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Komplettlösung für automatisierte Systeme

Dezentrale Geschwindigkeits- und Stillstandsüberwachungen bis SIL3/PLe
Komplettlösung für automatisierte Systeme

Basis der Safety-Lösung von Pepperl+Fuchs sind Sinus/Cosinus-Drehgeber mit zertifizierter funktionaler Sicherheit. Deshalb genügt pro Achse jeweils ein einziger dieser Safety-Drehgeber, um zusammen mit dem kompakten Auswertegerät alle Sicherheitsanforderungen bis SIL3 respektive PLe zu erfüllen. Redundante Technik ist ebenso überflüssig wie eine zusätzliche fehlersichere SPS oder Sicherheits-Relais. Der neuentwickelte Geschwindigkeitswächter realisiert die Funktionen sicherer Stillstand, sichere Geschwindigkeit und sichere Drehrichtung − als dezentrale Komplettlösung unter Beibehaltung konventioneller Antriebstechnik.

Rudolf Huber ist Business Development Manager Safety im Geschäftsbereich Fabrikautomation bei der Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim www.pepperl-fuchs.de

Mit steigendem Automatisierungsgrad im Maschinen- und Anlagenbau wachsen auch die Anforderungen an Sicherheitsfunktionalitäten, die dem Schutz der Gesundheit von Personen, Umwelt und Gütern dienen. Umfassend formuliert werden diese Sicherheitsanforderungen in der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Sie regelt ein einheitliches Schutzniveau innerhalb des europäischen Wirtschaftsraumes (EWR) sowie der Schweiz und der Türkei. Danach müssen Maschinen und Anlagen einem entsprechenden Sicherheitslevel durch Nachweis der Konformität über den Safety Integrity Level (SIL) oder Performance Level (PL) gerecht werden.
Um die dem jeweiligen Gefährdungspoten-zial entsprechend geforderten Sicherheitsfunktionen zu gewährleisten, werden Gefahrstellen durch Sicherheitskreise geschützt, die aus mechanischen Schutzvorrichtungen, Sensoren, Steuerungselementen und Aktoren bestehen. In der Praxis bedeutet dies oft zahlreiche mechanische Schutzvorrichtungen und großflächige Schutzräume. Im Einrichtbetrieb sowie bei Wartungs- oder Umrüstarbeiten müssen Anlagen oder zumindest Teile davon stillgeschaltet, sprich die Produktion muss gestoppt werden. Die Folge daraus sind ein enormer Aufwand beim Wiederanlauf, Referenzieren, etc.
Eine weit einfacher zu integrierende und weniger anfällige Sicherheitslösung stellen die neuentwickelten dezentralen Geschwindigkeitswächter von Pepperl+Fuchs-Drehgeber dar. Sie realisieren alle notwendigen Sicherheitsfunktionen auch unter Beibehaltung vorhandener konventioneller Antriebs- und Steuerungstechnik. Die Installation redundanter Technik nach althergebrachten Konzepten ist überflüssig wie eine zusätzliche fehlersichere SPS oder weitere Sicherheits-Relais usw.
Drehgeber statt mechanischer Lösung
Das modulare System zur Geschwindigkeits- und Stillstandsüberwachung von Maschinen und automatisierten Anlagen besteht im Grundaufbau aus einer kompakten Auswerteeinheit mit Sicherheitssteuerung und Drehzahlwächter-Modul sowie einem sicheren Sinus/Cosinus-Drehgeber. Der hochauflösende Sensor liefert 1024 Inkremente pro Umdrehung. Zum Anschluss des Gebers an die Auswerteeinheit dient ein hochwertiger Mini-IO-Industriestecker mit Verriegelung und doppelter Kontaktierung. Dieser stellt auch nach längerer Betriebsdauer noch eine sichere Verbindung zwischen Geber und Auswertegerät her – auch bei Anlagen mit starken Vibrationen.
Eine Besonderheit unter den Drehgebern ist auch ein spezieller ASIC, der zur Signalkonditionierung dient und gleichzeitig für die integrierte Eigendiagnosefähigkeit verantwortlich ist. Die Eigendiagnosefähigkeit ist auch der Grund dafür, dass zum Aufbau der Sicherheitsfunktionen an einer Achse kein zweiter Drehgeber, wie sonst üblich, notwendig ist. Es werden die Plausibilität der Gebersignale der beiden um 90° versetzten Spulen sowie die Versorgungsspannung, die Temperatur, die LED-Ansteuerung und die Prüfsumme der Kalibrierdaten überwacht.
Modulares Bundle
Zur Komplettlösung für Geschwindigkeits- und Stillstandsüberwachungen wird ein Safety-Drehgeber mit einer neuen modularen Auswerteeinheit verbunden. Damit stehen über zwei (vier) sichere elektronische Ausgänge die Funktionen „sicherer Stillstand“ und „sichere Geschwindigkeit“ zur Verfügung. Gleichzeitig wird die Drehrichtung sicher überwacht. Wird eine der Bedingungen verletzt, beispielsweise die zulässige Geschwindigkeit überschritten, sorgt das System sofort für entsprechende Gegenmaßnahmen, wie etwa „Not-Halt“. Ergänzend ist optional die Überwachung von Beschleunigungen und Bremsrampen integrierbar. So lässt sich etwa über die aktuell anliegende Geschwindigkeits sowie einer vorgegebenen Bremsrampe ein aktuell notwendiger Mindestbremsweg ermitteln. Darüber hinaus sind weitere Sicherheitsfunktionen wie Stoppkategorie 0 und 1, Zweihandbedienung, Türverriegelung, Schützkontrolle und Wiederanlaufsperre parametrierbar.
Erweiterbar bis 40 Achsen
In ihrer Basisausführung verfügt eine Auswerteeinheit über eine Sicherheitssteuerung und ein Drehzahlwächter-Modul für den Anschluss von zwei Safety-Drehgebern. Folglich können damit bereits zwei Achsen überwacht werden. Des Weiteren erlauben vier (acht) weitere Eingänge den Anschluss zusätzlicher Standard- oder Safety-Peripherie. Über acht frei konfigurierbare Meldeausgänge kann der Status der Sicherheitskreise an eine übergeordnete Steuerung weitergeleitet werden. Hierzu ist dank integrierter AS-i-Schnittstelle auch die Vernetzung über Gateway mit einem übergeordneten Feldbus, wie Profinet, Profbus-DP usw. möglich.
Zum weiteren Ausbau für mehr Achsen wird einfach die Auswerteeinheit mit einer entsprechenden Anzahl Drehzahlwächter-Module und je einem Safety-Drehgeber erweitert. So sind dezentrale Lösungen mit bis zu 40 Achsen realisierbar. Die Geschwindigkeitswächter ermöglichen flexible Lösungen von Sicherheitsfunktionen und sparen zahlreiche mechanische Schutzvorrichtungen.
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