Safety Integrated für Antriebstechnik und Motion Control

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1 Safety Integrated für Antriebstechnik und Motion Control Standard- und Sicherheitstechnik in einem System Broschüre Ausgabe April 2015

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 umfassendes Produktportfolio vom Sicherheitssensor über Schaltgeräte, 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 20 bis 22) Rascher Wiederanlauf von Anlagen nach Bedienereingriffen Sicher Erfassen Sicher Auswerten Sicher Reagieren SIRIUS Positionsschalter SIRIUS Signalsäulen SIRIUS NOT-HALT Taster SIRIUS Stillstandswächter ASIsafe sichere Module Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik SIRIUS Sicherheitsschaltgeräte SIRIUS Modulares Sicherheitssystem MSS ASIsafe Sicherheitsmonitor SIMATIC fehlersichere Steuerungen SIMATIC fehlersichere Peripherie ET 200 SINUMERIK 840D sl SINUMERIK 828D Sicher Kommunizieren PROFIBUS und PROFINET mit PROFIsafe (PROFINET auch wireless), AS-interface mit ASIsafe SIRIUS Schütze SIRIUS Motorstarter SIRIUS Kompaktabzweig SINAMICS G110D/G120/G120D/ G130/G150 SINAMICS S110 SINAMICS S120/S150 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 SIRIUS Positionsschalter SIRIUS Modulares Sicherheitssystem Stand-alone Lösung SIRIUS NOT-HALT SIRIUS Schütze SINAMICS Drives SIRIUS Drehzahlwächter Geber G_PM21_DE_00106 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 ver binden. Hierzu können entweder die Sicherheitsschaltgeräte SIRIUS 3SK1 oder das modulare Sicherheitssystem SIRIUS 3RK3 eingesetzt werden. Die SIRIUS 3TK28 mit Sonderfunktionen wie Stillstands- oder Drehzahlüberwachung können zur Überwachung von mit Antrieben ohne Sicherheitsfunktion eingesetzt werden. Für eine weitläufige Anlage eignet sich der AS-i Sicherheitsmonitor zur Auswertung sicherheitsrelevanter Signale über AS-interface. PROFINET / PROFIsafe PROFINET / PROFIsafe SIRIUS Positionsschalter SIMATIC ET 200S SIRIUS NOT-HALT Integrierte Sicherheitslösung mit SIMATIC SIMATIC S7-300/400F SINAMICS Drives SIMATIC ET 200S mit Motorstarter G_NC01_DE_00569 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 durchgängig aufgebaut werden können: eine SIMATIC arbeitet im Umfeld problemlos mit der Antriebstechnik (SINAMICS, SIMATIC ET 200), Niederspannungsschalttechnik (SIRIUS) und Sensorik von Siemens zusammen. Die Kommunikation erfolgt über PROFIBUS bzw. PROFINET unter Nutzung des PROFIsafe- Standards. SINUMERIK Bedienfeld und Maschinensteuertafel PROFINET / PROFIsafe SIMATIC ET 200 Industrial Ethernet SIMATIC ET 200 SINUMERIK 840D sl PROFINET SIMATIC ET 200S mit Motorstarter G_NC01_DE_00570 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 Integrierte Sicherheitslösung mit SINUMERIK In Maschinen und Anlagen stellen automatisierte Bewegungen ein hohes Gefahrenpotenzial dar. Deshalb spielen Antriebe immer auch in Sicherheitslösungen eine zentrale Rolle, unabhängig von der Komplexi tät 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 in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 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 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. Durch weniger Komponenten und geringeren Verdrahtungsaufwand können die Systemkosten gesenkt werden. Weiterhin kann im Schaltschrank Platz eingespart werden. Integrierte Sicherheitsfunktionen ermöglichen wesentlich leistungsfähigere Sicherheitskonzepte, bei denen die Maschine aktiv bleibt, aber sicher überwacht wird. Die daraus resultierenden kürzeren Stillstandszeiten bewirken oftmals sogar eine Steigerung der Produktivität. Die integrierte Sicherheitstechnik bietet einen wesentlich höheren Schutz vor Unfällen durch geringere Manipulationsgefahr. Die Nutzung der zertifizierten integrierten Sicherheitsfunktionen vereinfacht den Nachweis der für eine Maschine erforderlichen Sicherheitskategorie. Die zertifizierten Funktionen unterstützen eine schnellere Installation und Inbetriebnahme. Mit dem TÜV-geprüften Safety-Evaluation-Tool wird der Anwender bei der Bewertung von Sicherheitsfunktionen der Maschine unterstützt (siehe Konventionelle Sicherheitstechnik Integrierte Sicherheitstechnik Sicherheitstechnik Sicherheitstechnik Automatisierung Steuerung Konventioneller Bus Dezentrale Peripherie Auswerten Sicherheitstechnik integriert in die Automatisierung Fehlersichere Steuerung PROFINET/PROFIsafe Dezentrale Peripherie mit F-Modulen Reagieren Schütze Antrieb Reagieren Antrieb mit integrierter Sicherheit Geber G_PM21_DE_00109 G_NC01_DE_00572 Integrierte Sicherheitstechnik reduziert Komponenten und Verdrahtungsaufwand 4 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

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 drei Klassen einteilen: Funktionen zum sicheren Stillsetzen des Antriebs, ohne die Notwendigkeit, die Leistungsverbindung zum Netz auf zutrennen. 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. Sicheres Bremsenmanagement (SBC / SBT): Das sichere Bremsenmanagement besteht aus einer sicheren Bremsenansteuerung (SBC) und einem sicheren Bremsentest (SBT). Die sicher angesteuerte und getestete Bremse in Verbindung mit dem sicher überwachten Antrieb ergibt ein Haltesystem zur Absturzsicherung an vertikalen Achsen. Funktionen zum sicheren Überwachen der Bewegung eines Antriebs: Sicher begrenzte Geschwindigkeit bzw. Drehzahl / Safely-Limited Speed (SLS): Diese Funktion überwacht den Antrieb auf Überschreiten einer oder mehrerer spezifizierten Maximal-Drehzahlen. Sichere Geschwindigkeits-/Drehzahlüberwachung / Safe Speed Monitor (SSM): Diese Funktion meldet das Unterschreiten einer spezifizierten Drehzahl. Eine antriebsautarke Reaktion erfolgt nicht. Sichere Bewegungs-/Drehrichtungsüberwachung / Safe Direction (SDI): Diese Funktion überwacht auf Einhaltung der angewählten Bewegungs-/Drehrichtung. Funktionen zum sicheren Überwachen der Position eines Antriebs: Sicher begrenzte Position / Safely-Limited Position (SLP): Diese Funktion verhindert das Überschreiten eines spezifizierten Positionsbereichs. Mit der Funktion kann eine Arbeits-/Schutzraumabgrenzung oder Verfahrbereichsbegrenzung achsspezifisch realisiert werden. Sichere Position / Safe Position (SP): Diese Funktion überträgt die sicheren Positions-Istwerte des Antriebs an die überlagerte Steuerung (F-SPS). Dort kann z. B. die Funktion Sichere Nocken / Safe Cam (SCA) realisiert werden. SCA gibt ein sicheres Signal aus, wenn sich der Antrieb innerhalb eines spezifizierten Positionsbereiches befindet. Durch diese Funktion kann eine sichere Bereichserkennung achsspezifisch realisiert werden. Mit SP können auch achsübergreifende Sicherheitskonzepte in der F-Steuerung realisiert werden. Darüber hinaus stehen speziell für Sicherheitslösungen in Werkzeugmaschinen in Verbindung mit der CNC-Steuerung SINUMERIK weitere Sicherheitsfunktionen zur Verfügung. 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. Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 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 sicher gelöscht. Der Antrieb ist sicher drehmomentfrei. Antriebsintern wird dieser Zustand überwacht. 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. STO ermöglicht ein ungefährdetes Arbeiten bei offener Schutztür (Wiederanlaufsperre) und findet breite Anwendung bei Maschinen/Anlagen mit bewegten Achsen, z. B. Handling, Fördertechnik. Kundenvorteile Vorteil der Integrierten Sicherheitsfunktion STO gegenüber herkömmlicher Sicherheitstechnik mit elektromechanischen Schaltgeräten ist die Einsparung separater Komponenten sowie der Aufwand 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 Stillstands 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). 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 (z. B. bei NOT- Halt). 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 z. B.: Sägen, Schleifmaschinen, Zentrifugen, Regalbediengeräte, Wickler 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 zum Abbremsen des Motors können in der Regel entfallen. 6 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

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. Für alle, bei denen für bestimmte Arbeitsschritte die Maschine oder Teile der Maschine sicher im Stillstand sein müssen, der Antrieb aber trotzdem ein Halte moment 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. SOS findet breite Anwendung, z.b. bei Wicklern, Converting-, Verpackungs- und Werkzeugmaschinen. 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 Rüst- und 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. Safe Stop 2 (SS2) = Sicherer Stopp 2 Die Funktion SS2 bewirkt ein schnelles sicheres Stillsetzen eines Motors, und aktiviert nach Erreichen des Stillstands die Funktion SOS. 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 in Betrieb, d. h. der Motor kann zur Aufrechterhaltung des Stillstands das volle Drehmoment liefern. Der Stillstand wird sicher überwacht (Funktion Safe Operating Stop). Wie die Funktion SS1 sorgt auch SS2 für ein möglichst schnelles Abbremsen des Motors. Allerdings wird der Motor anschließend nicht energielos geschaltet, sondern per Regelung auch bei Einwirkung externer Kräfte am Verlassen der Stillstandsposition gehindert. SS2 findet breite Anwendung z. B. bei Bearbeitungsmaschinen, Werkzeugmaschinen. 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. Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 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 der Funktionalität 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 geschlossen werden. Durch Testimpulse werden solche Fehler frühzeitig aufgedeckt. 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. Safe Brake Test (SBT) = Sicherer Bremsentest Die Funktion SBT führt in zyklischen Abständen einen Test der Bremsenfunktion durch. Wirkung Die ordnungsgemäße Funktion von verschleißbehafteten Bremsen wird durch den Aufbau eines Momentes gegen die geschlossene Bremse sicher geprüft. Es können je Antrieb zwei Bremsen, z.b. Motorbremse und externe Bremse mit unterschiedlichen Testmomenten geprüft werden. Die Funktion SBT ist geeignet, um zusammen mit der Funktion SBC eine sichere Bremse zu realisieren. Kundenvorteile Die Funktion erkennt Fehler oder Verschleiß in der Mechanik der Bremse. Automatische Tests der Bremswirkung reduzieren die Wartungsaufwendungen und erhöhen die Sicherheit und Verfügbarkeit der Maschine/Anlage. Die Funktion SBT geht über die in IEC genannten Sicherheitsfunktionen hinaus. 8 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

9 Safely-Limited Speed (SLS) = Sicher begrenzte Geschwindigkeit Die Funktion SLS überwacht, dass der Antrieb einen bestimmten Drehzahl-/Geschwindigkeitsgrenzwert nicht überschreitet. Wirkung Der Antrieb überwacht die Geschwindigkeit sicher und aktiviert eine per Projektierung festgelegte Fehlerreaktion, falls die eingestellte Geschwindigkeits-/Drehzahlgrenze überschritten wurde. 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. Safe Speed Monitor (SSM) = Sichere Geschwindigkeitsüberwachung Die Funktion SSM meldet, wenn der Antrieb unterhalb einer spezifizierten Drehzahl/Vorschubgeschwindigkeit arbeitet. Solange der Schwellwert unterschritten bleibt, liefert 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. Mit der Funktion SSM kann im einfachsten Fall bei Unterschreiten einer unkritischen Drehzahlgrenze eine Schutztür entriegelt werden. Ein anderes Beispiel stellt eine Zentrifuge dar, die nur unterhalb einer projektierten Geschwindigkeit befüllt werden darf. 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. 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. Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 9

10 Die wichtigsten integrierten Sicherheitsfunktionen bei Antrieben Beschreibung, mögliche Einsatzgebiete und Vorteile für den Kunden Safe Direction (SDI) = Sichere Bewegungsrichtung Die Funktion SDI stellt sicher, dass der Antrieb nur in die angewählte Richtung drehen kann. Wirkung Ein Abweichen von der aktuell überwachten Bewegungs-/Drehrichtung wird sicher erkannt und die projektierte antriebsautarke Fehlerreaktion eingeleitet. Es ist möglich, wahlweise die eine oder die andere Bewegungsrichtung zu überwachen. Die Funktion SDI kommt zur Anwendung, wenn sich der Antrieb nur in eine Richtung bewegen darf. Eine typische Anwendung ist, einen Gefahrenbereich für den Bediener zugänglich zu machen, solange sich die Maschine in die sichere Richtung, nämlich vom Bediener weg, bewegt. In diesem Zustand kann der Bediener gefahrlos Material in den Arbeitsbereich zuführen oder aus dem Arbeitsbereich entnehmen. Kundenvorteile Die Funktion erspart den Einsatz externer Komponenten wie z. B. Drehzahlwächter und den damit verbundenen Verdrahtungsaufwand. Die Freigabe eines Gefahrenbereichs während sich die Maschine vom Bediener wegbewegt erhöht die Produktivität. Ohne die Funktion SDI müßte die Maschine während der Materialbeschickung und -entnahme sicher gestoppt werden. Safely-Limited Position (SLP) = Sicher begrenzte Position Die Funktion SLP überwacht, dass die Achse den zulässigen Verfahrbereich nicht verlässt. Wirkung Nach Aktivierung von SLP wird der durch die projektierten Software- Endschalter begrenzte Verfahrbereich sicher überwacht. Wird der zulässige Verfahrbereich verlassen, erfolgt eine projektierbare Fehlerreaktion. Es kann auch während des Betriebes zwischen zwei Verfahrbereichen umgeschaltet werden. SLP wird überall dort eingesetzt, wo Maschinenbediener einen Schutzbereich betreten müssen, z. B. zur Materialbeschickung und -entnahme. Durch die sichere Überwachung der Achsposition wird verhindert, dass sich die Achse in den für den Bediener freigegebenen Schutzbereich bewegen und ihn so gefährden kann, z.b. bei Regalbediengeräten, Portalkränen, Bearbeitungszentren. Kundenvorteile Mit SLP kann eine hochwirksame Schutzbereichsüberwachung realisiert werden. Die Funktion erspart den Einsatz externer Komponenten wie Hardware-Endschalter und den damit verbundenen Verdrahtungsaufwand. Aufgrund der kurzen Reaktionszeit nach einer Grenzwertüberschreitung können Sicherheitsabstände geringer ausfallen. Safe Position (SP) = Sichere Position Die Funktion SP überträgt die im Antrieb sicher ermittelten Positionsistwerte über die sichere Kommunikation PROFIsafe an eine Sicherheitssteuerung. Wirkung Anders als die Funktion SLP, die den aktuellen Positionsistwert antriebsintern auf eine Grenzwertüberschreitung überwacht und ggf. eine antriebsautarke Fehlerreaktion auslöst, übermittelt SP die aktuellen Positionsistwerte an die Sicherheitssteuerung. Hier können Überwachungsfunktionen flexibel realisiert werden. Mit SP können maßgeschneiderte Sicherheitskonzepte aufgebaut werden. Die Funktion ist insbesondere geeignet für Maschinen, bei denen flexible Sicherheitsfunktionen erforderlich sind. Sie ist vielseitig einsetzbar, z.b. zur Realisierung von sicheren, achsspezifischen Bereichserkennungen über sichere Nocken (SCA). Mit SP können zudem achsübergreifende Sicherheitskonzepte, mehrdimensionale Schutzbereiche und Zonenkonzepte aufgebaut werden. Kundenvorteile Für die Überwachung von Schutzbereichen sind zusätzliche Sensoren bzw. externe sichere Geber, deren Installation und Auswertung nicht notwendig. Die Funktion SP geht über die in IEC genannten Sicherheitsfunktionen hinaus. Anwahl Umschaltung S1 o S2 o S1 u S2 u 10 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

11 Antriebe und Motion Control Systeme mit integrierten Sicherheitsfunktionen Je nach gefordertem Bewegungsprofil werden in der Praxis für den Antrieb 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: 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. mit variabler Drehzahl High Performance und Motion Control Numeric Control in Bearbeitungsmaschinen Einsatzgebiete Fördertechnik, Pumpen, Extruder, Mischer, Mühlen, Aggregate Produktionsmaschinen Allgemeiner Maschinenund Anlagenbau Werkzeug-/ Bearbeitungsmaschinen Betriebsart 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 Mittel Hoch bis sehr hoch Hoch bis sehr hoch Steuerung/Regelung U/f-Steuerung, Vector Control U/f-Steuerung, Vector Control, Servoregelung Servoregelung, Interpolation Produkte Frequenzumrichter SINAMICS G120C SINAMICS G120 SINAMICS G110D SINAMICS G110M 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 828D Integrierte Sicherheitsfunktionen siehe Tabellenteil ab Seite Weitere Informationen: Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 11

12 Fehlersichere Frequenzumrichter für mit variabler Drehzahl Die Ansteuerung der Sicherheitsfunktionen ist über PROFIBUS DP bzw. PROFINET unter Nutzung des PROFIsafe-Profils möglich. Für den Datenaustausch mit der überlagerten Steuerung stehen Telegramme zur Verfügung, die das Auslösen der Sicherheitsfunktionen im Umrichter durch die Steuerung sowie das Rückmelden des Status der Sicherheitsfunktionen vom Umrichter an die Steuerung einfach ermöglichen. Ebenso können die Sicherheitsfunktionen lokal über die fehlersicheren onboard Eingänge angesteuert werden. Dafür steht auf den Standard Control Units ein fehlersicherer Eingang für STO zur Verfügung. Die failsafe Control Units bieten fehlersichere Eingänge. Damit können mehrere Sicherheitsfunktionen direkt angesteuert werden. Die integrierten Sicherheitsfunktionen erfüllen die Anforderungen der Kategorie 3 sowie des Performance Level (PL) d gemäß ISO und dem Safety Integrity Level (SIL) 2 gemäß IEC bzw. IEC Damit lassen sich wesentliche Anforderungen an die funktionale Sicherheit einfach und wirtschaftlich umsetzen. Kundennutzen: Hohe Sicherheit: Antriebsintegrierte Sicherheitsfunktionen unterstützen flexible Sicherheitskonzepte und bieten kürzeste Reaktionszeiten. Geringer Validierungsaufwand: Zertifizierte Komponenten erleichtern die Validierung der Maschinensicherheit. 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, aus der Fördertechnik; aber auch für den Betrieb von Extrudern, Mischern, Mühlen und Hebezeuge werden Frequenzumrichter eingesetzt. 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 Torque Off, sondern zeichnen sich auch durch höherwertige integrierte Sicherheitsfunktionen aus. Alle SINAMICS G120 Umrichter bieten STO im Standard. Die failsafe Control Units bieten umfangreiche Sicherheitsfunktionen für den geberlosen Betrieb. Hohe Wirtschaftlichkeit: Integrierte Sicherheitsfunktionen reduzieren den Hardwareaufwand und sparen Platz und Installationskosten. Höhere Verfügbarkeit: Störempfindliche und verschleißbehaftete elektromechanische Komponenten können entfallen. Die SINAMICS G130/G150 Umrichter bieten STO, SS1 und SBC im Standard. Weitere umfangreiche Sicherheitsfunktionen werden über eine Software-Lizenz freigeschaltet. 12 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

13 SINAMICS G120C, G120 (zentrale Frequenzumrichter) und SINAMICS G120D (dezentraler Frequenzumrichter) SINAMICS G110M der dezentrale, motoraufgebaute Frequenzumrichter im Leistungsbereich von 0,37 4 kw SINAMICS G120D der Frequenzumrichter für Einzelantriebe kleiner Leistungen von 0,37 7,5 kw in hoher Schutzart für den dezentralen Einsatz SINAMICS G120 der modulare, flexible Frequenzumrichter für Einzelantriebe kleiner bis mittlerer Leistungen von 0, kw als Einbaugerät für den Einsatz im Schaltschrank SINAMICS G130/SINAMICS G150 Frequenzumrichter für mittlere bis hohe Leistungen SINAMICS G120C der kompakte Frequenzumrichter für Einzelantriebe für Leistungen von 0,55 18,5 kw als Einbaugerät SINAMICS G130 der modulare Frequenzumrichter als Einbaugerät für Einzelantriebe mittlerer bis hoher Leistungen von kw SINAMICS G150 der anschlussfertige Umrichterschrank für mittlere bis hohe Leistungen von kw PROFINET PROFINET/PROFIsafe SINAMICS G150 SINAMICS G120D SINAMICS G120 SINAMICS G120C SINAMICS G130 Asynchronmotor Asynchronmotor Asynchronmotor G_NC01_DE_00565 Konfigurationsbeispiel mit PROFINET/PROFIsafe mit SINAMICS Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 13

14 Fehlersichere High-Performance Antriebe für anspruchsvolle Einzel- und Mehrachs- Die integrierten Sicherheitsfunktionen erfüllen die Anforderungen der Kategorie 3 sowie des Performance Level (PL) d gemäß ISO und des Safety Integrity Level (SIL) 2 gemäß IEC bzw. IEC Damit lassen sich wesentliche Anforderungen an die funktionale Sicherheit einfach und wirtschaftlich umsetzen. Kundennutzen: Hohe Sicherheit: Antriebsintegrierte Sicherheitsfunktionen unterstützen flexible Sicherheitskonzepte und bieten kürzeste Reaktionszeiten. Geringer Validierungsaufwand: Zertifizierte Komponenten erleichtern die Validierung der Maschinensicherheit. Hohe Wirtschaftlichkeit: Integrierte Sicherheitsfunktionen reduzieren den Hardwareaufwand und sparen Platz und Installationskosten. Für jede Art von anspruchsvollen bietet Siemens Antriebe mit integrierten Sicherheitsfunktionen an. Wegen der häufig schnellen Bewegungsabläufe, der hohen Kräfte und der mitunter großen bewegten Massen führen auch hier die kurzen Reaktionszeiten integrierter Sicherheitsfunktionen zu wesentlich höherem Schutz vor Personen- und Materialschäden als konventionell gelöste Sicherheitskonzepte. Außerdem erlauben völlig neue, bisher nicht ohne weiteres realisierbare Sicherheitsfunktionen die Realisierung innovativer Sicherheitskonzepte auf kostengünstige Weise. SINAMICS S Antriebe finden Anwendung überall dort, wo höchste Anforderungen an Prozessabläufe mit dynamischen und reproduzierbaren Vorgängen gestellt werden, wie z. B. Höhere Verfügbarkeit: Störempfindliche und verschleißbehaftete elektromechanische Komponenten können entfallen. Metallbearbeitung-, Holz-, Glas-, Keramikindustrie Druckmaschinen Werkzeugwechsler, Verstellachsen Nachführen von Solarpanels Verpackungsmaschinen Kunststoffmaschinen Textilmaschinen Papiermaschinen Handlings- und Montagesysteme Walzstraßen Prüfstände Zentrifugen Hebezeuge, Aufzugs- und Krananlagen Querschneider und Scheren Förderbänder Pressen Kabelwinden 14 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

15 Zusammen mit anderen Sicherheitkomponenten können SINAMICS Antriebe entweder per Festverdrahtung oder noch einfacher über Standard-Feldbus unter Nutzung des PROFIsafe-Profils in Automatisierungslösungen integriert werden, die höchsten Sicherheitsanforderungen genügen. Natürlich bieten die Antriebe auch die Ansteuerung über fehlersichere Ein-/ Ausgänge. SIMATIC HMI PROFINET/PROFIsafe SIMATIC S7-300 CPU 317TF SINAMICS S110 SINAMICS S120 mit CU SINAMICS S150 G_NC01_DE_00564 SINAMICS S110, S120 und S150 Konfigurationsbeispiel SINAMICS S110/S120/S150 Folgende Antriebe stehen zur Auswahl: SINAMICS S110 Der Einachsantrieb für einfache Positionieraufgaben im Leistungsbereich von 0,12 bis 90 kw SINAMICS S120 Das modulare Antriebssystem für anspruchsvolle und hoch performante Einzel- und Mehrachs- im Leistungsbereich von 0,12 bis 4500 kw SINAMICS S150 Der Umrichterschrank für anspruchsvolle, drehzahlveränderbare Einzelantriebe im Leistungsbereich von 75 bis 1200 kw Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 15

16 High Performance Motion Control SIMOTION steht in drei verschiedenen Plattformen zur Verfügung: SIMOTION P Offenes PC-basiertes Motion Control System SIMOTION C Modulares Controller-basiertes System in SIMATIC S7-300 Aufbautechnik SIMOTION D Kompaktes antriebsbasiertes System im SINAMICS S120 Booksize-Format. SIMOTION steht für höchste Flexibilität und ermöglicht zentrale oder dezentrale Maschinenkonzepte. Durch verschiedene Performancevarianten bietet es ein Höchstmaß an Skalierbarkeit und erleichtert so die Abstimmung der Automatisierung auf die Anforderungen der Maschine. Der neue Systemansatz bei SIMOTION bietet eine Verschmelzung von Motion Control- mit PLC- und Technologiefunktionen in einer Steuerung. Bei SIMOTION D ist zusätzlich die Antriebsregelung des SINAMICS S120 integriert. Damit stehen bei SIMOTION D auch alle Sicherheitsfunktionen des SINAMICS S120 zur Verfügung: SIMOTION ist die bewährte Steuerung für alle Motion Control Aufgaben in Maschinen für die unterschiedlichsten Branchen: Verpackungsindustrie Kunststoffindustrie Glasindustrie Holzverarbeitung Umformtechnik Textilindustrie Druckindustrie Converting Allgemeiner Maschinenbau etc. Funktionen zum sicheren Stillsetzen und zur Überwachung des Stillstands Funktionen zur sicheren Bewegungsüberwachung Funktionen zur sicheren Positionsüberwachung 16 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

17 Safety- Programm SIMATIC S7-300 F-CPU (Controller) PROFINET / PROFIsafe DRIVE-CLiQ SIMATIC ET 200S (I-Device) mit F-I/O NOT-HALT SIMOTION D4X5-2 (I-Device) SIMOTION CX32-2 Positionsschalter G_NC01_DE_00567 Typische Konfiguration einer Automatisierungslösung auf Basis SIMOTION D mit integrierten Sicherheitsfunktionen Die Sicherheitsfunktionen lassen sich über sichere I/O s oder über das sichere Kommunikationsprofil PROFIsafe auf Basis PROFINET oder PROFIBUS ansteuern. Hier unterstützt SIMOTION die Kommunikation der ihr unterlagerten SINAMICS-Antriebe mit einer SIMATIC F-CPU, indem die PROFIsafe-Telegramme durchgeroutet werden. Die integrierten Sicherheitsfunktionen erfüllen die Anforderungen der Kategorie 3 sowie des Performance Level (PL) d gemäß ISO und des Safety Integrity Level (SIL) 2 gemäß IEC bzw. IEC Damit lassen sich wesentliche Anforderungen an die funktionale Sicherheit einfach und wirtschaftlich umsetzen. Kundennutzen: Hohe Sicherheit: Antriebsintegrierte Sicherheitsfunktionen unterstützen flexible Sicherheitskonzepte und bieten kürzeste Reaktionszeiten. Geringer Validierungsaufwand: Zertifizierte Komponenten erleichtern die Validierung der Maschinensicherheit. Hohe Wirtschaftlichkeit: Integrierte Sicherheitsfunktionen reduzieren den Hardwareaufwand und sparen Platz und Installationskosten. Höhere Verfügbarkeit: Störempfindliche und verschleißbehaftete elektromechanische Komponenten können entfallen. Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 17

18 Fehlersichere CNC-Systeme für Bearbeitungs- und Werkzeugmaschinen SINUMERIK Bedienfeld und Maschinensteuertafel SIMATIC S7-300 Industrial Ethernet PROFIBUS/PROFIsafe NOT-HALT DP/AS-i F-Link SIMATIC ET 200eco SIMATIC ET 200pro SINUMERIK 840D sl/ SINAMICS S120 SIMATI ET 200S mit Motorstarter und Frequenzumrichter AS-Interface Safety Positionsschalter sicheres Ausgangsmodul sicheres Eingangsmodul Not-Halt G_NC01_DE_00566 Typische Konfiguration einer Automatisierungslösung auf Basis SINUMERIK 840D sl mit integrierten Sicherheitsfunktionen 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. Mit SINUMERIK Safety Integrated, dem Paket an integrierten Sicherheitsfunktionen bei unserer Werkzeug maschinen- Steuerung SINUMERIK, ist die Umsetzung inno vativer 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 840D sl 18 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

19 SINUMERIK Safety Integrated steht für folgende Systeme zur Verfügung: SINUMERIK 840D sl Die Universal-Werkzeugmaschinensteuerung mit dem Antriebssystem SINAMICS S120 SINUMERIK 828D Die kompakte Universal-Werkzeugmaschinensteuerung für Standard Dreh-, Fräs- und Schleifmaschinen 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 integrierten Sicherheitsfunktionen erfüllen die Anforderungen der Kategorie 3 sowie Performancelevel PL d nach DIN EN ISO und dem Safety Integrity Level SIL 2 nach DIN EN Damit lassen sich wesentliche Anforderungen zur funktionalen Sicherheit einfach und wirtschaftlich umsetzen. Hinsichtlich der Kommunikation mit anderen sicherheitsredundaten Komponenten ist SINUMERIK Safety Integrated äußerst flexibel: Sicherheitsgerichtete Kommunikation über Standardbus Anbindung dezentraler Peripherie für Prozess- und Sicherheitssignale über PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe. Sichere Kommunikation zwischen mehreren F-Steuerungen (z. B. SINUMERIK 840D sl, SIMATIC) über den Standard PROFIBUS und PROFINET. Sicherer Netzübergang zwischen AS-i und PROFIBUS Durch den DP/AS-i F-Link ist ein sicher Übergang von ASIsafe auf PROFIsafe realisiert. Über den AS-i Bus werden die sicherheitsgerichteten Signale eingesammelt. Kundennutzen Hohe Sicherheit: lückenlose Umsetzung der Sicherheitsfunktionen in Kategorie 3 / SIL 2 / PL d Hohe Flexibilität: praxisgerechte Sicherheits- und Bedienkonzepte realisierbar Hohe Wirtschaftlichkeit: Reduzierung der Hardware- und Installationskosten Höhere Verfügbarkeit: störempfindliche elektromechanische Schaltelemente entfallen Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 19

20 Antriebsanwendungen mit variabler Drehzahl SINAMICS G110M / G120C SINAMICS G120 SINAMICS G120D Bezeichnung Anwendungsschwerpunkt Anwendungsbeispiele Dezentrale u. kompakte Frequenzumrichter für drehzahlveränderbare Einzelantriebe kleiner Leistungen Für Maschinenbauer und Distributoren im industriellen und gewerblichen Bereich (Hilfsantriebe im Maschinenbau, für einfache Produktionsmaschinen, Pumpen, Lüfter, Mischer) Fördertechnik Handlingsgeräte Extruder, Mixer Pumpen und Lüfter Kompressoren in Fertigungs- und Prozessindustrie Modularer Frequenzumrichter für drehzahlveränderbare Einzelantriebe kleiner bis mittlerer Leistung Maschinen und Anlagen im industriellen und gewerblichen Bereich (Maschinenbau, Automobil, Textil, Chemie, Druck, Stahl) Fördertechnik Handlingsgeräte Extruder, Mixer Pumpen und Lüfter Kompressoren in Fertigungs- und Prozessindustrie Modulare, dezentraler Frequenzumrichter für drehzahlveränderbare Einzelantriebe in hoher Schutzart Maschinen und Anlagen im industriellen Bereich, v. a. Automotive, aber auch im Bereich Flughafen (Feuchtbereich ohne Tenside), Nahrungs- und Genussmittelindustrie und in der Distributionslogistik (z.b. Elektrohängebahnen) Fördertechnik, v. a. für hochperformante Lösungen Leistungsbereich G110M: 0,37 4 kw 0, kw 0,75 7,5 kw G120C: 0,55 18,5 kw Schutzart G110M: IP65/IP66 IP20 IP65 G120C: IP20 Netzrückspeisung nein ja, optional ja Regelungsverfahren U/f-Steuerung ja ja ja Vektorregelung mit/ohne /ja ja 2) /ja ja/ja Servoregelung Motoren Asynchronmotoren Asynchronmotoren Asynchronmotoren Fehlersichere Kommunikation PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe-Profil PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe-Profil Integrierte Sicherheitsfunktionen Safe Torque Off (STO) ja ja ja Safe Stop 1 (SS1) (mit/ohne Geber) /ja /ja Safe Brake Control (SBC) ja 2) Safe Brake Test (SBT) Safely-Limited Speed (SLS) / /ja /ja (mit/ohne Geber) Safe Direction (SDI) / /ja /ja (mit/ohne Geber) Safe Speed Monitor (SSM) / /ja /ja (mit/ohne Geber) Safe Operating Stop (SOS) (mit Geber) Safe Stop 2 (SS2) (mit Geber) Safe Position (SP) (mit Geber) 1) Safely-Limited Position (SLP) (mit Geber) Zulassungen SIL 2 gemäß IEC 61508, Kat. 3 bzw. PL d gemäß EN ISO PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe-Profil 1) zur applikativen Realisierung weiterer Sicherheitsfunktionen z. B. Safe Cam (SCA) 20 Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik

21 High Performance und Motion Control SINAMICS G130/G150 SINAMICS S110 SINAMICS S120 SINAMICS S150 Frequenzumrichter für drehzahlveränderbare Einzelantriebe mittlerer bis hoher Leistung Maschinen und Anlagen im industriellen Bereich, überall dort wo feste, flüssige oder gasförmige Stoffe bewegt, gefördert, gepumpt oder verdichtet werden müssen Pumpen und Lüfter Kompressoren Extruder und Mischer Mühlen Einachspositionierantrieb Einfache Positionieraufgaben mit Synchronservo- und Asynchronmotoren Handlingsgeräte Zuführ-/Entnahmeeinrichtungen Montageautomaten Verstellachsen Werkzeugwechsler Modulares Antriebssystem für anspruchsvolle Einachs-/ Mehrachsanwendungen Kontinuierliche Bewegungsführung, Motion Control Aufgaben (inkl. hoch dynamische und koordinierte Positionieraufgaben) in Mehrachsantrieben mit gemeinsamer, zentraler Netzeinspeisung und Gleichspannungszwischenkreis Produktionsmaschinen: Maschinen, Anlagen und Prozesslinien in den Branchen Verpackung, Textil, Druck, Papier, Holz, Glas, Keramik und Kunststoff Pressen Convertinganwendungen Handlingsgeräte Papiermaschinen, Walzwerke, Schiffsanwendungen Frequenzumrichter für anspruchsvolle drehzahlveränderbare Einzelantriebe Maschinen und Anlagen im industriellen Bereich, überall dort, wo höchste Anforderungen an Prozessabläufe mit dynamischen und reproduzierbaren Vorgängen gestellt werden Prüfstandsantriebe Zentrifugen Aufzugs- und Krananlagen Querschneider und Scheren Förderbänder Pressen Kabelwinden G130: kw / 0,12 90 kw 1, kw kw G150: kw IP20 / optional bis IP54 IP20 IP20 / optional bis IP54 IP20 / optional bis IP54 für SINAMICS G150 für Cabinet Modules nein nein ja, optional ja ja nein ja ja ja/ja nein ja ja ja ja ja Asynchron-/ Asynchron-/ Asynchron-/Synchron-/ Asynchron-/Synchronmotoren Synchronmotoren PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe-Profil Synchronmotoren PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe-Profil Torque-/Linearmotoren PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe-Profil ja ja ja ja /ja ja/ja ja/ja ja/ja ja ja ja ja ja ja ja/ja ja 3) /ja ja 4) /ja ja 4) /ja ja/ja ja 3) /ja ja 4) /ja ja 4) /ja ja/ja ja 3) /ja ja 4) /ja ja 4) /ja ja 3) ja 4) ja 4) ja 3) ja 4) ja 4) ja ja ja ja Torquemotoren PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe-Profil SIL 2 gemäß IEC 61508, Kat. 3 bzw. PL d gemäß EN ISO SIL 2 gemäß IEC 61508, Kat. 3 bzw. PL d gemäß EN ISO , NFPA 79, NRTL-gelistet 5) SIL 2 gemäß IEC 61508, Kat. 3 bzw. PL d gemäß EN ISO ) Gilt nur für CU 250S-2 3) In Verbindung mit sin/cos-geber oder Absolutwertgeber EnDat 4) In Verbindung mit sin/cos-geber, Absolutwertgeber EnDat oder HTL/TTL mit 2-Gebersystem 5) Gilt nur für SINAMICS S120 Booksize Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik 21

22 Numeric Control in Bearbeitungsmaschinen SINUMERIK 840D sl SINUMERIK 828D Bezeichnung Anwendungsschwerpunkt Anwendungsbeispiele Automatisierungslösung für Werkzeugmaschinen Steuerungs- und Antriebssystem für Werkzeug- und Bearbeitungsmaschinen auf Basis des Antriebssystems SINAMICS S120 Werkzeugmaschinen: Fräsen, Drehen, Schleifen, Nibblen,... Steuerungs- und Antriebssystem für Werkzeug- und Bearbeitungsmaschinen auf Basis des Antriebssystem SINAMICS S120 Werkzeugmaschinen: Fräsen, Drehen, Schleifen Leistungsbereich 1,6 107 kw 1,6 107 kw Schutzart IP20 IP20 Netzrückspeisung nein ja Regelungsverfahren U/f-Steuerung ja ja Vektorregelung mit/ohne ja ja Servoregelung ja ja Motoren Asynchron-/Synchron-/ Torque-/Linearmotoren Asynchron-/Synchron-/ Torquemotoren Fehlersichere Kommunikation PROFIBUS/PROFINET mit PROFIsafe-Profil Integrierte Sicherheitsfunktionen Safe Torque Off (STO) ja ja Safe Stop 1 (SS1) (mit/ohne Geber) ja/ja ja/ja Safe Brake Control (SBC) ja ja Safe Brake Test (SBT) ja applikativ lösbar Safely-Limited Speed (SLS) ja ja Safe Direction (SDI) ja Safe Speed Monitor (SSM) ja ja Safe Operating Stop (SOS) ja ja Safe Stop 2 (SS2) ja ja Safe Cam (SCA) ja Safely-Limited Position (SLP) ja ja Sichere programmierbare Logik (SPL) ja Zulassungen SIL 2 gemäß EN 61508, Kat. 3 bzw. PL d gemäß EN ISO Safety Integrated in der Automatisierungs- und Antriebstechnik