Applikationen & Tools. Berechnungsbeispiele für Sicherheitsfunktionen nach EN ISO SINUMERIK 840D sl

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1 ldeckblatt Berechnungsbeispiele für Sicherheitsfunktionen nach EN ISO SINUMERIK 840D sl Berechnungsbeispiele für eine schwerkraftbelastete Achse April 2013 Applikationen & Tools Answers for industry.

2 Siemens Industry Online Support Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Durch den folgenden Link gelangen Sie direkt zur Downloadseite dieses Dokuments: Vorsicht: Die in diesem Beitrag beschriebenen Funktionen und Lösungen beschränken sich überwiegend auf die Realisierung der Automatisierungsaufgabe. Bitte beachten Sie darüber hinaus, dass bei Vernetzung Ihrer Anlage mit anderen Anlagenteilen, dem Unternehmensnetz oder dem Internet entsprechende Schutzmaßnahmen im Rahmen von Industrial Security zu ergreifen sind. Weitere Informationen dazu finden Sie unter der Beitrags-ID V1.0, Beitrags-ID:

3 s Aufgabe 1 Lösung 2 Ergebnisse 3 SINUMERIK 840D sl Berechnungsbeispiel für Sicherheitsfunktionen nach EN ISO Begriffe/Abkürzungen 4 Ansprechpartner 5 Historie 6 V1.0, Beitrags-ID:

4 Gewährleistung und Haftung Gewährleistung und Haftung Hinweis Die Applikationsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Applikationsbeispiele stellen keine kundenspezifischen Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte selbst verantwortlich. Diese Applikationsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Applikationsbeispiele erkennen Sie an, dass wir über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden können. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Applikationsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesem Applikationsbeispiel und anderen Siemens Publikationen, wie z.b. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang. Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Applikationsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z.b. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der groben Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Applikationsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens Industry Sector zugestanden. 4 V1.0, Beitrags-ID:

5 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Gewährleistung und Haftung Aufgabe Hinweis Einführung Kurzbeschreibung der Beispiele Lösung Beispiel einer Komponenten-Übersicht Bei geöffneter Schutztür befindet sich eine schwerkraftbelastete Achse im sicheren Betriebshalt Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einem 1-Gebersystem Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einem 2-Gebersystem Bei geöffneter Schutztür wird eine schwerkraftbelastete Achse mit Zustimmtaster und sicherer Geschwindigkeit verfahren Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einem 1-Gebersystem Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einem 2-Gebersystem Halten einer schwerkraftbelasteten Achse bei Energieausfall Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einer Bremse Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit zwei Bremsen Stillsetzen einer schwerkraftbelasteten Achse im Notfall (Not- Halt) Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse und einem 1-Gebersystem Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse und einem 2-Gebersystem Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit zwei Haltebremsen und einem 1-Gebersystem Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit zwei Haltebremsen und einem 2-Gebersystem Ergebnisse Bei geöffneter Schutztür befindet sich eine schwerkraftbelastete Achse im sicheren Betriebshalt Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einem 1- Gebersystem Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einem 2- Gebersystem Bei geöffneter Schutztür wird eine schwerkraftbelastete Achse mit Zustimmtaster und sicherer Geschwindigkeit verfahren Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einem 1- Gebersystem Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einem 2- Gebersystem Halten einer schwerkraftbelasteten Achse bei Energieausfall Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit zwei Haltebremsen Stillsetzen einer schwerkraftbelasteten Achse im Notfall V1.0, Beitrags-ID:

6 Inhaltsverzeichnis Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse und einem 1-Gebersystem Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse und einem 2-Gebersystem Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit zwei Haltebremsen und einem 1-Gebersystem Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit zwei Bremsen und einem 2-Gebersystem Berechnung mit dem Safety Evaluation Tool Begriffe/Abkürzungen Ansprechpartner Historie V1.0, Beitrags-ID:

7 1 Aufgabe 1 Aufgabe 1.1 Hinweis Die nachfolgenden Applikationsbeispiele sollen als Anhaltspunkt dienen, wie die Berechnung eines Performance Levels nach EN ISO für eine schwerkraftbelastete Achse erfolgen könnte. Grundlage für den Aufbau einer Sicherheitsfunktionen ist immer eine Risikobeurteilung, die der Hersteller einer Maschine oder sein Bevollmächtigter vorzunehmen hat, um die für die Maschine geltenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen zu ermitteln. Die Maschine muss dann unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Risikobeurteilung konstruiert und gebaut werden. 1.2 Einführung Seit dem 29. Dezember 2009 gelten in der Europäischen Gemeinschaft die Anforderungen der neuen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG für die funktionale Sicherheit und damit für den Schutz von Mensch, Maschine und Produktionsgut. D. h. alle Maschinen, die in der Europäischen Gemeinschaft in Verkehr gebracht werden, müssen die Anforderungen dieser Maschinenrichtlinie erfüllen. Konformität mit der neuen Maschinenrichtlinie und somit Exportfähigkeit und Haftungssicherheit erreichen Sie u. a. durch die Anwendung der Normen EN ISO oder EN Der in beiden Normen geforderte Sicherheitsnachweis muss offenlegen, dass der in der Risikobeurteilung ermittelte SIL- (Safety Integrity Level) oder PL- (Performance Level) Wert mit der angewandten Sicherheitslösung erreicht wurde. Eine klar strukturierte Risikobeurteilung ist die Basis für den Sicherheitsnachweis! Diese Risikobeurteilung ist also der erste Schritt auf dem Weg zur sicheren Maschine und das bereits in der Planungsphase. Aus der Risikobeurteilung leiten sich Schutzmaßnahmen zur Risikominderung ab, die durch Sicherheitsfunktionen beschrieben werden. Anschließend wird die Lösung der Sicherheitsfunktion überprüft und bewertet, ob die in der Risikobeurteilung geforderte Sicherheitsintegrität bzw. der Performance Level erreicht ist. V1.0, Beitrags-ID:

8 1 Aufgabe 1.3 Kurzbeschreibung der Beispiele In diesem Applikationsbeispiel wird auf die Berechnung des Performance Levels einer schwerkraftbelasteten Achse auf Basis der Norm EN ISO eingegangen. Folgende Fälle werden betrachtet: Bei geöffneter Schutztüre befindet sich eine schwerkraftbelastete Achse im sicheren Betriebshalt Bei geöffneter Schutztüre wird eine schwerkraftbelastete Achse mit Zustimmtaster und sicherer Geschwindigkeit verfahren Halten einer schwerkraftbelasteten Achse bei Energieausfall Copyright Siemens AG 2013 All rights reserved Stillsetzen einer schwerkraftbelasteten Achse im Notfall (Not-Halt) Abbildung 1-1 Hinweis Die in den nachfolgenden Beispielen verwendeten Komponenten sind abhängig von der jeweiligen Applikation. Je nach Maschinentyp und Anwendung können andere Komponenten zum Einsatz kommen bzw. einzelne Komponenten entfallen. Die Verantwortung für die Auswahl der Komponenten und für die jeweilige Berechnung der Sicherheitsfunktion liegt beim Anwender. 8 V1.0, Beitrags-ID:

9 2 Lösung 2 Lösung 2.1 Beispiel einer Komponenten-Übersicht Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert MTBF- Wert (Jahre) B10-Wert I1 Schutztürschalter 3SE5 -..U I3 Zustimmtaster des Bedienhandgerätes HT8-1,35 x L1 Sichere Eingangsbaugruppe ET 200S 6ES7138-4FC01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 L5 6SL3040-0NC00-0AA0 6,60 x ,00 x RS1 Drive-CLiQ Interface (integrierte Schnittstelle SMI) RS2 Einsatz eines 2- Gebersystems RS3 Fremdgeber - RS4 SME20 6SL3055-0AA00-5EAx CC1 6SL312.-2TE21-8A.. Haltebremse eines Servomotors 1FK7-Motors - 2,60 x ,00 x ) Herstellerangabe 286 1,60 x Q2 Externe Haltebremse - Herstellerangabe M1 Servomotor 1FK ) Die Messgeber gehen in Verbindung mit Safety Integrated nicht in die Betrachtung ein, da alle Fehler die im Messgeber auftreten, aufgedeckt werden. V1.0, Beitrags-ID:

10 2 Lösung 2.2 Bei geöffneter Schutztür befindet sich eine schwerkraftbelastete Achse im sicheren Betriebshalt Es wird eine SINUMERIK 840D sl mit der Funktion Safety Integrated eingesetzt. Für die schwerkraftbelastete Achse ist das sichere Bremsenmanagement (SBM) realisiert. Das sichere Bremsenmanagement besteht aus einem Bremsentest (Test des Haltemoments der Bremse) und der sicheren Ansteuerung der Bremse durch den SINAMICS. Die Schutztür der Maschine ist geöffnet, die schwerkraftbelastete Achse befindet sich in der sicheren Funktion SBH/SOS (Sicherer Betriebshalt/Safe Operating Stopp) und wird sicher auf ihre Position überwacht. Die Achse befindet sich in Lageregelung und wird durch die funktionalität der SINUMERIK und des SINAMICS in der Position gehalten. Verlässt die Achse die sichere Stillstandstoleranz, werden durch die Funktion Safety Integrated die systemintegrierten Stoppreaktionen ausgelöst. Dadurch wird die Achse schnellstmöglich gebremst, danach in den Stop A/STO überführt und die Bremse durch die Funktion SBC (safe brake control) geschlossen. Der Schutztürschalter wird zweikanalig an eine sichere Eingangsbaugruppe angeschlossen und in der SPL (sichere programmierbare Logik) der SINUMERIK 840D sl verarbeitet. Der Anschluss der Haltebremse des Servomotors 1FK7 erfolgt durch den Bremsenausgang auf dem SINAMICS-. Mit der Funktion sichere Bremsenansteuerung (SBC) wird die Bremse bei STOP A/STO sicherer geschlossen. Für die Sicherheitsfunktion sicherer Betriebshalt werden ausschließlich sichere Komponenten eingesetzt, sodass für die Berechnung ein PFH-Wert herangezogen werden kann. Die Messgeber gehen, in Verbindung mit Safety Integrated, nicht in die Betrachtung ein, da alle Fehler im Messgeber aufgedeckt werden. Durch die Komponenten des Kanals 1 wird die Achse in Position gehalten. Dies erfolgt ausschließlich durch komponenten, sodass hier für die Berechnung der MTBF-Wert verwendet werden muss. Für die Berechnung wurde ein Diagnosedeckungsgrad (DC) von 90% zugrunde gelegt, weil die Haltebremse (Kanal 2) zyklisch getestet wird und die Position der Achse sicher durch die Funktion Safety Integrated überwacht wird. Für die Haltebremse in Kanal 2 wird regelmäßig ein Bremsentest durchgeführt, sodass für diese Komponente ein Diagnosedeckungsgrad (DC) von 90% angenommen werden kann. 10 V1.0, Beitrags-ID:

11 2 Lösung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einem 1-Gebersystem Sichere Überwachung der Position (Sicherer Betriebshalt) Hochhalten Servomotor einschl. DQ-Interface und Geber L2 L5 CC1 M1 Kanal 1 I1 L1 L2 L5 RS1 CC1 Schutztürschalter ET 200S; F-DI DQ Interface 1 Gebersystem 1) 1) Wird anstatt eines DQ Interfaces ein SMC eingesetzt, ist diese Komponente zusätzlich noch im Kanal 1 zu berücksichtigen Kanal 2 Haltebremse Abbildung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einem 2-Gebersystem I1 L1 L2 L5 RS2 RS3 CC1 Schutztürschalter ET 200S; F-DI Sichere Überwachung der Position (Sicherer Betriebshalt) 2 Gebersysteme 1) Direktes Meßsystem (Fehlerausschluss) 1) Wird anstatt eines DQ Interfaces ein SMC eingesetzt, ist diese Komponente zusätzlich noch im Kanal 1 zu berücksichtigen L2 L5 RS4 RS3 CC1 M1 Haltebremse Kanal 2 Hochhalten SME Direktes Meßssystem Servomotor einschl. DQ-Interface und Geber Kanal 1 Abbildung 2-2 V1.0, Beitrags-ID:

12 2 Lösung 2.3 Bei geöffneter Schutztür wird eine schwerkraftbelastete Achse mit Zustimmtaster und sicherer Geschwindigkeit verfahren Es wird eine SINUMERIK 840D sl mit der Funktion Safety Integrated eingesetzt. Für die hängende Achse ist das sichere Bremsenmanagement (SBM) realisiert. Das sichere Bremsenmanagement besteht aus einem Bremsentest (Test des Haltemoments der Bremse) und der sicheren Ansteuerung der Bremse durch den SINAMICS. Bei geöffneter Schutztür wird die schwerkraftbelastete Achse durch Betätigung des Zustimmtasters und der Richtungstasten verfahren. Bei Betätigung des Zustimmtaster wird eine sichere Geschwindigkeit Safely limited speed (SG/SLS) angewählt. Das Verfahren der Achse erfolgt durch die funktionalität der SINUMERIK und des SINAMICS. Überschreitet die Achse den Wert der sicher überwachten Geschwindigkeit, werden durch die Funktion Safety Integrated die erforderlichen Stoppmaßnahmen eingeleitet. Dadurch wird die Achse schnellstmöglich gebremst und im Fehlerfall (Bewegung nach Ablauf der Stoppübergangszeit) in Stopp A/STO überführt. Zusätzlich wird bei einem Stopp A/STO die Bremse durch die Funktion SBC (safe brake control) geschlossen. Der Zustimmtaster wird zweikanalig über eine sichere Eingangsbaugruppe angeschlossen und in der SPL (sichere programmierbare Logik) der SINUMERIK 840D sl verarbeitet. Der Anschluss der Haltebremse des Servomotors 1FK7 erfolgt durch den Bremsenausgang auf dem SINAMICS-. Mit der Funktion SBC (safe brake control) wird die Bremse bei STOP A/STO sicherer geschlossen. Für die Sicherheitsfunktion sichere Geschwindigkeit werden ausschließlich sichere Komponenten eingesetzt, sodass für die Berechnung ein PFH-Wert herangezogen werden kann. Die Messgeber gehen, in Verbindung mit Safety Integrated, nicht in die Betrachtung ein, da alle Fehler im Messgeber aufgedeckt werden. Durch die Komponenten des Kanals 1, erfolgt das Verfahren der Achse. Dies erfolgt ausschließlich durch komponenten, sodass hier für die Berechnung der MTBF-Wert verwendet werden muss. Für die Berechnung wurde ein Diagnosedeckungsgrad (DC) von 90% zugrunde gelegt, weil die Haltebremse (Kanal 2) zyklisch getestet wird und die Geschwindigkeit der Achse sicher durch die Funktion Safety Integrated überwacht wird. Für die Haltebremse in Kanal 2 wird regelmäßig ein Bremsentest durchgeführt, sodass für diese Komponente ein Diagnosedeckungsgrad (DC) von 90% angenommen werden kann. 12 V1.0, Beitrags-ID:

13 2 Lösung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einem 1-Gebersystem Sichere überwachte Geschwindigkeit (Sichere Geschwindigkeit) Hochhalten I3 L1 L2 L5 RS1 CC1 Zustimmtaster ET 200S; F-DI DQ Interface 1 Gebersystem 1) 1) Wird anstatt eines DQ Interfaces ein SMC eingesetzt, ist diese Komponente zusätzlich noch im Kanal 1 zu berücksichtigen Haltebremse L2 L5 Kanal 2 CC1 Servomotor einschl. DQ-Interface und Geber M1 Kanal 1 Abbildung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einem 2-Gebersystem Sichere überwachte Geschindigkeit (Sichere Geschwindigkeit) Hochhalten SME Direktes Meßsystem Servomotor einschl. DQ-Interface und Geber L2 L5 RS4 RS3 CC1 M1 Kanal 1 I1 L1 L2 L5 RS2 RS3 CC1 Zustimmtaster ET 200S; F-DI 2 Gebersysteme 1) Direktes Meßsystem (Fehlerausschluss) 1) Wird anstatt eines DQ Interfaces ein SMC eingesetzt, ist diese Komponente zusätzlich noch im Kanal 1 zu berücksichtigen Abbildung 2-4 Haltebremse Kanal 2 V1.0, Beitrags-ID:

14 2 Lösung 2.4 Halten einer schwerkraftbelasteten Achse bei Energieausfall Bei Erkennung des Energieausfalls wird die Achse durch die im energielosen Zustand wirkende Klemm- oder Bremseinrichtung (einfallende Bremsen oder Klemmungen) zum Stillstand gebracht. Ein gezieltes Bremsen durch die Steuerung ist aufgrund des plötzlichen Energieausfalls, wenn keine Pufferung z. B. über ein CSM Modul vorhanden ist, nicht mehr möglich. Im Fall dass nur eine Haltebremse vorhanden ist, wird diese durch den Ausgang des SINAMICS angesteuert. Mit der Funktion SBC (safe brake control) wird die Bremse bei STOP A/STO sicher geschlossen. Sind zwei Haltebremsen an der Achse vorhanden, wird die zweite Haltebremse durch einen sicheren Ausgang der Peripherie angesteuert. Aufgrund eines regelmäßig durchgeführten Bremsentests kann für die Berechnung der Bremse von einem Diagnosegrad von 90% ausgegangen werden. Da die Ansteuerung der Bremse über sichere Komponenten erfolgt, können bei der Berechnung dieser Sicherheitsfunktion die PFH-Werte der beteiligten Komponenten zugrunde gelegt werden Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einer Bremse L2 L5 CC1 Haltebremse TK1 Testkanal Abbildung V1.0, Beitrags-ID:

15 2 Lösung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit zwei Bremsen Haltebremse 1 L2 L5 CC1 L1 Q2 ET 200S; F-DO Haltebremse 2 Abbildung Stillsetzen einer schwerkraftbelasteten Achse im Notfall (Not-Halt) Es wird eine SINUMERIK 840D sl mit der Funktion Safety Integrated eingesetzt. Für die hängende Achse ist das sichere Bremsenmanagement (SBM) realisiert. Bei Betätigung des Not-Halt Tasters wird die Achse bei geöffneter Schutztür, abhängig von der Risikobeurteilung, entweder schnellstmöglich an der Stromgrenze (Stopp C) oder an der Kontur (Stopp D) abgebremst und nach einer definierten Zeit werden die Impulse gelöscht und die Bremse fällt ein (Stopp der Kategorie 1; EN ). Die Steuerung befindet sich dann in der Safety Funktionalität Sicherer Halt/Safe Torque Off (SH/STO). Der Not-Halt Taster wird zweikanalig über eine sichere Eingangsbaugruppe angeschlossen und in der SPL (sichere programmierbare Logik) der SINUMERIK 840D sl verarbeitet. Für den Fall dass nur eine Haltebremse vorhanden ist, wird diese durch den Ausgang des SINAMICS angesteuert. Mit der Funktion SBC (safe brake control) wird die Bremse bei STOP A/STO sicher geschlossen. Sind zwei Haltebremsen an der Achse vorhanden, wird die zweite Haltebremse durch einen sicheren Ausgang der Peripherie oder sichere Ausgangsbaugruppe mit P/M Ausgang angesteuert. Aufgrund eines regelmäßig durchgeführten Bremsentests kann für die Berechnung der Bremse von einem Diagnosegrad von 90% ausgegangen werden. V1.0, Beitrags-ID:

16 2 Lösung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse und einem 1-Gebersystem Haltebremse I2 L1 L2 L5 RS1 CC1 Not-Halt Taster ET 200S; F-DI DQ Interface 1 Gebersystem TK1 Testkanal Abbildung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse und einem 2-Gebersystem I2 L1 L2 L5 RS2 RS3 CC1 Not-Halt Taster ET 200S; F-DI 2 Gebersysteme Direktes Meßsystem (Fehlerausschluss) Haltebremse TK1 Testkanal Abbildung V1.0, Beitrags-ID:

17 2 Lösung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit zwei Haltebremsen und einem 1-Gebersystem I2 L1 L2 Not-Halt Taster ET 200S; F-DI L5 RS1 DQ Interface 1 Gebersystem ET 200S; F-DO CC1 L1 Haltebremse 1 Q2 Haltebremse 2 Abbildung Beispiel für ein Blockschaltbild für die Sicherheitsfunktion mit zwei Haltebremsen und einem 2-Gebersystem I2 L1 L2 Not-Halt Taster ET 200S; F-DI L5 RS2 2 Gebersysteme RS3 Direktes Meßsystem (Fehlerausschluss) ET 200S; F-DO CC1 L1 Haltebremse 1 Q2 Haltebremse 2 Abbildung 2-9 V1.0, Beitrags-ID:

18 3 Ergebnisse 3 Ergebnisse 3.1 Bei geöffneter Schutztür befindet sich eine schwerkraftbelastete Achse im sicheren Betriebshalt Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einem 1- Gebersystem Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert I1 Schutztürschalter 3SE U.. 4,29 x L1 Sichere Ein/Ausgangsbaugruppe 6ES7138-4CF01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x RS1 Drive CLiQ Interface 2,60 x CC1 SINAMICS 6SL312.-2TE21-8A.. 1,60 x Kanal1 L2 L5 CC1 M1 Kanal 2 NCU FK7-Motor Haltebremse 6FC5373-0AA00-0AA2 6SL3040-0NC00-0AA0 6SL312.-2TE21-8A Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einem 2- Gebersystem 6,72 x (In den Kanälen 1 und 2 wurden komponenten eingesetzt. Die Berechnung des PFH- Wertes erfolgte mit Hilfe der MTBF- bzw B10- Werte.) 2,38 x Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert I1 Schutztürschalter 3SE U.. 4,29 x L1 Sichere Ein/Ausgangsbaugruppe 6ES7138-4CF01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x RS1 2-Gebersystem 7,00 x CC1 SINAMICS 6SL312.-2TE21-8A.. 1,60 x Kanal1 L2 L5 RS4 RS3 CC1 M1 NCU SME Fremdgeber 1FK7-Motor 6FC5373-0AA00-0AA2 6SL3040-0NC00-0AA0 6SL3055-0AA00-5EAx 6SL312.-2TE21-8A.. 7,09 x (In den Kanälen 1 und 2 wurden komponenten eingesetzt. Die Berechnung des PFH- Wertes erfolgte mit Hilfe der MTBF- bzw B10- Werte.) Kanal 2 Haltebremse 2,22 x V1.0, Beitrags-ID:

19 3 Ergebnisse 3.2 Bei geöffneter Schutztür wird eine schwerkraftbelastete Achse mit Zustimmtaster und sicherer Geschwindigkeit verfahren Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einem 1- Gebersystem Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert I3 Zustimmtaster 1,35 x L1 Sichere Ein/Ausgangsbaugruppe 6ES7138-4CF01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x RS1 Drive CLiQ Interface 2,60 x CC1 SINAMICS 6SL312.-2TE21-8A.. 1,60 x Kanal1 L2 L5 CC1 M1 Kanal 2 NCU FK7-Motor Haltebremse 6FC5373-0AA00-0AA2 6SL3040-0NC00-0AA0 6SL312.-2TE21-8A Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einem 2- Gebersystem 6,72 x (In den Kanälen 1 und 2 wurden komponenten eingesetzt. Die Berechnung des PFH- Wertes erfolgte mit Hilfe der MTBF- bzw B10- Werte.) 3,30 x Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert I3 Zustimmtaster 1,35 x L1 Sichere Ein/Ausgangsbaugruppe 6ES7138-4CF01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x RS1 2-Gebersystem 7,00 x CC1 SINAMICS 6SL312.-2TE21-8A.. 1,60 x Kanal1 L2 L5 RS4 RS3 CC1 M1 NCU SME Fremdgeber 1FK7-Motor 6FC5373-0AA00-0AA2 6SL3040-0NC00-0AA0 6SL3055-0AA00-5EAx 6SL312.-2TE21-8A.. 7,09 x (In den Kanälen 1 und 2 wurden komponenten eingesetzt. Die Berechnung des PFH- Wertes erfolgte mit Hilfe der MTBF- bzw B10- Werte.) Kanal 2 Haltebremse 3,14 x V1.0, Beitrags-ID:

20 3 Ergebnisse 3.3 Halten einer schwerkraftbelasteten Achse bei Energieausfall Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x CC1 SINAMICS 6SL312.-2TE21-8A.. 1,60 x Haltebremse 2,29 x (Bei der Bremse handelt es sich um ein bauteil (Kategorie 2) die Berechnung des PFH-Wertes erfolgte mit Hilfe des B10-Wertes und einem DC von 90%.) Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit zwei Haltebremsen 3,21 x Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x Kanal1 CC1 Kanal 2 L1 Q2 Haltebremse 1 Sichere Ein-/Ausgangsbaugruppe Haltebremse 2 6SL312.-2TE21-8A.. 6ES7138-4CF01-0AB0 4,29 x (Bei den Bremsen handelt es sich um ein bauteil die Berechnung des PFH- Wertes erfolgte mit Hilfe des B10-Wertes und einem DC von 90%.) 1,18 x V1.0, Beitrags-ID:

21 3 Ergebnisse 3.4 Stillsetzen einer schwerkraftbelasteten Achse im Notfall Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse und einem 1-Gebersystem Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert I2 Not-Halt Befehlsgerät 3SB A2 4,29 x L1 Sichere Ein/Ausgangsbaugruppe 6ES7138-4CF01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x RS1 Drive CLiQ Interface 2,60 x CC1 SINAMICS 6SL312.-2TE21-8A.. 1,60 x Haltebremse 2,29 x Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit einer Haltebremse und einem 2-Gebersystem (Bei der Bremse handelt es sich um ein bauteil (Kategorie 2) die Berechnung des PFH-Wertes erfolgte mit Hilfe des B10-Wertes und einem DC von 90%.) 3,99 x Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert I2 Not-Halt Befehlsgerät 3SB A2 4,29 x L1 Sichere Ein/Ausgangsbaugruppe 6ES7138-4CF01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x RS2 2-Gebersystem 7,00 x CC1 SINAMICS 6SL312.-2TE21-8A.. 1,60 x Haltebremse 2,29 x (Bei der Bremse handelt es sich um ein bauteil (Kategorie 2) die Berechnung des PFH-Wertes erfolgte mit Hilfe des B10-Wertes und einem DC von 90%.) 3,80 x V1.0, Beitrags-ID:

22 3 Ergebnisse Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit zwei Haltebremsen und einem 1-Gebersystem Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert I2 Not-Halt Befehlsgerät 3SB A2 4,29 x L1 Sichere Ein/Ausgangsbaugruppe 6ES7138-4CF01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA20-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x RS1 Drive CLiQ Interface 2,60 x Kanal1 CC1 Kanal 2 L1 Q2 Haltebremse 1 Sichere Ein-/Ausgangsbaugruppe Haltebremse 2 6SL312.-2TE21-8A.. 6ES7138-4CF01-0AB0 4,29 x (Bei den Bremsen handelt es sich um ein bauteil die Berechnung des PFH- Wertes erfolgte mit Hilfe des B10-Wertes und einem DC von 90%.) 1,97 x Berechnungsbeispiel für die Sicherheitsfunktion mit zwei Bremsen und einem 2-Gebersystem Bezeichnung Komponente Bestellnummer PFH-Wert I2 Not-Halt Befehlsgerät 3SB A2 4,29 x L1 Sichere Ein/Ausgangsbaugruppe 6ES7138-4CF01-0AB0 1,00 x L2 NCU FC5373-0AA00-0AA2 6,60 x L5 6SL3040-0NC00-0AA0 1,00 x RS1 2-Gebersystem 7,00 x Kanal1 CC1 Kanal 2 L1 Q2 Haltebremse 1 Sichere Ein-/Ausgangsbaugruppe Haltebremse 2 6SL312.-2TE21-8A.. 6ES7138-4CF01-0AB0 4,29 x (Bei den Bremsen handelt es sich um ein bauteil die Berechnung des PFH- Wertes erfolgte mit Hilfe des B10-Wertes und einem DC von 90%.) 1,78 x Detaillierte Berechnungen siehe SET-Datei. 22 V1.0, Beitrags-ID:

23 3 Ergebnisse Berechnung mit dem Safety Evaluation Tool Diesem Applikationsbeispiel liegt ein Berechnungsbeispiel mit dem Safety Evaluation Tool (SET) bei. Öffnen der beiliegenden Datei: Die beiliegende Datei auf die lokale Festplatte ihres Rechners abspeichern Die Applikation Safety Evaluation Tool starten Über das Pulldown Menü Datei und den Programmpunkt Laden, die Datei in die Applikation Safety Evaluation Tool laden Abbildung 3-1 V1.0, Beitrags-ID:

24 4 Begriffe/Abkürzungen 4 Begriffe/Abkürzungen EN Europäische Norm ISO Internationale Organisation für Normung SIL Safety Integrity Level PL Performance Level PFH Probability of Failure per Hour MTBF Mean Time between failure SH Sicherer Halt STO Safe Torque Off SBH Sicherer Betriebshalt SOS Safe Operating Stop SG Sichere Geschwindigkeit SLS Safely Limited Speed 5 Ansprechpartner Jürgen Strässer Siemens AG Industry Sector Drive Technologies Division Motion Control Systems I DT MC MTS SP4 Frauenauracher Str Erlangen, Germany Tel.: Fax: mailto:juergen.straesser@siemens.com 6 Historie Tabelle 6-1 Version Datum Änderung V1.0 04/2012 Erste Ausgabe 24 V1.0, Beitrags-ID: