Sicherheitsfunktion für Gesamt- / Teilmaschine

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1 Applikationsbeispiel (Lenze-Dokumentennummer) Sicherheitsfunktion für Gesamt- / Teilmaschine Datum: Seite 1/15

2 1 Ziel Applikationsbeschreibung Verdrahtungsskizze Beschreibung Aktionen im Funktionsblockverschaltung im 9400 (Ausschnitt) Erforderliche Umparametrierungen des 9400 Achse Erforderliche Umparametrierungen des 9400 Achse Sicherheitstechnische Kenngrößen Sicherheitsfunktion: X2 für Achsen 1 und 2 (SS1) Sicherheitsfunktion: Not-Halt / Gesamt-Not-Halt Achsen 1 und 2 (SS1) Sicherheitsfunktion: Sicher begrenzte Geschwindigkeit Achsen 1 und 2 (SLS) Sicherheitsfunktion: Rückmeldung Antriebe Fehlerfrei (X1) Gültigkeit des Applikationsbeispiels Sicherheitshinweis / Haftungsausschluss Datum: Seite 2/15

3 1 Ziel Realisierung der folgenden Sicherheitsfunktionen (siehe Tabelle 8 der EN ) Sicherheitsbezogene Stoppfunktion, Sicherer Stopp 1 (SS1) eingeleitet durch eine Schutzeinrichtung Beeinflussung zwischen verschiedenen sicherheitsbezogenen Teilen der Steuerungen Funktion zum Stillsetzen im Notfall (Ergänzende Schutzmaßnahme) Sicherheitsbezogene Parameter (Überwachung von Geschwindigkeit, Position,..) Verriegelungseinrichtung mit Zuhaltung Not-Halt und Gesamt-Not-Halt, mit Teilabschaltung Sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS) Verwendete Komponenten und Kenngrößen Komponenten Kenngrößen gemäß DIN EN ISO Architektur Performance Level 9400 Typ Nr. E94AxHExxxx SM301 Typ Nr. E94AYAE Kategorie 3 e Referenzierte Normen EN DIN EN ISO : Datum: Seite 3/15

4 2 Applikationsbeschreibung 2.1 Verdrahtungsskizze 9400 DO E94AxHExxxx X4 X1 K1 K2 GO 24O 24VDC DO1 X5 DI E94AxHExxxx DO2 DO3 DO4 K3 E1 Y Türverriegelung/ Door interlock GI RFR DI1 DI2 E2 0V Leuze L30-F/ES DI3 24VDC Release door lock DI4 DI5 DI6 DI7 DI8 Achse 1/ Axis 1 SM301 E94AYAE X82.1 X VDC Achse 2/ Axis 2 SM301 E94AYAE X82.1 X VDC GO GO K2 K1 O1B O1A GO 24O AIE CLA CLB 24VDC O1B O1A GO 24O AIE CLA CLB 24VDC Error reset 24VDC GI2 GI4 GI2 GI4 I2B I4B I2B I4B I2A I4A I2A I4A GI1 GI3 GI1 GI3 I1B I1A AIS I3B I3A AIS I1B I1A AIS I3B I3A AIS K2 K1 X2 X82.3 X82.4 X82.3 X82.4 X3 Gesamt-Not-Halt/ Total emergency stop Not-Halt/ Emergency stop Datum: Seite 4/15

5 2.2 Beschreibung Hervorgehobene Texte in der Beschreibung sind in der Verdrahtungsskizze dargestellt. Es ist möglich, Sensoren an mehr als nur eine Achse anzuschließen. In diesem Beispiel gibt es einen Gesamt-Not-Halt-Taster (I1A, I1B), der beide Achsen abschaltet und mit einem weiteren Kontakt (X3) eine Funktion außerhalb des betrachteten Maschinenteils einkanalig abschaltet. Der Not-Halt-Taster (I1A, I1B) schaltet nur den betrachteten Maschinenteil ab. Die Wiederanlaufsperre wird im nicht-betrachteten Maschinenteil realisiert. Der Zustand beide SM301 fehlerfrei und beide Not-Halt-Taster nicht betätigt wird über die potenzialfreien Kontakte X1 (angesteuert von K1 (O1A) und K2 (O1B)) dem nicht-betrachteten Maschinenteil sicher zur Verfügung gestellt. K1 (O1A) und K2 (O1B) müssen zwangsgeführte Relais sein (z.b. Wago ), wobei der Rückmeldekontakt auf einen sicheren Eingang des SM301 (I3A, I3B) (SD-In3 von Achse 2) geführt werden muss, um die korrekte Funktion der Relais zu überprüfen. Dies geschieht, indem die Diskrepanzzeit der beiden Relais über den sicheren Eingang überwacht wird. Die Sicherheits-Steuerung (nicht-betrachtet) kann bei Fehlern in anderen Maschinenteilen über X2 (I2A, I2B) die beiden Sicherheitsmodule sicher abschalten. Es ist möglich, mit einem nicht-sicheren Ausgang (DO1, K3) des Grundgerätes (z.b. nach einer Anforderung an der Schutztür) die Zuhaltung der Schutztür zu öffnen, und den Status dann vom Sicherheitsmodul auswerten zu lassen (I4A, I4B). So kann der sichere Ausgang des SM301 für weitere Funktionen genutzt werden. In diesem Beispiel muss bei geöffneter Schutztür mit sicher begrenzter Geschwindigkeit gefahren werden. Wird der Taster für die Öffnung der Zuhaltung betätigt, wird (wenn die aktuelle Drehzahl kleiner als C00019 ist) die Zuhaltung für 2s geöffnet. In dieser Zeit muss die Tür geöffnet werden. Beide Achsen sind in demselben Gefahrenbereich installiert. Ein aufgetretener Fehler kann, nach Beseitigung des Fehlers, über den Eingang Error Reset (AIE) zurückgesetzt werden. Datum: Seite 5/15

6 2.3 Aktionen im Funktionsblockverschaltung im 9400 (Ausschnitt) Parametrierung des FBs L_TbTransition1: steigende Flanke 2,000s Erforderliche Umparametrierungen des 9400 Achse 1 Codestelle Einzustellender Wert Kommentar C00019 applikationsabhängig Schwelle Stillstandserkennung (unterhalb dieser Schwelle darf die Schutztür entriegelt werden) C00105 applikationsabhängig, Wert mit Stoppzeit im SM301 abstimmen QSP-Zeit Datum: Seite 6/15

7 Allgemein Wert Einheit Modul-ID Safety Adresse Gebersystem Strichzahl Sin-Cos-Encoder x x Sin-Cos-Encoder x SD-In1 SD-In1 Sensortyp Aktiver Sensor SD-In1 Sensorfunktion Not-Halt SD-In1 Freie Zuordnung - SD-In1 Diskrepanzzeit x ms SD-In1 Eingangsverzögerung 0 ms SD-In2 SD-In2 Sensortyp Aktiver Sensor SD-In2 Sensorfunktion Not-Halt SD-In2 Freie Zuordnung - SD-In2 Diskrepanzzeit x ms SD-In2 Eingangsverzögerung x ms SD-In3 SD-In3 Sensortyp Aktiver Sensor SD-In3 Sensorfunktion Freie Zuordnung SD-In3 Freie Zuordnung keine Funktion SD-In3 Diskrepanzzeit 10 ms SD-In3 Eingangsverzögerung 0 ms SD-In4 SD-In4 Sensortyp Aktiver Sensor SD-In4 Sensorfunktion Freie Zuordnung SD-In4 Freie Zuordnung SLS1 SD-In4 Diskrepanzzeit x ms SD-In4 Eingangsverzögerung x ms Datum: Seite 7/15

8 Allgemein Wert Einheit SD-Out1 SD-Out1 Schaltbedingung: STO aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SS1 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SS2 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SLS1 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: ES aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: OMS Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SOS überwacht Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SLS1 überwacht Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SSE aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SD-In1 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SD-In2 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SD-In3 aktiv Positive Logik SD-Out1 Schaltbedingung: SD-In4 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: Fehler aktiv Negative Logik SD-Out1 Logikfunktion UND Sicherer Stopp SSE: Not-Stopp-Funktion SS1 Wiederanlauf - STO, SS1 Automatischer Wiederanlauf Wiederanlauf - SS2, SOS - SS1, SS2: Stoppzeit x ms SOS: Toleranzfenster (n=0) - min -1 Sichere Geschwindigkeit SMS: Max. Geschwindigkeit Nmax - min -1 SMS: Reaktion (n>nmax) - SLS1: Begrenzte Geschw. Nlim1 x min -1 SLS1: Bremszeit Nlim1 x ms SLS1: Reaktion (n>nlim1) x SLS, SMS: Max. Reaktionszeit x ms Betriebsartenwahl Sicherheitsbus Allgemein Datum: Seite 8/15

9 2.3.3 Erforderliche Umparametrierungen des 9400 Achse 2 Allgemein Wert Einheit Modul-ID x Safety Adresse x Gebersystem Sin-Cos-Encoder Strichzahl Sin-Cos-Encoder x SD-In1 SD-In1 Sensortyp Passiver Sensor SD-In1 Sensorfunktion Not-Halt SD-In1 Freie Zuordnung - SD-In1 Diskrepanzzeit x ms SD-In1 Eingangsverzögerung 0 ms SD-In2 SD-In2 Sensortyp Aktiver Sensor SD-In2 Sensorfunktion Not-Halt SD-In2 Freie Zuordnung - SD-In2 Diskrepanzzeit x ms SD-In2 Eingangsverzögerung x ms SD-In3 SD-In3 Sensortyp Passiver Sensor SD-In3 Sensorfunktion Freie Zuordnung SD-In3 Freie Zuordnung keine Funktion SD-In3 Diskrepanzzeit 100 ms SD-In3 Eingangsverzögerung x ms SD-In4 SD-In4 Sensortyp Passiver Sensor SD-In4 Sensorfunktion Freie Zuordnung SD-In4 Freie Zuordnung SLS1 SD-In4 Diskrepanzzeit x ms SD-In4 Eingangsverzögerung x ms Datum: Seite 9/15

10 Allgemein Wert Einheit D-Out1 SD-Out1 Schaltbedingung: STO aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SS1 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SS2 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SLS1 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: ES aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: OMS Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SOS überwacht Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SLS1 überwacht Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SSE aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SD-In1 aktiv Positive Logik SD-Out1 Schaltbedingung: SD-In2 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SD-In3 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: SD-In4 aktiv Nicht ausgewertet SD-Out1 Schaltbedingung: Fehler aktiv Negative Logik SD-Out1 Logikfunktion UND Sicherer Stopp SSE: Not-Stopp-Funktion SS1 Wiederanlauf - STO, SS1 Automatischer Wiederanlauf Wiederanlauf - SS2, SOS - SS1, SS2: Stoppzeit x ms SOS: Toleranzfenster (n=0) - min -1 Sichere Geschwindigkeit SMS: Max. Geschwindigkeit Nmax - min -1 SMS: Reaktion (n>nmax) - SLS1: Begrenzte Geschw. Nlim1 x min -1 SLS1: Bremszeit Nlim1 x ms SLS1: Reaktion (n>nlim1) x SLS, SMS: Max. Reaktionszeit x ms Betriebsartenwahl Sicherheitsbus Allgemein Parameter, die für dieses Applikationsbeispiel nicht relevant sind, sind mit - gekennzeichnet. Parameter, die applikationsabhängig eingestellt werden müssen, sind mit x gekennzeichnet. Datum: Seite 10/15

11 Die Parametrierung des sicheren Ausgangs mit negativer Logik bedeutet, dass der Ausgang ausgeschaltet wird, wenn die Bedingung (Fehler aktiv) wahr ist. Wird ein Sicherheitsbus verwendet, muss das Bit für den sicheren Ausgang gesperrt werden. Die oben dargestellte Ansicht der sicheren Parametrierung zeigt die Version des ersten unterstützten Software-Standes. Datum: Seite 11/15

12 2.4 Sicherheitstechnische Kenngrößen Sicherheitsfunktion: X2 für Achsen 1 und 2 (SS1) Baugruppe / Wert Wert Referenz 1) PFH d [1/Stunde] Externe SPS Herstellerangabe Unbekannt SM301 Kat. 3 / PL e Herstellerangabe 8,50 * SM301 Kat. 3 / PL e Herstellerangabe 8,50 * Sonstige Komponenten Herstellerangabe Unbekannt Sicherheitsfunktion: X2 für Achsen 1 und 2 Unbekannt 1) EN , wenn nicht anders angegeben Kat.? PL? Sicherheitsfunktion: Not-Halt / Gesamt-Not-Halt Achsen 1 und 2 (SS1) Baugruppe / Wert Wert Referenz 1) PFH d [1/Stunde] (Gesamt-)Not-Halt Annahme : Es wird Not-Halt oder Gesamt-Not-Haltbetätigt, deshalb nur ein Taster bei Berechnung berücksichtigt 9,06 * B10 d - Wert Tabelle C.1 Annahmen zur Nutzung Betriebszeit [Tage / Jahr] Betriebszeit [Stunden / Tag] t Zyklus [Stunden] Kapitel C.4.2 MTTF d-wert [Jahr] 3000 (Begrenzung auf 2500) Kapitel C.4.2 DC avg 99%, Hoch (Direkte Überwachung) Tabelle E.1 Architektur Kategorie 4 (für Berechnung) Kapitel 6.2.7, Anmerkung 2 PFH d [1/Stunde] 9,06 * Tabelle K.1, Erweiterung auf 2500 Jahre SM301, Achse 1 Kat. 3 / PL e Herstellerangabe 8,50 * SM301, Achse 2 Kat. 3 / PL e Herstellerangabe 8,50 * Drehzahlgeber IG V-V3, Achse1 Kat. 4 / PL e Herstellerangabe 2,41 * 10-9 Drehzahlgeber IG V-V3, Achse2 Kat. 4 / PL e Herstellerangabe 2,41 * 10-9 Sicherheitsfunktion: Not-Halt / Gesamt-Not-Halt Achsen 1 und 2 (SS1) 7,43 * ) EN , wenn nicht anders angegeben Kat. 3 PL e Datum: Seite 12/15

13 2.4.3 Sicherheitsfunktion: Sicher begrenzte Geschwindigkeit Achsen 1 und 2 (SLS) Baugruppe / Wert Wert Referenz 1) PFH d [1/Stunde] Türverriegelung 3,83 * 10-9 B10 d - Wert Annahmen zur Nutzung Betriebszeit [Tage / Jahr] Betriebszeit [Stunden / Tag] t Zyklus [Sekunden] Im Datenblatt ist nur die mechanische Lebensdauer angegeben. Im Anhang D2.5 des BGIA-Reports 2/2008 ist beschrieben, dass bei geringer elektrischer Last (<20% des Bemessungswertes) die mechanische anstatt der elektrischen Lebensdauer zur Ermittlung des PL herangezogen werden kann BGIA Report 2/2008 Kapitel D2.5 Kapitel C.4.2 MTTF d-wert [Jahr] 600 Kapitel C.4.2 DC avg 99%, Hoch (Direkte Überwachung) Tabelle E.1 Architektur Kategorie 4 (für Berechnung) Kapitel 6.2.7, Anmerkung 2 PFH d [1/Stunde] 3,83 * 10-9 Tabelle K.1, Erweiterung auf 2500 Jahre SM301, Achse 1 Kat. 3 / PL e Herstellerangabe 8,50 * SM301, Achse 2 Kat. 3 / PL e Herstellerangabe 8,50 * Drehzahlgeber IG V-V3, Achse1 Kat. 4 / PL e Herstellerangabe 2,41 * 10-9 Drehzahlgeber IG V-V3, Achse2 Kat. 4 / PL e Herstellerangabe 2,41 * 10-9 Sicherheitsfunktion: Sicher begrenzte Geschwindigkeit Achsen 1 und 2 1,04 * ) EN , wenn nicht anders angegeben Kat. 3 PL e Datum: Seite 13/15

14 2.4.4 Sicherheitsfunktion: Rückmeldung Antriebe Fehlerfrei (X1) Baugruppe / Wert Wert Referenz 1) PFH d [1/Stunde] Hilfsrelais K1,K2 4,29 * 10-8 B10 d - Wert Annahmen zur Nutzung Betriebszeit [Tage / Jahr] Betriebszeit [Stunden / Tag] t Zyklus [Stunden] Wago , Gebrauchskategorie DC 13 mit I = 3A Hersteller Kapitel C.4.2 MTTF d-wert [Jahr] 5400 (Begrenzung auf 100) Kapitel C.4.2 DC avg 99%, Hoch (Direkte Überwachung) Tabelle E.1 Architektur Kategorie 3 (für Berechnung) Kapitel 6.2.7, Anmerkung 2 PFH d [1/Stunde] 4,29 * 10-8 Tabelle K.1 SM301, Achse 1 Kat. 3 / PL e Herstellerangabe 8,50 * SM301, Achse 2 Kat. 3 / PL e Herstellerangabe 8,50 * Sicherheitsfunktion: Rückmeldung Antriebe Fehlerfrei (X1) 4,46 * ) EN , wenn nicht anders angegeben Kat. 3 PL e 3 Gültigkeit des Applikationsbeispiels Baugruppe Typenbezeichnung ab Hardwarestand ab Softwarestand SM301 E94AYAE VA 1.01 Servo Drives 9400 E94AxHExxxx VA 1.49 Es ist durch den Anwender sicherzustellen, dass die aktuellste Version des Applikationsbeispiels verwendet wird. Die aktuelle Version eines Applikationsbeispiels steht in der Application Knowledge Base ( zum Download bereit. Datum: Seite 14/15

15 4 Sicherheitshinweis / Haftungsausschluss Die Drive-based Safety Applikations- und Parametrierhinweise sind Beispiele für mögliche Teilfunktionen in Maschinen. Die Angabe des T10 d -Wertes gemäß DIN EN ISO , Anhang C.4.2 erfolgt nur bei Vorliegen eines B10 d Wertes und bei einer Betriebszeit von weniger als 20 Jahren. Die Inbetriebnahme ist solange untersagt, bis festgestellt wurde, dass die Maschine den Bestimmungen der relevanten EG-Richtlinien / nationalen Gesetze entspricht. Die Sicherheitshinweise der technischen Dokumentationen sind zu beachten. Die Nutzung der Beispiele entbindet den Anwender nicht von einer sorgfältigen Projektierung. Für mögliche Schäden und Folgeschäden übernimmt Lenze keine Haftung. Copyright 2015 Lenze Automation GmbH Datum: Seite 15/15