Safety Integrated. Sicherheit integrieren Produktivität steigern. Safety Integrated for Drives and Motion. Broschüre März Answers for industry.

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1 Sicherheit integrieren Produktivität steigern Safety Integrated for Drives and Motion Broschüre März 2010 Safety Integrated Answers for industry.

2 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik Maschinen und Anlagen werden heute immer flexibler und produktiver. Trotzdem müssen die Maschinen den Sicherheitsanforderungen des jeweiligen Landes entsprechen und dürfen das Bedienpersonal nicht gefährden. Herkömmliche Sicherheitstechnik stößt hier an ihre Grenzen. Mit integrierter Sicherheitstechnik kann man den heutigen Anforderungen gerecht werden. Aufgrund der kurzen Reaktionszeiten und des geringen Verdrahtungsaufwandes lassen sich mit integrierten Sicherheitsfunktionen ganz neue Sicherheitskonzepte wirtschaftlich realisieren. So kann die Sicherheit und gleichzeitig die Produktivität erhöht werden. Hierzu bietet Siemens ein umfassendes Produktportfolio, womit ein schlüssiges Gesamtkonzept für Sicherheit erstellt werden kann. Integrierte Sicherheitstechnik von Siemens ist gekennzeichnet durch: Ein komplettes Produktportfolio vom Sicherheitssensor über Schaltgeräte bis hin zu Steuerungen, Kommunikation bis zur Antriebstechnik, alles aus einer Hand Integration von Sicherheitstechnik in die Standard- Automatisierungs- und -Antriebstechnik Ein einheitliches Engineering sowie Sichere Kommunikation über Standard-Feldbussysteme Nutzen Hoch wirksame Sicherheit: durchgängig vom Sensor über die Auswerteeinheit bis hin zum Aktor Hohe Wirtschaftlichkeit: durch reduzierten Aufwand bei Hardware und Installation Einfache Anlagenverkopplung: durch sicherheitsgerichtete Kommunikation über Standard-Feldbusse Effektive, schnelle Diagnose: für hohe Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen Produkte, Systeme, Lösungen und Service: alles aus einer Hand Höhere Produktivität: - Schnelle Fehlerlokalisierung und umfangreiche Diagnosefunktionen verkürzen Stillstandszeiten - Produkte sind zertifiziert nach den einschlägigen Sicherheitsnormen (siehe Tabellen Seite 23 bis 25) - Rascher Wiederanlauf von Anlagen nach Bedienereingriffen Sicher Erfassen Sicher Auswerten Sicher Reagieren SIMATIC Sensors Lichtschranken Lichtvorhänge Laserscanner SIRIUS Positions-, Scharnier-, Kurzhub-, Magnetschalter NOT-HALT Seilzugschalter Zweihand-Bedienpult Fußschalter SIMATIC Mobile Panel SIRIUS Sicherheitsschaltgerät 3TK28 SIRIUS Modulares Sicherheitssystem 3RK3 ASIsafe Sicherheitsmonitor SIMATIC S7-300/400 F, Win AC RTX-F Sichere SPS SINUMERIK 840D/840D sl Numerische Steuerung SIMATIC ET 200M, ET 200S, ET 200pro, ET 200eco Sichere Peripherie SIMATIC ET 200S/ET 200pro Sichere Motorstarter und Frequenzumrichter SINAMICS G120/G120D/G130/G150 Sichere Frequenzumrichter SINAMICS S110 Sicherer Positionierantrieb SINAMICS S120/S150 Fehlersichere High-Performance und Motion Control Antriebe Sicher Kommunizieren AS-interface mit ASIsafe, PROFIBUS und PROFINET mit PROFIsafe Das Siemens-Produktportfolio für Sicherheitstechnik 2 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

3 Safety Integrated Passgenaue Sicherheitslösungen für jede Automatisierungsaufgabe Mit seinem Angebot an Sicherheitskomponenten ist Siemens in der Lage, für nahezu jede Anwendung eine passgenaue Sicherheitslösung zu bieten: sowohl Stand-alone-Lösungen in einfachen Automatisierungsaufgaben als auch integrierte Lösungen mit übergeordneter Steuerung in umfassenderen Automatisierungsanwendungen. PROFIBUS SIMATIC FS Lichtvorhang SIRIUS NOT-HALT SIRIUS Modulares Sicherheitssystem 3RK3 SIRIUS Schütze SINAMICS Drives G_NC01_DE_00399 Stand-alone Sicherheitslösungen für kleine bis mittlere Automatisierungsaufgaben Für kleine Automatisierungslösungen reicht es häufig aus, eine begrenzte Anzahl sicherheitsgerichteter Komponenten per Festverdrahtung mit einer Auswerteeinheit zu verbinden. Hierzu können entweder das Sicherheitsschaltgerät SIRIUS 3TK28 oder ein modulares Sicherheitssystem SIRIUS 3RK3 eingesetzt werden. Alternativ zum 3TK28 können mit dem AS-i Sicherheitsmonitor sicherheitsrelevante Signale über AS-i Bus erfasst werden. Stand-alone Lösung PROFIBUS/PROFIsafe PROFIBUS/PROFIsafe Laserscanner SIMATIC FS SIRIUS Positionsschalter Lichtvorhang SIMATIC FS SIRIUS Posititonsschalter Integrierte Sicherheitslösung mit SIMATIC SINUMERIK Bedienfeld und Maschinensteuertafel PROFIsafe Ethernet Laserscanner Lichtvorhang SIGUARD SIMATIC FS SIMATIC ET 200S DP/AS-i F-Link SIRIUS NOT-HALT SIMATIC S7-300/400F SINAMICS Drives SIMATIC ET 200 Integrierte Sicherheitslösung mit SINUMERIK SIRIUS NOT-HALT SIMATIC ET 200S Motorstarter, Frequenzumrichter G_NC01_DE_00400 PROFIBUS SINUMERIK 840D SINUMERIK 840D sl SIMATIC ET 200S Motorstarter, Frequenzumrichter G_NC01_DE_00401 Integrierte Sicherheitslösungen für die Fertigungsautomatisierung mit SIMATIC In der Industrieautomatisierung spielt das Automatisierungssystem SIMATIC eine zentrale Rolle, sicherheitsrelevante Abläufe zu verarbeiten und zu koordinieren und ist heute in vielen Fällen Standard. Passend dazu ist das Portfolio von Safety Integrated darauf abgestimmt, so dass Anwendungen durchgängig aufgebaut werden können: eine SIMATIC arbeitet im Umfeld problemlos mit der Antriebstechnik (SINAMICS, SIMATIC ET 200), Niederspannungsschalttechnik (SIRIUS) und Sensorik (SIMATIC Sensors) von Siemens zusammen. Die Kommunikation erfolgt über PROFIBUS bzw. PROFINET unter Nutzung des PROFIsafe-Standards. Integrierte Sicherheitslösungen für Werkzeugmaschinen mit SINUMERIK Die integrierten Sicherheitsfunktionen von SINUMERIK Safety Integrated werden im Bereich der Werkzeugmaschinen eingesetzt. Sie sind redundant in NC 1), Antrieb und interner PLC eingebunden und dienen der Überwachung von Geschwindigkeit, Stillstand und Position. Diese Überwachungen sind notwendig, wenn der Gefahrenbereich der Maschinen und Anlagen zugänglich ist. Aber auch im Testbetrieb oder Produktionsbetrieb bieten sie neben einem wirksamen Personenschutz einen hohen Schutz für Werkzeuge, Werkstoffe und Maschinen. 1) NC: Numeric Control In Maschinen und Anlagen stellen automatisierte Bewegungen ein hohes Gefahrenpotenzial dar. Deshalb spielen Antriebe immer auch in Sicherheitslösungen eine zentrale Rolle, unabhängig von der Komplexität einer Automatisierungsaufgabe. Siemens-Antriebe sind so konzipiert, dass sie in jede Art der dargestellten Sicherheitslösungen einfach integrierbar sind. Mit ihren integrierten Sicherheitsfunktionen liefern sie die Basis für Realisierung leistungsfähiger Sicherheitskonzepte. Safety Integrated 3

4 Vorteile antriebsintegrierter Sicherheitsfunktionen Von elektrisch angetriebenen Aggregaten und Maschinenkomponenten geht häufig ein enormes Gefahrenpotenzial aus. Rotierende Einheiten wie Sägen, Walzen und Spindeln können zu ernsthaften oder sogar tödlichen Verletzungen führen. Das Gleiche gilt für linear bewegte Maschineneinheiten wie Handlingsachsen und Maschinenschlitten. Durch landesspezifische Vorschriften sind die Maßnahmen geregelt, wie die Sicherheit des Bedienpersonals zu gewährleisten ist. Bei der Verwendung von Antrieben ohne integrierte Sicherheitstechnik, wurde der Personenschutz bisher durch den Einsatz zusätzlicher Hardwarekomponenten wie zum Beispiel Schütze und Sicherheitsrelais und durch Verriegelungsschaltungen realisiert. In Gefahrensituationen werden die Anlagen einfach abgeschaltet und müssen danach wieder neu gestartet werden. Dies führt mitunter zu langen Stillstandszeiten und beeinträchtigt damit die Produktivität. Im ungünstigsten Fall wird dadurch der Bediener verleitet, Sicherheitseinrichtungen zu manipulieren. Bei modernen Antrieben werden Sicherheitsfunktionen immer mehr integriert. Beim Einsatz von Antrieben mit integrierter Sicherheitstechnik können bisher notwendige elektromechanische Komponenten und deren Verdrahtung entfallen. Selbst die Übertragung sicherheitsrelevanter Signale kann über Standardfeldbusse erfolgen, was wiederum Komplexität und Aufwand der Verdrahtung reduziert. Die Realisierung von Sicherheitskonzepten wird damit wesentlich vereinfacht. Zudem ermöglichen sie wesentlich leistungsfähigere Sicherheitskonzepte sowohl hinsichtlich Funktionalität als auch hinsichtlich Reaktionszeiten. Dies bewirkt oftmals sogar eine Steigerung der Produktivität. Die Nutzung der zertifizierten integrierten Sicherheitsfunktionen vereinfacht den Nachweis der für eine Maschine erforderlichen Sicherheitskategorie. Hierbei wird der Anwender zusätzlich durch das Online Safety-Evaluation-Tool unterstützt (siehe Konventionelle Sicherheitstechnik Integrierte Sicherheitstechnik Sicherheitstechnik Automatisierung Sicherheitstechnik integriert in die Automatisierung Auswerten Steuerung Auswerten Fehlersichere Steuerung Konventioneller Bus Dezentrale Peripherie Dezentrale Peripherie mit F-Modulen Fehlersicherer Feldbus Reagieren Schütze Antrieb Reagieren Antrieb mit integrierter Sicherheit G_NC01_DE_00403 G_NC01_DE_00404 Integrierte Sicherheitstechnik reduziert Komponenten und Verdrahtungsaufwand 4 Vorteile antriebsintegrierter Sicherheitsfunktionen

5 Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben Beschreibung, mögliche Einsatzgebiete und Vorteile für den Kunden Die Realisierung von Sicherheitskonzepten basiert darauf, dass zunächst sicherheitsrelevante Ereignisse erfasst werden, diese dann auszuwerten sind, um dann entsprechend darauf reagieren zu können. Eine Übersicht hierfür verfügbarer Siemens-Komponenten enthält die Tabelle auf Seite 2. Fehlersichere Antriebe zeichnen sich durch Ihre "Integrierte Sicherheitsfunktionen" aus, die sie als mögliche Reaktionen auf sicherheitsrelevante Ereignisse dem Anwender bieten. Nachfolgend werden die wichtigsten bei Siemens-Antrieben verfügbaren integrierten Sicherheitsfunktionen beschrieben. Sämtliche Funktionen erfüllen in ihrer funktionalen Sicherheit die in Teil 5-2 der internationalen Norm IEC für drehzahlveränderbare Antriebssysteme definierten Anforderungen. Antriebsintegrierte Sicherheitsfunktionen lassen sich grob in zwei Klassen einteilen: Funktionen zum sicheren Stillsetzen des Antriebs, ohne die Notwendigkeit, die Leistungsverbindung zum Netz aufzutrennen. Hierunter fallen die Funktionen: Sicher abgeschaltetes Moment / Safe torque off (STO): Diese Funktion sorgt dafür, dass an der Motorwelle kein Drehmoment mehr abgegeben werden kann. Sicherer Stopp 1 / Safe Stop 1 (SS1): Die Funktion bremst einen Antrieb aktiv ab, bevor die Funktion STO aktiviert wird. Antriebe mit hoher Bewegungsenergie können mit dieser Funktion im Gefahrenfall schnellstmöglich zum Stillstand gebracht werden. Sicherer Stopp 2 / Safe Stop 2 (SS2): Wie die Funktion SS1 bremst SS2 einen Antrieb aktiv ab. Im Stillstand wird anstelle von STO allerdings die Funktion SOS aktiviert. Wie bei SS1 werden Antriebe mit hoher Bewegungsenergie im Gefahrenfall schnellstmöglich zum Stillstand gebracht. Sicherer Betriebshalt / Safe operating Stop (SOS): Alternativ zu STO kann die Funktion SOS verwendet werden. Im Gegensatz zu STO wird der Motor nicht drehmomentfrei geschaltet, sondern der Antrieb bleibt in Lageregelung, hält seine Position und wird auf Stillstand überwacht. Sichere Bremsenansteuerung / Safe brake control (SBC): Mit dieser Funktion wird nach Aktivieren von STO eine Haltebremse sicher angesteuert, so dass sich der Antrieb, etwa Schwerkraft bedingt, nicht mehr bewegen kann. Funktionen zum sicheren Überwachen der Drehzahl eines Antriebs: Sicher begrenzte Geschwindigkeit / Safely-Limited Speed (SLS): Diese Funktion überwacht den Antrieb auf Überschreiten einer oder mehrerer spezifizierten Maximal-Drehzahlen. Sichere Geschwindigkeitsüberwachung / Safe Speed Monitor (SSM): Diese Funktion meldet das Unterschreiten einer spezifizierten Drehzahl. Eine antriebsautarke Reaktion erfolgt nicht. Darüber hinaus stehen speziell für Sicherheitslösungen in Werkzeugmaschinen in Verbindung mit der CNC-Steuerung SINUMERIK weitere Sicherheitsfunktionen zur Verfügung. Sicher begrenzte Position / Safely-Limited Position (SLP): Diese Funktion verhindert das Überschreiten einer spezifizierten Position. Mit der Funktion kann eine Arbeits-/ Schutzraumabgrenzung oder Verfahrbereichsbegrenzung achsspezifisch realisiert werden. Sichere Nocken / Safe Cam (SCA): Diese Funktion gibt ein sicheres Signal aus, wenn sich der Antrieb innerhalb eines spezifizierten Positionsbereiches befindet. Durch diese Funktion kann eine sichere Bereichserkennung achsspezifisch realisiert werden. Sicheres Bremsenmanagement: Das sichere Bremsenmanagement besteht aus einer sicheren Bremsenansteuerung und einem sicheren Bremsentest. Die sicher angesteuerte und getestete Bremse in Verbindung mit dem sicher überwachten Antrieb ergibt ein redundantes Haltesystem zur Absturzsicherung an vertikalen Achsen. Sichere programmierbare Logik: Mit Hilfe der sicheren programmierbaren Logik besteht die Möglichkeit, sicherheitsgerichtete Sensoren und Aktoren direkt, ohne externe Auswertegeräte, an die E/A-Peripherie der Steuerung anzuschließen und softwaremäßig auszuwerten. Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben 5

6 Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben Beschreibung, mögliche Einsatzgebiete und Vorteile für den Kunden Safe Torque Off (STO) = Sicher abgeschaltetes Moment Die Funktion STO ist die gängigste und grundlegendste antriebsintegrierte Sicherheitsfunktion. Sie sorgt dafür, dass an einem Motor keine drehmomentbildende Energie mehr wirken kann und ein ungewollter Anlauf verhindert wird. Wirkung Diese Funktion ist eine Einrichtung zur Vermeidung von unerwartetem Anlauf nach EN Abschnitt 5.4. Mit der Funktion Safe Torque Off werden die Impulse des Antriebs gelöscht und die Energiezufuhr zum Motor getrennt (entspricht der Stopp-Kategorie 0 nach EN ). Der Antrieb ist sicher drehmomentfrei. Antriebsintern wird dieser Zustand überwacht. Anwendungen STO bewirkt unmittelbar, dass der Antrieb keine drehmomentbildende Energie mehr liefern kann. STO kann überall dort eingesetzt werden, wo der Antrieb durch das Lastmoment oder durch Reibung in genügend kurzer Zeit selbst zum Stillstand kommt oder wo das Austrudeln des Antriebs keine sicherheitstechnische Relevanz hat. Kundenvorteile Vorteil der Integrierten Sicherheitsfunktion STO gegenüber herkömmlicher Sicherheitstechnik mit elektromechanischen Schaltgeräten ist die Einsparung separater Komponenten sowie der Aufwands für deren Verdrahtung und Wartung. Wegen der schnellen elektronischen Schaltzeiten hat die Funktion eine kürzere Schaltzeit als die elektromechanischen Komponenten in einer herkömmlichen Lösung. Safe Stop 1 (SS1) = Sicherer Stopp 1 Die Funktion SS1 bewirkt ein schnelles sicheres Stillsetzen eines Motors und schaltet den Motor nach Erreichen des Stillstand drehmomentfrei, d. h. STO wird aktiviert. Wirkung Mit der Funktion Safe Stop 1 kann ein sicheres Stillsetzen gemäß der Stopp-Kategorie 1 nach EN realisiert werden. Der Antrieb bremst nach Anwahl der Funktion SS1 an einer Schnellhalt-Rampe autark ab und aktiviert nach Ablauf einer eingestellten, sicheren Verzögerungszeit automatisch die Funktion Safe Torque Off und Safe Brake Control (falls aktiviert). Anwendungen Die Funktion SS1 kommt dann zum Einsatz, wenn nach Eintritt eines sicherheitsrelevanten Ereignisses ein möglichst schneller Stopp des Antriebs mit anschließendem Übergang in den Zustand STO gefordert ist. So wird sie verwendet, um große Schwungmassen zur Sicherheit von Bedienpersonal möglichst schnell zum Stehen zu bringen oder Motoren bei hohen Drehzahlen möglichst schnell abzubremsen. Typische Einsatzbeispiele sind: Sägen, Schleifmaschinenspindeln, Zentrifugen, Regalbediengeräte Kundenvorteile Das gezielte Stillsetzen eines Antriebs über SS1 reduziert das Gefahrenrisiko, steigert die Produktivität einer Maschine und erlaubt, Sicherheitsabstände in einer Maschine zu reduzieren. Grund ist das aktive Stillsetzen des Antriebs im Vergleich zur alleinigen Verwendung der Funktion STO. Aufwändige, verschleißbehaftete mechanische Bremsen, um den Motor möglichst schnell abzubremsen, können entfallen. v STO v STO t G_D211_XX_00210 t G_D011_XX_ Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben

7 Safe Operating Stop (SOS) = Sicherer Betriebshalt Bei der Funktion SOS wird der Motor im Stillstand per Antriebsregelung auf seiner Position gehalten und überwacht. Wirkung Die Funktion Safe Operating Stop stellt eine sichere Stillstandsüberwachung dar. Die Antriebsregelung bleibt in Betrieb. Somit kann der Motor das volle Drehmoment liefern, um die aktuelle Position zu halten. Die Ist-Position wird sicher überwacht. Im Unterschied zu den Sicherheitsfunktionen SS1 und SS2 erfolgt hier keine autarke Beeinflussung des Drehzahlsollwerts. Nach Aktivierung von SOS muss die überlagerte Steuerung innerhalb einer parametrierbaren Zeit den Antrieb in den Stillstand bringen und danach den Lagesollwert halten. Anwendungen Für alle Anwendungen, bei denen für bestimmte Arbeitsschritte die Maschine oder Teile der Maschine sicher im Stillstand sein müssen, der Antrieb aber trotzdem ein Haltemoment liefern muss, bietet sich SOS an. Es wird sichergestellt, dass der Antrieb trotz Gegenmoments in seiner aktuellen Position bleibt. Im Gegensatz zu SS1 und SS2 bremst der Antrieb hier nicht autark ab, sondern erwartet, dass die überlagerte Steuerung die beteiligten Achsen innerhalb einer einstellbaren Wartezeit im Verbund koordiniert herunterfährt. Damit kann eine evtl. Beschädigung der Maschine oder des Produkts vermieden werden. Safe Stop 2 (SS2) = Sicherer Stopp 2 Die Funktion SS2 bewirkt ein schnelles sicheres Stillsetzen eines Motors, und überwacht nach Erreichen des Stillstand die Stillstandsposition. Wirkung Mit der Funktion Safe Stop 2 kann ein sicheres Stillsetzen gemäß der Stopp-Kategorie 2 nach EN realisiert werden. Der Antrieb bremst nach Anwahl der Funktion SS2 an einer Schnellhalt-Rampe autark ab. Im Gegensatz zu SS1 bleibt die Antriebsregelung aber im Anschluss im Betrieb, d. h. der Motor kann zur Aufrechterhaltung des Stillstands das volle Drehmoment liefern. Der Stillstand wird sicher überwacht (Funktion Safe Operating Stop). Anwendungen Wie die Funktion SS1 sorgt auch SS2 für ein möglichst schnelles Abbremsen des Motors. Allerdings wird der Motor nicht energielos geschaltet, sondern per Regelung auch bei Einwirkung externer Kräfte am Verlassen der Stillstandsposition gehindert. Kundenvorteile Die Funktion SS2 sorgt für ein schnelles Stillsetzen der Achse. Da die Regelung aktiv bleibt, kann nach Abwahl der Sicherheitsfunktion sofort der produktive Betrieb ohne Referenzieren fortgesetzt werden. Damit sind kurze Stillstand- und Rüstzeiten und eine hohe Produktivität gewährleistet. Kundenvorteile Es sind keine mechanischen Komponenten erforderlich, um die Achse trotz Auftretens einer eventuellen Gegenkraft auf Position zu halten. Aufgrund der kurzen Schaltzeiten, und da die Lageregelung immer aktiv bleibt, reduzieren sich Rüstund Stillstandszeiten. Ein Neu-Referenzieren der Achse nach Verlassen der Funktion SOS ist nicht erforderlich. Die Achse kann nach Deaktivierung der Funktion SOS sofort wieder verfahren werden. s SOS v SOS t t G_D211_XX_00207 t t G_D211_XX_00206 Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben 7

8 Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben Beschreibung, mögliche Einsatzgebiete und Vorteile für den Kunden Safe Brake Control (SBC) = Sichere Bremsenansteuerung Die Funktion SBC dient der sicheren Ansteuerung einer Haltebremse. SBC wird bei Freigabe immer parallel mit STO aktiviert. Wirkung Eine im stromlosen Zustand aktive Haltebremse wird in sicherer zweikanaliger Technik angesteuert und überwacht. Durch die zweikanalige Ansteuerung kann auch bei einem Isolationsfehler im Ansteuerkabel die Bremse noch aktiviert werden. Durch Testimpulse werden solche Fehler frühzeitig aufgedeckt. Anwendung Die Funktion SBC wird in Verbindung mit den Funktionen STO oder SS1 eingesetzt, um die Bewegung einer Achse im drehmomentfreien Zustand, z. B. aufgrund der Schwerkraft zu verhindern. Kundenvorteile Auch hier erspart die Funktion den Einsatz externer Hardware und den damit verbundenen Verdrahtungsaufwand. P24 Bremsendiagnose M B- Motorhaltebremse M G_D211_DE_00215 Safely-Limited Speed (SLS) = Sicher begrenzte Geschwindigkeit Die Funktion SLS überwacht, dass der Antrieb einen voreingestellten Drehzahl-/Geschwindigkeitsgrenzwert nicht überschreitet. Wirkung Ein Überschreiten des Drehzahl-/Geschwindigkeitslimits wird damit sicher erkannt. Sollte das Limit überschritten werden, erfolgt eine projektierbare antriebsautarke Fehlerreaktion. Anwendung Die Funktion SLS kommt zur Anwendung, wenn sich Personen im Gefahrenbereich einer Maschine befinden und ihre Sicherheit nur bei reduzierter Geschwindigkeit gewährleistet ist. Zuerst wird deshalb die Geschwindigkeit reduziert, dann mit Hilfe der Funktion SLS die sichere Überwachung aktiviert und so ein ungewolltes Überschreiten der eingestellten Geschwindigkeitsgrenze verhindert. Typische Einsatzbeispiele sind Fälle, in denen ein Bediener sich zu Wartungs- oder Einrichtzwecken in den Gefahrenbereich der Maschine begeben muss. Ein typischer Einsatz von SLS ist ein Wickler, bei dem das Material durch den Bediener manuell eingefädelt wird. Um hierbei eine Verletzung des Bedieners zu verhindern, darf sich die Walze nur mit einer sicher reduzierten Geschwindigkeit drehen. Häufig wird SLS auch benutzt, um ein zweistufiges Sicherheitskonzept zu verfolgen. Während sich eine Person in einem weniger kritischen Bereich aufhält, wird die Funktion SLS aktiviert, und erst in einem engeren Bereich mit höherem Gefahrenpotenzial werden die Antriebe sicher gestoppt. SLS kann nicht nur zum Personenschutz benutzt werden, sondern auch zum Werkzeugschutz, beispielsweise wenn eine maximale Drehzahl nicht überschritten werden darf. Kundenvorteile Die Funktion SLS kann zu einer wesentlichen Verringerung von Stillstandszeiten beitragen oder Einrichtabläufe wesentlich vereinfachen bzw. sogar beschleunigen. Der insgesamt erzielte Effekt ist eine höhere Verfügbarkeit einer Anlage. Darüber hinaus können externe Komponenten wie z. B. Drehzahlwächter eingespart werden. v SLS t t G_D211_XX_ Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben

9 Safe Speed Monitor (SSM) = Sichere Geschwindigkeitsüberwachung Die Funktion SSM meldet, wenn ein Antrieb unterhalb einer spezifizierten Drehzahl/Vorschubgeschwindigkeit arbeitet. Solange der Schwellwert unterschritten bleibt, setzt die Funktion ein sicherheitsgerichtetes Signal. Wirkung Bei Unterschreiten eines parametrierten Drehzahl-/Geschwindigkeitswertes wird ein sicherheitsgerichtetes Signal generiert. Dieses kann etwa in einer Sicherheitssteuerung erfasst werden, um per Programmierung auf das Ereignis situationsbedingt zu reagieren. Anwendung Mit der Funktion SSM kann im einfachsten Fall bei Unterschreiten einer unkritischen Drehzahlgrenze eine Schutztür entriegelt werden. Kundenvorteile Im Gegensatz zu SLS erfolgt bei Überschreiten der Geschwindigkeitsgrenze keine antriebsautarke Fehlerreaktion. Die sichere Rückmeldung kann in einer Sicherheitssteuerung ausgewertet werden und erlaubt somit dem Anwender, situationsbedingt unterschiedlich zu reagieren. v 1 G_D211_XX_ t Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben 9

10 Motorstarter, Antriebe und Motion Control Systeme mit integrierten Sicherheitsfunktionen Je nach gefordertem Bewegungsprofil werden in der Praxis für die Bewegung der Motoren die unterschiedlichsten Komponenten eingesetzt. Siemens bietet hierfür ein umfassendes Produktportfolio, das mit seinen integrierten Sicherheitsfunktionen die Realisierung leistungsfähiger Sicherheitskonzepte in wirtschaftlicher Weise für jedes Anwendungsprofil ermöglicht: Motorstarter für einfachste Bewegungen mit Festdrehzahl Frequenzumrichter für drehzahlveränderlichen Betrieb der Motoren Antriebe für präzise und dynamische Positionier- und Motion Control-Aufgaben Numerischen Steuerungen für die Bahnsteuerung in Bearbeitungs- und Werkzeugmaschinen. Nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht, für welche Einsatzfälle welche Produkte zur Verfügung stehen. Nähere Informationen zu den einzelnen Produkten sind in den nachfolgenden Kapiteln aufgeführt. Antriebs- Anwendungen mit Festdrehzahl Antriebs- Anwendungen mit variabler Drehzahl High Performance und Motion Control Anwendungen Numeric Control in Bearbeitungsmaschinen Einsatzgebiete Fördertechnik, Pumpen, Aggregate Fördertechnik, Pumpen, Extruder, Mischer, Mühlen, Aggregate Produktionsmaschinen Allgemeiner Maschinenund Anlagenbau Werkzeug-/Bearbeitungsmaschinen Betriebsweise Ein-/Aus-Betrieb bzw. Dauerbetrieb mit fester Drehzahl Ein-/Aus-Betrieb mit Beschleunigungs-/Bremsrampe, Dauerbetrieb mit variablen Drehzahlen Dauerbetrieb mit hoher Drehzahlgenauigkeit bzw. Taktbetrieb mit häufigem Beschleunigen/ Verzögern: Positionieren, Motion Control Interpolatorischer Betrieb von mehreren Vorschubachsen, Drehzahlregelung von Spindeln Dynamik/ Drehzahlgenauigkeit Gering Mittel Hoch bis sehr hoch Hoch bis sehr hoch Steuerung/Regelung Ein/Aus U/f-Steuerung, Vector Control U/f-Steuerung, Vector Control, Servoregelung Servoregelung, Interpolation Produkte Safety Motorstarter: SIMATIC ET 200S - Failsafe - Solution local - Solution PROFIsafe SIMATIC ET 200pro - Solution local - Solution PROFIsafe Frequenzumrichter SIMATIC ET 200S FC SIMATIC ET 200pro FC SINAMICS G120 SINAMICS G120D SINAMICS G130 SINAMICS G150 Positionierantriebe SINAMICS S110 Antrieb für High Performance und Motion Control Aufgaben SINAMICS S120 SINAMICS S150 Automatisierungssystem für Werkzeug-/ Bearbeitungsmaschinen SINUMERIK 840D sl SINUMERIK 840D Integrierte Sicherheitsfunktionen siehe Tabellenteil ab Seite Motorstarter, Antriebe und Motion Control Systeme mit integrierten Sicherheitsfunktionen

11 Fehlersichere Motorstarter Für Anwendungen mit fester Drehzahl Die wichtigsten Eigenschaften sind: Schalten von Drehstrom-Asynchronmotoren als Direktstarter, Wendeschalter, Reversierstarter Einfache Montage und Verdrahtung Einfacher Aufbau von Mehr-Motor-Antriebslösungen durch selbstaufbauende Kommunikations- und Versorgungsschienen im Rückwandbus Effiziente Diagnose Safety Motorstarter SIMATIC ET 200S Hierbei stehen in Schutzart IP20 und IP65 grundsätzlich zwei unterschiedliche Sicherheitskonzepte zur Verfügung: SAFETY MOTORSTARTER SOLUTION LOCAL sind die idealen Systeme für örtlich begrenzte Sicherheitsanwendungen. Sie funktionieren autark und sind damit nicht auf eine sichere Steuerung angewiesen. SAFETY MOTORSTARTER SOLUTION PROFIsafe bieten in Kombination mit einer sicheren Steuerung und den Bussystemen PROFIBUS oder PROFINET optimale Lösungen für besonders anspruchvolle und miteinander vernetzte Sicherheitsanwendungen. Safety Motorstarter SIMATIC ET 200pro Reicht es in einer Anwendung aus, Motoren im Netzbetrieb mit fester Drehzahl zu betreiben, so werden zur Begrenzung von Anlaufströmen oder für einen sanften Anlauf Motorstarter zur Ansteuerung der Motoren verwendet. Neben den Einzelgeräten aus der SIRIUS-Produktfamilie bietet Siemens speziell für den Einsatz im SIMATIC-Umfeld in das Peripheriesystem SIMATIC ET 200 integrierte Motorstarter an. Letztere bieten sich besonders für den Einsatz in fördertechnischen Anwendungen mit mehreren Motoren z. B. im Bereich Automotive an. Mit den Motorstartern der Peripheriesysteme SIMATIC ET 200S/ET 200pro sind über ein Zusatzmodul optional die Sicherheitsfunktion STO realisierbar. Die Ansteuerung der Sicherheitsfunktionen über PROFIBUS DP bzw. PROFINET unter Nutzung des PROFIsafe-Profils ist möglich. Die Motorstarter sind zertifiziert nach EN 954-1, Kategorie 4 und IEC SIL3. PC SIMATIC S7-300F Oerator Panel PROFINET PROFIBUS Motorstarter SIMATIC ET 200S Motorstarter für das Peripheriesystem ET 200S in Schutzart IP20 zum Schalten von Leistungen bis 7,5 kw. NOT-HALT Laserscanner SIMATIC ET 200pro mit Motorstarter (IP65) Motorstarter SIMATIC ET 200pro Motorstarter für das Peripheriesystem ET 200pro in hoher Schutzart IP65 zum Schalten von Leistungen bis 5,5 kw. Die Motorstarter sind aufbau- und datentechnisch voll in die Peripheriesysteme SIMATIC ET 200S/ET 200pro integriert. Damit gestalten sich Montage, Verdrahtung und Inbetriebnahme äußerst effizient. Die Motorstarter nutzen die Systemmechanismen dieser Peripheriesysteme, so dass sich auch die Diagnose im Störfall einfach gestaltet. SIMATIC ET 200S mit Motorstarter (IP20) Safety Integrated: Integriertes Sicherheitskonzept mit PROFIsafe G_NC01_DE_00405 Fehlersichere Motorstarter 11

12 Fehlersichere Frequenzumrichter Für Anwendungen mit variabler Drehzahl Frequenzumrichter werden eingesetzt, um Motoren mit variabler Drehzahl zu betreiben. Typische Anwendungsgebiete sind Standardanwendungen, bei denen der Betrieb der Motoren mit veränderlichen Drehzahlen gewünscht wird: Pumpen, Lüfter, Kompressoren, Anwendungen aus der Fördertechnik; aber auch für den Betrieb von Extrudern und Hebezeuge werden Frequenzumrichter eingesetzt. SINAMICS G120 der modulare Frequenzumrichter für Einzelantriebe kleiner bis mittlerer Leistungen als Einbaugerät für den Einsatz im Schaltschrank Siemens bietet für unterschiedliche Einsatzschwerpunkte ein umfassendes Spektrum an Frequenzumrichtern in verschiedenen Ausprägungen an: Sie verfügen nicht nur über die grundlegendsten integrierten Sicherheitsfunktionen wie z. B. Safe Operating Stopp, sondern zeichnen sich auch durch höherwertige integrierte Sicherheitsfunktionen aus. Folgende Frequenzumrichter stehen mit integrierten Sicherheitsfunktionen zur Verfügung: SINAMICS G120 der modulare Frequenzumrichter für Einzelantriebe kleiner bis mittlerer Leistungen von 0, kw als Einbaugerät für den Einsatz im Schaltschrank SINAMICS G120D der Frequenzumrichter für Einzelantriebe kleiner Leistungen von 0,37 7,5 kw in hoher Schutzart für den dezentralen Einsatz SINAMICS G130 der modulare Frequenzumrichter als Einbaugerät für Einzelantriebe mittlerer bis hoher Leistungen von kw SINAMICS G150 der einschaltfertige Umrichterschrank für mittlere bis hohe Leistungen von kw Ergänzt werden diese Frequenzumrichter um Umrichter in SIMATIC-Bauform für integrierte Lösungen mit SIMATIC: SIMATIC ET 200pro FC der Frequenzumrichter für Einzelantriebe kleiner Leistungen bis 1,5 kw in hoher Schutzart für den dezentralen Einsatz im Peripheriesystem SIMATIC ET 200pro SIMATIC ET 200S FC der Frequenzumrichter für Einzelantriebe kleiner Leistungen bis 4 kw für den dezentralen Einsatz im Peripheriesystem SIMATIC ET 200S SINAMICS G120, zentraler Frequenzumrichter mit Safety-Control Unit SINAMICS G120 ist ein Frequenzumrichter in Schutzart IP20 für den Einbau im Schaltschrank. Er ist vorwiegend für den Betrieb von Pumpen, Lüftern, Gebläsen, Kompressoren und fördertechnische Anlagen im industriellen und gewerblichen Bereich vorgesehen. Die wichtigsten Eigenschaften sind: Drehzahlveränderlicher Betrieb von Drehstrom-Asynchronmotoren mit Leistungen von 0, kw mittels U/f- Steuerung oder Vektorregelung (mit/ohne Drehzahlgeber) Drehmomentenregelung Digitalein-/Ausgänge onboard zum Anschluss und Verarbeitung antriebsnaher Sensorik/Aktorik Wahlweise Kommunikation mit PROFIBUS DP, PROFINET Kompakte, platzsparende Bauform Energieeffizienter Betrieb durch Energierückspeisung (als Option) Integrierter EMV-Filter, integrierte Bremsenansteuerung und integrierter Schutz gegen Übertemperatur Kühlung über Kühlkörper und integrierten Lüfter Geräuscharmer Motorbetrieb durch hohe Pulsfrequenz An integrierten Sicherheitsfunktionen stehen STO, SS1, SLS und SBC zur Verfügung. Die Funktionen SS1 und SLS erfordern keinen Geber 1). Die Ansteuerung der Sicherheitsfunktionen über PROFIBUS DP bzw. PROFINET unter Nutzung des PROFIsafe-Profils ist möglich. Ebenso können die Sicherheitsfunktionen lokal über die fehlersicheren onboard Eingänge angesteuert werden. Die integrierten Sicherheitsfunktionen sind zertifiziert nach EN 954-1, Kategorie 3, IEC SIL2 und EN ISO PL d. 1) SS1 und SLS im geberlosen Betrieb für durchziehende Lasten wie Hubwerke, Abwickler nicht zugelassen. Hierfür wird der Einsatz des SINAMICS S120 empfohlen. 12 Fehlersichere Frequenzumrichter

13 SINAMICS G120D der Frequenzumrichter für Einzelantriebe kleiner Leistungen in hoher Schutzart für den dezentralen Einsatz STARTER PC SIMATIC S7 PROFIBUS PROFINET PROFIsafe PROFIBUS/ PROFIsafe Getriebemotor Asynchronmotor SINAMICS G120D SINAMICS G120 SINAMICS G120D, dezentraler Frequenzumrichter mit Safety Control Unit- Vorteilen G_NC01_DE_00411 SINAMICS G120D ist ein Frequenzumrichter in hoher Schutzart IP65 für den dezentralen Einsatz. Vorwiegendes Einsatzgebiet sind fördertechnische Anlagen, z. B. in den Branchen Automobil, Airportlogistik, Distributionslogistik/Elektrohängebahnen, sowie in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie (ohne Tenside). Konfigurationsbeispiel SINAMICS G120/G120D Die wichtigsten Eigenschaften sind: Drehzahlveränderlicher Betrieb von Drehstrom-Asynchronmotoren mit Leistungen von 0,75 7,5 kw mittels U/f- Steuerung oder Vektorregelung (mit/ohne Drehzahlgeber) Digitalein-/Ausgänge onboard zum Anschluss und Verarbeitung antriebsnaher Sensorik/Aktorik Wahlweise Kommunikation über PROFIBUS DP, PROFINET- Anschluss Kompakte, platzsparende, flache Bauform Energieeffizienter Betrieb durch Energierückspeisung (Option) Kühlung über Konvektion (0,75 3 kw) oder integrierten Lüfter (ab 4 kw) Integrierter EMV-Filter, integrierte Bremsenansteuerung und integrierter Schutz gegen Übertemperatur An integrierten Sicherheitsfunktionen stehen STO, SS1 und SLS zur Verfügung. Die Funktionen SS1 und SLS erfordern keinen Geber 1). Die Ansteuerung der Sicherheitsfunktionen über PROFIBUS DP bzw. PROFINET unter Nutzung des PROFIsafe- Profils ist möglich. Ebenso können die Sicherheitsfunktionen lokal über die fehlersicheren onboard Eingänge angesteuert werden. Die integrierten Sicherheitsfunktionen sind zertifiziert nach EN 954-1, Kategorie 3, IEC SIL2 und EN ISO PL d. 1) SS1 und SLS im geberlosen Betrieb für durchziehende Lasten wie Hubwerke, Abwickler nicht zugelassen. Hierfür wird der Einsatz des SINAMICS S120 empfohlen. Fehlersichere Frequenzumrichter 13

14 Fehlersichere Frequenzumrichter Für Anwendungen mit variabler Drehzahl SINAMICS G130 / SINAMICS G150 die Frequenzumrichter für Einzelantriebe mittlerer bis hoher Leistungen von kw An integrierten Sicherheitsfunktionen stehen STO und SS1 zur Verfügung. Die integrierten Sicherheitsfunktionen sind bis Kat.3 und PL d nach EN ISO und bis SIL2 nach IEC zertifiziert. SINAMICS G130 und G150 unterstützen sowohl bei PROFIBUS als auch bei PROFINET das PROFIsafe-Profil. Frequenzumrichter SINAMICS G130 und SINAMICS G150 SINAMICS G130 Einbaugeräte und SINAMICS G150 Schrankgeräte sind konzipiert für drehzahlveränderbare Antriebe hoher Leistung ohne Netzrückspeisung. Ihr Haupteinsatzgebiet sind Förderanlagen, Pumpen, Lüfter, Kompressoren, Extruder, Mischer und Mühlen. Während es sich bei SINAMICS G130 um ein modulares Einbaugerät in niederer Schutzart für den Einbau in den Schaltschrank handelt, ist SINAMICS S150 ein anschlussfertiges Schrankgerät. Die wichtigsten Eigenschaften sind: Drehzahlveränderlicher Betrieb von Asynchron- und Synchronmotoren mittels U/f-Steuerung oder Vektorregelung (mit/ohne Drehzahlgeber) im Leistungsbereich: kw (SINAMICS G130) kw (SINAMICS G150) Digitalein-/Ausgänge, Analogein-/Ausgänge onboard zum Anschluss und Verarbeitung antriebsnaher Sensorik/ Aktorik Wahlweise Kommunikation über PROFIBUS DP oder PROFINET Kompakte, platzsparende Bauform Integrierter EMV-Filter, integrierte Bremsenansteuerung und integrierter Schutz gegen Übertemperatur Kühlung über Kühlkörper und integrierten Lüfter Menügeführte Inbetriebnahme, Bedienung und Diagnose mit dem Advanced Operator Panel AOP30 Schutzart - SINAMICS G130: Typabhängig IP00 oder IP20 - SINAMICS G150: IP20, optional IP21, IP23, IP43 und IP54 14 Fehlersichere Frequenzumrichter

15 SIMATIC ET 200pro FC / SIMATIC ET 200S FC Frequenzumrichter, integriert in das Peripheriesystem ET 200 für den Einsatz im Umfeld speicherprogrammierbarer Steuerungen SIMATIC ET 200pro FC und SIMATIC ET 200S FC Speziell für den Einsatz im SIMATIC-Umfeld bietet Siemens ergänzend zu den Frequenzumrichtern der SINAMICS-Antriebsfamilie auch in das Peripheriesystem SIMATIC ET 200 integrierte Frequenzumrichter an. Auch sie sind optional mit integrierten Sicherheitsfunktionen erhältlich. Die wichtigsten Eigenschaften sind: Drehzahlveränderlicher Betrieb von Asynchronmotoren mittels U/f-Steuerung oder Vektorregelung für Leistungen bis: - 4 kw (SIMATIC ET 200S FC) - 1,5 kw (SIMATIC ET 200pro FC) Drehmomentenregelung Schutzart - SIMATIC ET 200S FC: IP20 - SIMATIC ET 200pro FC: IP65 Energieeffizienter Betrieb durch Rückspeisefähigkeit (optional) Einfacher Aufbau von Mehr-Motor-Antriebslösungen durch selbstaufbauende Kommunikations- und Versorgungsschienen im Rückwandbus Effiziente Diagnose An integrierten Sicherheitsfunktionen stehen STO, SS1 und SLS zur Verfügung. Die Funktionen SS1 und SLS erfordern keinen Geber 1). Die Ansteuerung der Sicherheitsfunktionen über PROFIBUS DP bzw. PROFINET unter Nutzung des PROFIsafe- Profils ist möglich. Die integrierten Sicherheitsfunktionen sind zertifiziert nach EN 954-1, Kategorie 3 IEC SIL2 und EN ISO PL d. 1) SS1 und SLS im geberlosen Betrieb für durchziehende Lasten wie Hubwerke, Abwickler nicht zugelassen. Hierfür ist die Funktion SS2 erforderlich (siehe SINAMICS S120). SIMATIC ET 200S FC Frequenzumrichter in Schutzart IP20 mit Leistungen bis 4 kw. STARTER PC SIMATIC S7 SIMATIC ET 200pro FC Frequenzumrichter in hoher Schutzart IP65 mit Leistungen bis 1,5 kw. PROFIBUS PROFINET PROFIsafe PROFIBUS/ PROFIsafe Die Umrichter sind aufbau- und datentechnisch voll in die Peripheriesysteme SIMATIC ET 200S/ET 200pro integriert. Damit gestalten sich Montage, Verdrahtung und Inbetriebnahme äußerst effizient. Die Umrichter nutzen die Systemmechanismen dieser Peripheriesysteme, so dass sich auch die Diagnose im Störfall einfach gestaltet. Asynchronmotor Asynchronmotor SIMATIC ET 200S mit Frequenzumrichter SIMATIC ET 200pro mit Frequenzumrichter G_NC01_DE_00410 Konfigurationsbeispiel SIMATIC ET 200S/ET 200pro Fehlersichere Frequenzumrichter 15

16 Fehlersichere High-Performance und Motion Control Antriebe Für anspruchsvolle Einzel- und Mehrachs-Anwendungen Für jede Art von anspruchsvollen Anwendungen bietet Siemens Antriebe mit integrierten Sicherheitsfunktionen an. SINAMICS S110 Der Einachsantrieb für einfache Positionieraufgaben Wegen der häufig schnellen Bewegungsabläufe, der hohen Kräfte und der mitunter großen bewegten Massen führen auch hier die kurzen Verzugszeiten integrierter Sicherheitsfunktionen zu wesentlich höherem Schutz vor Personenund Materialschäden als konventionell gelöste Sicherheitskonzepte. Außerdem erlauben völlig neue, bisher nicht ohne weiteres realisierbare Sicherheitsfunktionen die Umsetzung innovativer Sicherheitskonzepte auf kostengünstige Weise. Das Ergebnis sind Maschinen und Anlagen, die erhöhte Sicherheit ohne gravierende Einschränkung in der Produktivität bieten. Folgende Antriebe stehen zur Auswahl: SINAMICS S110 Der Einachsantrieb für einfache Positionieraufgaben SINAMICS S120 Das Antriebssystem für anspruchsvolle und hoch performante Anwendungen SINAMICS S150 Der Umrichterschrank für anspruchsvolle, drehzahlveränderbare Einzelantriebe. Zusammen mit anderen Sicherheitkomponenten können sich SINAMICS S110 und SINAMICS S120 entweder per Festverdrahtung oder noch einfacher über Standard-Feldbus unter Nutzung des PROFIsafe-Profils in Automatisierungslösungen integrieren lassen, die höchsten Sicherheitsanforderungen genügen. SINAMICS S110 Positionierantrieb Wenn es um die Lösung von Standard-Positionieraufgaben mit Synchron-Servo- oder Asynchronmotoren geht, dann ist SINAMICS S110 die erste Wahl. Die wichtigsten Eigenschaften von SINAMICS S110 sind: Servogeregeltes Positionieren von Synchron-Servo- und Asynchronmotoren im Leistungsbereich von 0,12 90 kw Die Positionierung von Rund- und Linearachsen Punkt-zu-Punkt Positionieren, einfache Verfahrprofile, fliegendes Positionieren, Fahren auf Festanschlag Verfahren um Relativ-Verfahrwege, Positionieren auf Absolutpositionen Positionieren mit Ruckbegrenzung An integrierten Sicherheitsfunktionen stehen STO, SOS, SS1, SS2, SLS, SSM und SBC zur Verfügung. Sicherheitsrelevante Signale können über fehlersichere onboard Ein-/Ausgänge, oder über PROFIBUS mittels PROFIsafe-Profil übertragen werden. SINAMICS S110 eignet sich für den Einsatz in Handlingsgeräten, Zuführ- und Abtransporteinrichtungen, Stapeleinheiten, Montageautomaten, Laborautomatisierung, Metallbearbeitung, Holz-, Glas-, Keramikindustrie, Druckmaschinen, Werkzeugwechsler, Verstellachsen, Patientenliegen, Nachführen von Solarpanels. Sollten für eine Anwendung Leistung, Performance oder Funktionalität eines SINAMICS S110 einmal nicht mehr ausreichen, so kann problemlos auf eine geeignete Variante des Antriebssystems SINAMICS S120 ausgewichen werden. 16 Fehlersichere High-Performance und Motion Control Antriebe

17 SINAMICS S120 Das Antriebssystem für anspruchsvolle und hoch performante Anwendungen. SINAMICS S120 Bauformen Modulares Antriebssystem für anspruchsvolle Einzelachs- und Mehrachsanwendungen Geräte für Einzelachsanwendungen Geräte für Mehrachsanwendungen Blocksize Chassis Booksize Compact Booksize Chassis Cabinet Modules 0,12 90 kw kw 0,9 9,7 kw 1,6 107 kw kw 1, kw SINAMICS S120 Die verschiedenen Bauformen mit den jeweiligen Leistungsbereichen SINAMICS S120 ist das universelle Antriebssystem für High-Performance Aufgaben in Einzel- und Mehrachsanwendungen. Es zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: Unterschiedliche Varianten für Einzel- und Mehrachsanwendungen mit Leistungen von 0, kw, die miteinander auch kombinierbar sind (siehe Abbildung). Unterstützung verschiedener Regelungsarten: U/f-Steuerung, Vektor- und Servoregelung Betrieb sowohl von Synchron- als auch Asynchronmotoren inklusive Direktantrieben (Torquemotoren, Linearmotoren) Umfassender Funktionsumfang: Positionierfunktionen, integrierte Regelungsfunktionen, Logik- und Rechenfunktionen; zusammen mit dem Motion Control System SIMOTION können Maschinen und Anlagen mit selbst höchsten Anforderungen an Synchronisation, Dynamik und Performance komplett automatisiert werden. Unterschiedliche Kühlarten: Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Cold Plate-Kühlung Unterschiedliche Einspeisekonzepte: - Basic Line Modul (ungeregelte Einspeisung), - Smart Line Modul (ungeregelte Ein- und Rückspeisung) und - Active Line Modul (geregelte Ein- und Rückspeisung) Aufgrund seiner hohen Varianz und Skalierbarkeit kann auf Basis SINAMICS S120 nahezu für jede Motion Control Anwendung im Maschinen- und Anlagenbau eine passgenaue Antriebslösung gefunden werden. Es stehen STO, SS1, SS2, SOS, SLS, SSM und SBC als integrierte Sicherheitsfunktionen zur Verfügung. Sicherheitsrelevante Signale können über fehlersichere Ein-/Ausgänge oder über PROFIBUS und PROFINET mittels PROFIsafe-Profil übertragen werden. Aufgrund seiner Eigenschaften ist SINAMICS S120 prädestiniert für den Einsatz in Verpackungsmaschinen Kunststoffmaschinen Textilmaschinen Druckmaschinen Papiermaschinen Hebezeuge Handlings- und Montagesysteme Walzstraßen Prüfstände Maschinen für die Holz-, Glas-, Keramikindustrie Fehlersichere High-Performance und Motion Control Antriebe 17

18 Fehlersichere High-Performance und Motion Control Antriebe Für anspruchsvolle Einzel- und Mehrachs-Anwendungen SIMATIC S7-300F-CPU PROFIBUS mit PROFIsafe Lichtvorhang Laserscanner ET 200S mit F-I/O G_NC01_DE_00407 Typische Konfiguration einer Motion Control Antriebskonfiguration basierend auf SINAMICS S120 Antrieben mit integrierten Sicherheitsfunktionen Die Grafik zeigt eine typische Konfiguration zur Realisierung eines Sicherheitskonzeptes mit SINAMICS S120. Sicherheitsrelevante Ereignisse werden von Lichtvorhängen, Laserscannern, Positionsschaltern und anderen Sicherheitskomponenten ausgelöst. Die Erfassung bzw. Übertragung der Signale erfolgt über digitale Eingänge per Festverdrahtung oder direkt über einen Feldbus an eine übergeordnete Sicherheitssteuerung. Die Verarbeitung der sicherheitsrelevanten Signale erfolgt in der übergeordneten Steuerung, wie z. B. SIMATIC S7-315F. Diese aktiviert wiederum per Übertragung über das Bussystem situationsabhängig die entsprechenden sicherheitsrelevanten Funktionen im Antriebssystem SINAMICS S120. Unterschiedliche integrierte Sicherheitsfunktionen stehen im Antrieb zur Verfügung. Die Anwahl der einzelnen Sicherheitsfunktionen erfolgt durch Setzen der entsprechenden Bits im Profisafe-Protokoll. Integrierte Sicherheitsfunktionen sind für einzelne Antriebsachsen oder auch komplette Achsgruppen auslösbar. Auf Basis des skizzierten Systemkonzeptes sind ohne größeren Verdrahtungsaufwand flexible und leistungsfähige Sicherheitskonzepte realisierbar. Zum einen können die für einen Maschinentyp jeweils geltenden einschlägigen gesetzlichen Sicherheitsvorschriften auf einfache Weise umgesetzt werden. Darüber hinaus erlaubt die Verfügbarkeit höherwertiger Sicherheitsfunktionen wie z. B. Safely-Limited Speed aufwandsarm die Realisierung weiterer Sicherheitsfeatures besonders für den Wartungs- und Einrichtebetrieb. Das Gefahrenrisiko für den Bediener bleibt gering, ohne die Produktivität der Anlage zu beeinträchtigen. 18 Fehlersichere High-Performance und Motion Control Antriebe

19 SINAMICS S150 Der Umrichterschrank für anspruchsvolle, drehzahlveränderbare Einzelantriebe SINAMICS S150 Schrankgeräte Aufgrund der geregelten Ein- und Rückspeisefähigkeit sind die SINAMICS S150 Schrankgeräte besonders geeignet für Anforderungen mit hoher Dynamik und Drehzahlgenauigkeit, häufigen Bremszyklen mit hohen Bremsenergien und 4-Quadrantbetrieb. Die Umrichter-Schrankgeräte stehen für den Leistungsbereich 75 kw 1200 kw zur Verfügung. SINAMICS S150 findet Anwendung überall dort, wo höchste Anforderungen an Prozessabläufe mit dynamischen und reproduzierbaren Vorgängen gestellt werden, wie z. B. Prüfstandsantriebe Zentrifugen Aufzugs- und Krananlagen Querschneider und Scheren Förderbänder Pressen Kabelwinden Es stehen STO, SS1, SS2, SOS, SLS und SSM als integrierte Sicherheitsfunktionen zur Verfügung. Sicherheitsrelevante Signale können über fehlersichere Ein-/Ausgänge oder über PROFIBUS und PROFINET mittels PROFIsafe-Profil übertragen werden. Fehlersichere High-Performance und Motion Control Antriebe 19

20 Fehlersichere CNC-Systeme Für Bearbeitungs-/Werkzeugmaschinen Bei Werkzeug- und Bearbeitungsmaschinen sind Benutzereingriffe aufgrund der Einzelfertigung von Werkstücken besonders häufig. Zu vermeiden sind Situationen, bei denen ein Werkzeug oder Werkstück nach langer Bearbeitungszeit aufgrund der Reaktion auf ein sicherheitsrelevantes Ereignis Schaden nimmt. Oft ist dies mit beträchtlichen finanziellen und zeitlichen Verlusten verbunden. Aus diesen Gründen sind hier leistungsfähige Sicherheitskonzepte besonders wichtig. SINUMERIK 840D sl Die Werkzeugmaschinensteuerung mit dem Antriebssystem SINAMICS S120 Mit SINUMERIK Safety Integrated, dem Paket an integrierten Sicherheitsfunktionen bei unserer Werkzeugmaschinen- Steuerung SINUMERIK, ist die Umsetzung innovativer Sicherheitskonzepte, die ein Maximum an Schutz für Mensch und Maschine bieten, besonders einfach. SINUMERIK Safety Integrated ist ein umfassendes Sicherheitspaket, das hilft, Personen wie auch Maschinen zu schützen und das äußerst effizient und wirtschaftlich dank kompletter Integration der Sicherheitsfunktionen in die Steuerungs- und Antriebstechnik. Obendrein ist damit Ihre Maschine bei allen geforderten Betriebsbedingungen sicher und praktikabel bedienbar. So zum Beispiel im Einrichte- und Testbetrieb bei offener Schutztür. SINUMERIK Safety Integrated steht für folgende Systeme zur Verfügung: SINUMERIK 840D sl Die neue Werkzeugmaschinensteuerung mit dem Antriebssystem SINAMICS S120 SINUMERIK 840D Die Werkzeugmaschinensteuerung mit dem Antriebssystem SIMODRIVE 611 Zum Funktionsumfang gehören z. B.: Funktionen zum sicheren Überwachen von Geschwindigkeit und Stillstand Funktionen zur sicheren Arbeitsraum- und Schutzraumabgrenzung und zur Bereichserkennung Direkter Anschluss aller sicherheitsrelevanten Signale und deren interne logische Verknüpfung Die Sicherheitsfunktionen erfüllen die Anforderungen nach DIN EN für den Einsatz bis einschließlich SIL 2 (Safety Integrity Level) und die Kategorie 3 sowie PL d (Performance Level) nach DIN EN ISO Damit lassen sich die wesentlichen Anforderungen zur funktionalen Sicherheit einfach und wirtschaftlich umsetzen. SINUMERIK 840D sl Die SINUMERIK 840D sl ist die neue Werkzeugmaschinen- Steuerung mit dem Antriebssystem SINAMICS S120. Sie bietet Ihnen Modularität, Offenheit, Flexibilität, eine einheitliche Struktur beim Bedienen und Programmieren, Visualisieren und eine optimale Integration in Netzwerke und stellt Ihnen eine Systemplattform mit richtungsweisenden Funktionen für nahezu alle Technologien zur Verfügung. Integriert in das kompakte modulare Antriebssystem SINAMICS S120 mit hoher Leistungsdichte und ergänzt durch das Automatisierungssystem SIMATIC S7-300 bildet die SINUMERIK 840D sl ein leistungsstarkes Komplettsystem, das für den mittleren und oberen Leistungsbereich bestens geeignet ist. Nutzen SINUMERIK 840D sl, das leistungsstarke CNC-System für anspruchsvolle Lösungen ist Effizient in Programmierung, Installation, Inbetriebnahme und Aufbautechnik Innovativ in NC-Funktionalität, Kommunikation, Bedienung und Offenheit Kompatibel in Programmierung, Bedienphilosophie, Maschinenschnittstelle und Motoren zu SINUMERIK 840D Einsatzbereich Die SINUMERIK 840D sl kann weltweit in den Technologien Drehen, Bohren, Fräsen, Schleifen, Lasern, Nibbeln, Stanzen, im Werkzeug- und Formenbau, bei High-Speed-Cutting- Anwendungen sowie in der Holz- und Glasbearbeitung, beim Handling, in Transferstraßen, Rundtaktmaschinen sowie in der Großserien- und Werkstattfertigung eingesetzt werden. 20 Fehlersichere CNC-Systeme

21 SINUMERIK 840D Die Werkzeugmaschinensteuerung mit dem Antriebssystem SIMODRIVE 611 SINUMERIK 840D SINUMERIK 840D ist die CNC-Systemplattform zur Automatisierung von Werkzeugmaschinen basierend auf dem seit Jahren auf dem Markt eingeführten Antriebssystem SIMODRIVE 611. Sie zeichnet sich durch ihre Skalierbarkeit hinsichtlich CNC-Funktionalität, Performance und Mengengerüst aus, so dass auf Basis der SINUMERIK 840D für nahezu für jeden Werkzeugmaschinentyp eine passgenaue CNC- Lösung konzipiert werden kann. Folgende Sicherheitsfunktionen stehen bei SINUMERIK zur Verfügung und sind für jede einzelne Achse und Spindel realisierbar: Safe Stopp 1 (SS1) und Safe Stopp 2 (SS2) / Sicheres Stillsetzen Führt die Antriebe beim Ansprechen einer Überwachung oder eines Sensors (z. B. Lichtschranke) sicher aus der Bewegung in den Stillstand. Safe Operating Stopp (SOS) / Sicherer Betriebshalt Überwacht die Antriebe auf Stillstand. Die Antriebe befinden sich dabei vollfunktionsfähig in Lageregelung. Safe Torque off (STO) / Sicherer Halt Impulslöschung der Antriebe und damit eine sichere, elektronische Auftrennung der Energiezufuhr. Safety Limited Speed (SLS) / Sicher reduzierte Geschwindigkeit Überwachung von projektierbaren Geschwindigkeitsgrenzwerten, beispielsweise beim Einrichten ohne Zustimmtaste. Safety Limited Position (SLP) / Sicher begrenzte Position Variable Verfahrensbereichsbegrenzungen. Safe Cam (SCA) / Sichere Nocken Bereichserkennung. Sichere programmierbare Logik (SPL) Direkter Anschluss aller sicherheitsrelevanten Signale und deren interne logische Verknüpfung. Sicheres Bremsenmanagement (SBM) Zweikanalige Bremsenansteuerung und zyklischer Bremsentest. Integrierter Abnahmetest Teilautomatisierter Abnahmetest für alle sicherheitsrelevanten Funktionen. Einfache Bedienung des Testablaufs, automatische Konfiguration von Trace-Funktionen und automatische Generierung eines Abnahmeprotokolls. Fehlersichere CNC-Systeme 21