Service & Support. SIRIUS Innovation Verbraucherabzweige 3RA2 mit IO-Link Anbindung. Antriebe durch Not-Halt still setzen mit SIL 1 / PL c

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Anneliese Otto
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1 Deckblatt SIRIUS Innovation Verbraucherabzweige 3RA2 mit IO-Link Anbindung Antriebe durch still setzen mit SIL 1 / PL c SIRIUS FAQ Juni 2010 Ohne Umwege zur sicheren Maschine mit dem Safety Evaluation Tool Service & Support Answers for industry.

2 Fragestellung Dieser Beitrag stammt aus dem Service&Support Portal der Siemens AG, Sector Industry, Industry Automation and Drive Technologies. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Durch den folgenden Link gelangen Sie direkt zur Downloadseite dieses Dokuments. Frage Was ist erforderlich, um bei Verwendung von SIRIUS Innovation Verbraucherabzweigen 3RA2 mit IO-Link Anbindung die Antriebe mit einem Not- Halt gemäß SIL 1 nach IEC bzw. PL c nach ISO stillzusetzen? Antwort Es wird zusätzlich ein Sicherheitsschaltgerät, welches die Versorgungsspannung der Schütze wegschaltet, benötigt. Diese Applikation wird im FAQ ausführlich beschrieben. 2 V 1.0, Beitrags-ID:

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Voraussetzungen Erforderliche Hardware Aufbau und Verdrahtung Übersicht zum Hardwareaufbau Verdrahtung der Hardwarekomponenten Bewertung nach IEC und ISO Sicherheitsfunktion Bewertung nach IEC Bewertung nach ISO Zusammenfassung Literaturhinweise Literaturangaben Internet-Link-Angaben V 1.0, Beitrags-ID:

4 1 Einführung 1 Einführung Auf Basis der Normen der funktionalen Sicherheit, der IEC und der EN ISO :2006 (nachfolgend ISO ), ist es möglich, Sicherheitsfunktionen mit nicht-sicherheitsgerichteten (Standard-)Komponenten qualitativ und quantitativ zu bewerten. Schalt- und Schutzgeräte SIRIUS Innovation stellen solche nichtsicherheitsgerichteten (Standard-)Komponenten dar. Diese werden oft in Anwendungen eingesetzt mit dem Ziel, das Wirtschaftsgut zu schützen. In diesem Safety FAQ wird ein -Befehlsgerät mit einem zwangsöffnenden Kontakt durch ein Sicherheitsschaltgerät gemäß SIL 1 nach IEC bzw. PL c nach ISO bzw. Kategorie 2 nach EN überwacht. Wird der betätigt, schaltet das Sicherheitsschaltgerät die Versorgungsspannung der Schütze in Stoppkategorie 0 nach EN ab. In diesem Beispiel werden Antriebe stillgesetzt. Beispielhafte Anwendung: Bei Fördertechnikanlagen ist der Antrieb jedes einzelnen Förderelementes sicher zu überwachen und abzuschalten. 1.1 Voraussetzungen Die Verwendung und Bewertung der SIRIUS Schaltgeräte mit IO-Link Anbindung in einer Sicherheitsfunktion ist nur in Verbindung mit einer sicherheitsgerichteten Auswertung wie einem Sicherheitsschaltgerät 3TK28 möglich. Hintergrund ist die Beherrschung von Ausfällen durch geeignete Diagnosemaßnahmen und damit geforderte Fehlerreaktionen. Hinweis Andere sicherheitsgerichtete Auswertungen können ersatzweise ebenfalls verwendet werden, wenn bei einem 2-kanaligen Aufbau ein Kreuzvergleich (der Eingangssignale) im Sinne einer Diskrepanzüberwachung sichergestellt ist. 4 V 1.0, Beitrags-ID:

5 2 Erforderliche Hardware 2 Erforderliche Hardware Die Darstellungen und Beschreibungen dieses FAQ s bauen auf folgenden Hardund Softwarekomponenten auf: Komponente Beschreibung MLFB / Bestellangaben Anz. Hersteller NOT-HALT- Pilzdrucktaster,Ø 40 mm,mit zwangsläufiger Verrastung nach ISO und Drehentriegelung, 2Ö mit gelbem Oberteil ohne Schutzkragen 3SB3801-0EG3 1 Quittieren Schloss, 2 Schaltstellungen mit 2 Schlüsseln, verrastend, 1S 3SB3202-4AD11 1 Leergehäuse für 1 Schaltelement 3SB3801-0AA3 1 Sicherheitsschaltgerät Schütze Q1, Q2, Schütze Q3, Q4, Sicherheitsschaltgerät mit Relais- Freigabekreisen Schütz, AC-3, 3KW/400V, 1Ö, DC 24V, 3Polig, BGR. S00, Kommunikationsfähig Schraubanschluss IO-Link Modul Direktstarter Schraubanschluss Schütz, AC-3, 3KW/400V, 1Ö, DC 24V, 3Polig, BGR. S00, Kommunikationsfähig Schraubanschluss IO-Link Modul Wendestarter Schraubanschluss Bausatz Wendestarter Schraubanschluss 3TK2825-1BB40 1 3RT2015-1BB41-0CC0 2 3RA2711-1AA00 2 3RT2015-1BB41-0CC0 2 3RA2711-1BA00 1 3RA2913-2AA1 1 Siemens AG V 1.0, Beitrags-ID:

6 3 Aufbau und Verdrahtung 3 Aufbau und Verdrahtung 3.1 Übersicht zum Hardwareaufbau PROFIBUS IO-Link master 400V AC L1 L2 L3 24V DC Quittieren Q 1 IO-Link Q 2 Q 3 Q 4 3TK28 Drehtisch Förderband 6 V 1.0, Beitrags-ID:

7 3 Aufbau und Verdrahtung 3.2 Verdrahtung der Hardwarekomponenten Abbildung 3-1 V 1.0, Beitrags-ID:

8 4 Bewertung nach IEC und ISO Bewertung nach IEC und ISO Sicherheitsfunktion Vorbemerkung ist kein Mittel zur Risikominderung. ist eine ergänzende Sicherheitsfunktion Ergänzende Sicherheitsfunktion Für die weitere Betrachtung wird die folgende ergänzende Sicherheitsfunktion zu Grunde gelegt: ergänzende Sicherheitsfunktion SF 1 Wenn betätigt wird, muss der Motor ausgeschaltet werden. Im Folgenden wird die oben genannte Sicherheitsfunktion nach den beiden Normen IEC und ISO bewertet. 8 V 1.0, Beitrags-ID:

9 4 Bewertung nach IEC und ISO Bewertung nach IEC Parameter zur Berechnung von PFH D für "Erfassen" () und "Reagieren"(Schütz) Parameter Wert Begründung Festlegung B10 Schütz 1 * * 10 6 Herstellerangabe Anteil gefahrbringender Ausfälle Schütz T1 Gebrauchsdauer C Anzahl Betätigungen des Anzahl Betätigungen Schütze DC Diagnosedeckungsgrad 0,2 0, h (20 Jahre) 6 * 10-3 / h 6 * 10-3 / h 0 (0%) Herstellerangabe (20%) (75%) Herstellerangabe Annahmen: Einmal pro Woche (7*24 Stunden) erfolgt eine Betätigung (Test ). An allen Tagen im Jahr (365 Tage) können Betätigungen stattfinden. Die Schütze sind immer angezogen und werden nur bei Betätigung des entregt. Es wird keine Fehlerreaktion eingeleitet. (Worst Case Betrachtung). Siemens Anwender Parameter Auswerten Parameter Komponente Wert Festlegung PFH D (3TK) 3TK2825 1,42 * Siemens Zusammenfassung IEC SIL CL PFH D Erfassen 1 Hardwarefehlertoleranz: HFT = 0 1,2 * Architektur: Basis- Anteil sicherer Ausfälle: SFF = 0 (0%) Teilsystemarchitektur A Verwendung von bewährten Bauteilen Auswerten 1 Herstellerangabe 1,42 * Herstellerangabe Reagieren 1 Hardwarefehlertoleranz: HFT = 0 4,5 * Architektur: Basis- Anteil sicherer Ausfälle: SFF = 0 (0%) Teilsystemarchitektur A Verwendung von bewährten Bauteilen Ergebnis 1 SIL CL aller Aufgaben der ergänzenden Sicherheitsfunktion ist mindestens 1. Der PFH D (= 3,05*10-09 ) der gesamten ergänzenden Sicherheitsfunktion ist kleiner als SIL1. V 1.0, Beitrags-ID:

10 4 Bewertung nach IEC und ISO Bewertung nach ISO Parameter zur Berechnung von MTTF d für "Erfassen" () und "Reagieren"(Schütz) Parameter Wert Begründung Festlegung B10 Herstellerangabe Schütz 1 * * 10 6 Siemens Anteil gefahrbringender Ausfälle Schütz 0,2 0,75 Herstellerangabe (20%) (75%) d op mittlere Betriebszeit in Tagen pro Jahr h op mittlere Betriebszeit in Stunden pro Tag t Zyklus mittlere Zeit zwischen dem Beginn zweier aufeinander folgender Zyklen des Bauteils Schütz 365 Tage pro Jahr 24 Stunden pro Tag 168 h/zyklus 168 h/zyklus Annahme: An allen Tagen im Jahr finden Betätigungen statt. Annahme: Zwischen dem Betätigen des (Test ) und der Schütze liegt eine Woche (7*24 Stunden). Zwischenergebnisse (sind in diesem Beispiel identisch für und Schütz): Zwischenergebnis Begründung MTTF d hoch MTTF d 30 Jahre DC kein DC=0% Anwender Maßnahmen nicht relevant gegen CCF Kategorie 1 Systemverhalten: Das Auftreten eines Fehlers kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Parameter Auswerten Parameter Komponente Wert Festlegung PFH D (3TK28) 3TK2825 1,42*10-09 Siemens Ergebnis ISO PL Durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls je Stunde Erfassen c 1,14*10-06 (aus Anhang K; siehe Hinweis) Auswerten c 1,42*10-09 Reagieren c 1,14*10-06 (aus Anhang K; siehe Hinweis) Ergebnis c PL aller Aufgaben der ergänzenden Sicherheitsfunktion ist mindestens c. Hinweis: Die MTTF d für jeden Kanal ist auf ein Maximum von 100 Jahren begrenzt! 10 V 1.0, Beitrags-ID:

11 0 4.4 Zusammenfassung IEC ISO SIL CL PFH D PL Durchschnittliche Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls je Stunde Erfassen 1 1,2 * c 1,14*10-06 Auswerten 1 1,42 * c 8,7 * Reagieren 1 4,5 * c 1,14*10-06 Ergebnis SIL1 PL c V 1.0, Beitrags-ID:

12 5 Literaturhinweise 5 Literaturhinweise 5.1 Literaturangaben Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl an geeigneter Literatur wieder. Tabelle 5-1 Themenquelle Titel \1\ Broschüre Funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen Europäische Maschinenrichtlinie einfach umgesetzt (Bestell-Nr.: E20001-A230-M103-V1) \2\ Fachbuch Patrick Gehlen Funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen Umsetzung der Europäischen Maschinenrichtlinie in der Praxis (Publicis Corporate Publishing, ISBN: ) 5.2 Internet-Link-Angaben Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl an geeigneten Informationen wieder. Tabelle 5-2 Themengebiet \1\ Referenz auf den Beitrag Titel \2\ Siemens I IA/DT Customer Support \3\ Safety Evaluation Tool \4\ Safety Integrated / V 1.0, Beitrags-ID:

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