dadurch geringerer Installationsaufwand Reduzierung von Maschinenvarianten und Sonderlösungen kann mit einem Standardantrieb aufgebaut werden Erhöhte Flexibilität bei der Integration der in die gesamtheitliche Maschinenautomation Zertifizierte sicherheitstechnische skomponenten vereinfachen die Gesamtabnahme der Maschine bzw. Anlage 6

7 früher Abschaltung mittels Motorschützen Bisherige Lösung nur ein sicherer Zustand nur eine sichere Betriebsart Totalabschaltung Erhöhter Aufwand an Installation Zeitverlust von mehren Sekunden durch Wiedereinschalten der Frequenzumrichter (Laden des Zwischenkreis) Netz Redundante Trennung der e vom Netz mittels Schützen. Externe Sicherheits- Schaltgeräte Frequenzumrichter Motor 7

8 Integrierte ssicherheitsfunktionen bei drehzahlveränderlichen en mit Frequenzumrichtern 1. Safe Torque Off - STO Macht die Totalabschaltung überflüssig, dadurch ist die Maschine / Anlage wieder schneller startklar (produktiver). Vielfach werden mechanische Absperrungen überflüssig, die Zugänglichkeit somit verbessert dadurch die Bedienung der Maschine / Anlage komfortabler, Arbeitsprozesse können effizienter gestaltet werden. 2. Safe Stop - SS1, SS2, SOS Eine gefährliche Bewegung wird sicher in den Stillstand überführt. 3. Safely Lited Position - SLP Ermöglicht die gleichzeitige Zugänglichkeit von Maschinenteilen. Zeiten in der entweder die Maschine arbeitet oder nur der Bediener an der stehenden Maschine arbeitet, werden reduziert. 4. Safely Lited Speed - SLS Ermöglicht den Zugriff zu Maschinenteilen bei z.b. geöffneten Schutzeinrichtungen während der Bewegung der Maschine. 5. Safe Direction SDI Verhindert eine Bewegungsrichtung. Ermöglicht somit den Zugriff zu Maschinenteilen bei z.b. geöffneten Schutzeinrichtungen während der Bewegung der Maschine. 8

9 Prinzip des Safe Torque Off-STO bei Frequenzumformern Gleichrichter Endstufe Durch sicherheitsgerichtete Abschaltung der 24V Spannungsversorgung des PWM Modulators, wird die Generierung eines Drehfeldes verhindert. Somit kann der Motor keine Drehbewegung erzeugen. 9

10 Umrichter mit integrierter Sicherheits-technik und Schnittstelle Aktivierung des STO über. ist nach wenigen Millisekunden wieder betriebsbereit. Dezentrale Installation von Sensoren und Not-Halt Tastern. Schnittstelle Erweiterte durch Verwendung von Feedback Systemen. Aktivierung von SLS, SLP oder SS1 über. Umrichter mit integriertem Sicherheitswächter: Safe Torque OFF Safe Stop 1-2 Safely Lited Speed Safely Lited Position Safe Direction Inkremental -geber 10

11 Standard SPS F-CPU DP-Master Gleichzeitiger Betrieb von Standard PROFIBUS-Modulen und Modulen auf dem gleichen Buskabel. black channel": PROFIBUS DP Black channel: Nicht sicherheitsrelevant sind ASICs, Leitungen, Links etc. PROFIBUS DP-Slave F- Digital- Eingabe PROFIBUS DP-Slave F- Digital- Ausgabe PROFIBUS DP-Slave Digital I/O PROFIBUS DP-Slave Standard Funktion F- Funktion Geber Stellglied 11

12 Sicherheitsprotokoll V1-Mode S S S S S S S F-I/O-Daten V1 Mode Status / Controlbyte Laufende Number CRC Standard- I/O-Daten *) 2 Byte bis max. 12 Byte F-I/O Daten 4 Byte bis max. 122 Byte F-I/O Daten Max. 244 Byte DP-Daten Sender based Counter across F-Data and F-Parameter Max. 12 / 122 Byte 1 Byte 1 Byte 2/4 Byte *) (240/238 - S-Daten) 12

13 Sicherheitsprotokoll V2-Mode Same Size but new Content F Input/Output Data Standard PROFINET IO messages S S S S Status / Control Byte CRC2 across F data and F parameter and Vconsnr_h V2-Mode Max. 12 / 123 Bytes 1 Byte 3/4 Bytes *) *) 3 Bytes for a max. of 12 Byte F I/O data 4 Byte for a max. of 123 Bytes F I/O data container = Safety PDU 13

14 Strategy for Version 2 One for any Platform! PROFINET CBA components PROFINET CBA PROFINET IO : V1-mode (V2-mode optional) PROFIBUS DP : V2-mode PLC with distributed I/O on PROFIBUS DP PLC with distributed I/O on PROFINET IO and PROFIBUS DP Island 1 Island 2 14

15 F-Steuerung über PROFIBUS oder PROFINET V2-Mode V2-Mode on on PROFINET PROFINET and and PROFIBUS PROFIBUS PROXY V1-Mode V1-Mode (V2-Mode (V2-Mode optional) optional) PROFIBUS International

16 Feldverteiler für sicherheitsgerichtete Anlagen für Ein Feldbus für Prozess und sicherheitsgerichtete Signale Anwendernutzen: geringere Installationskosten größere Flexibilität Markt-Standard (in Europa) PROFIBUS International

17 Applikation Fördertechnik Safe Torque OFF über nach EN954-1, Kat.3 sicherer HALT 17

18 Funktionelle Sicherheit ohne die Produktion zu stoppen. Sicherheitsfunktion SLS Safely Lited Speed Applikationsbeispiel für Sicherheitsfunktion SLS Safely Lited Speed tätigkeit Gefahrenbereich ohne Stopp des Produktionsprozesses Die maxale Geschwindigkeit des bands wird überwacht. Dadurch erhebliche Verkürzung der Produktionszeiten 18

19 Funktionelle Sicherheit ohne die Produktion zu stoppen. Sicherheitsfunktion SLS Safely Lited Speed Ein Werker betritt zyklisch den Gefahrenbereich! 1. Die Sicherheitsfunktion ist flexibel universell programmierbar 2. Dadurch ist eine Optierung der abläufe möglich 3. Kürzere zeiten reduzieren die Produktionskosten 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Manfred Gaul Marketing and Engineering Manager Software Tools and Industrial Communication SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG 20