Funktion Inverter Enable

Beschreibung der Funktion

Mit der Funktion Inverter Enable (IE) können Sie das sichere Stillsetzen von Antrieben realisieren.

Im Sinne der relevanten Normen lassen sich so die Anforderungen der Stopp-Kategorie 0 (Safe Torque Off, STO) bzw. der Stopp-Kategorie 1 Safe Stop 1, SS1) erfüllen. Beide Kategorien enden in einem momentenfreien Motor, wobei die SS1 diesen Zustand nach einer zu wählenden Zeit einnimmt. Als Ergebnis der Gefährdungs- und Risikoanalyse kann es notwendig sein, eine zusätzliche Bremse als Sicherheitsfunktion zu wählen (z. B. bei hängenden Lasten).

Funktionsumfang (designierte Sicherheitsfunktion)

Die nachfolgende Schaltung ist ein Beschaltungsvorschlag für das Lexium 52-System. In den Beschaltungsvorschlägen wird die Sicherheitsfunktion „Safe Torque OFF, STO“ über das Abschalten der Auslösesignale in der Endstufe realisiert. Diese übertragen die PWM-Signale in der Endstufe (Impulsmustersperre) mit dem Signal „InverterEnable“.

Funktionsprinzip

Die Sicherheitsfunktion Inverter Enable wird über 2 redundante Eingänge ausgelöst. Um die Zweikanaligkeit zu erhalten, müssen beide Eingänge getrennt voneinander geschaltet werden. Der Schaltvorgang muss für beide Eingänge gleichzeitig erfolgen (Zeitversatz < 1 s). Die Endstufe wird deaktiviert. Der Motor kann kein Drehmoment mehr erzeugen. Wenn nur einer der beiden Eingänge abgeschaltet wird oder der Zeitversatz zu groß ist, wird die Endstufe deaktiviert und eine Fehlermeldung ausgegeben.

oNach Betätigung der Not-Aus-Einrichtung wird der Antrieb geregelt abgebremst.

oBei diesem Vorgang steigt die Spannung des Zwischenkreises an, bis der Bremswiderstand eingeschaltet wird.

oIm Bremswiderstand wird die vom Motor zurückgespeiste Energie in Wärme umgewandelt.

oDer Leistungsschalter und/oder das Inverter Enable-Signal müssen so lange eingeschaltet bleiben, bis der Antrieb steht.

oSpätestens nach der üblichen Bremszeit erfolgt eine Abschaltung des Inverter Enable-Signals durch die verzögerten Kontakte des Sicherheitsbausteins PREVENTA XPS-AV.

oDanach befindet sich der Antrieb im vorgegebenen sicheren Halt.

Beispiel Stopp-Kategorie 1 mit externem NOT-HALT-Sicherheitsbaustein Preventa XPS-AV

 

 

Sicherer Zustand

Inverter Enable ist gemäß IEC 61800-5-2:2007 identisch mit „Safe Torque Off (STO)“. Der Übergang in den momentenfreien Zustand erfolgt automatisch, sobald Fehler erkannt werden. Aus diesem Grund handelt es sich um den sicheren Zustand des Antriebs.

Funktionsprinzip

Die Sicherheitsbeschaltung mit InverterEnable wurde entwickelt, um den Verschleiß des Netzschützes zu mindern. Bei Betätigung des Halt- bzw. Not-Halt-Tasters wird das Netzschütz nicht abgeschaltet. Der sichere Zustand wird durch Entfernen des „InverterEnable“ für den Optokoppler in der Endstufe erreicht. Die PWM-Signale können dann nicht die Endstufe ansteuern, sodass ein Anlaufen der Antriebe sicher verhindert wird (Impulsmustersperre).

Mit der Inverter Enable-Funktion können Sie die Steuerungsfunktion „Stillsetzen im Notfall“ (EN 60204-1) für die Stopp-Kategorien 0 und 1 implementieren. Verwenden Sie eine angemessene externe Sicherheitsbeschaltung, um gemäß der Maschinenrichtlinie einen unbeabsichtigten Neustart des Antriebs nach einem Halt zu verhindern.

Stopp-Kategorie 0

In der Stopp-Kategorie 0 (Safe Torque Off, STO) läuft der Antrieb bis zum Stillstand aus (vorausgesetzt, es kommen keine gegenteiligen externen Kräfte zur Anwendung). Die Sicherheits­funktion STO dient der Verhinderung eines unbeabsichtigten Anlaufs, nicht dem Halt eines Motors und entspricht deshalb einem ungeregelten Stillsetzen gemäß IEC 60204-1.

Beim Einwirken externer Kräfte ist die Auslaufzeit von den physikalischen Eigenschaften der verwendeten Bauteile abhängig (Gewicht, Drehmoment, Reibung usw.). Unter Umständen sind zusätzliche Vorkehrungen wie mechanische Bremsen erforderlich, um mögliche Gefahren zu verweiden. Mit anderen Worten: Wenn eine Gefahr für Personal oder Material gegeben ist, müssen entsprechende Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden (siehe Gefährdungs- und Risikoanalse).

Stopp-Kategorie 1

Für die Stopp-Kategorie 1 (Safe Stop 1, SS1) können Sie ein gesteuertes Stillsetzen durch den PacDrive LMC anfordern. Das gesteuerte Stillsetzen durch den PacDrive LMC ist weder sicherheitsrelevant noch wird es überwacht und verhält sich bei Stromausfall oder Erkennung eines Fehlers nicht gemäß der Vorgaben. Die endgültige Abschaltung in den sicheren Zustand stellen Sie durch Abschalten des „Inverter Enable“-Eingangs sicher. Das ist über eine externe Sicherheitsschaltvorrichtung mit Sicherheitsverzögerung zu implementieren (siehe Anwendungsvorschlag).

Unabhängig von der Sicherheitsfunktion erkennt der Controller Fehler, die sich nicht auf die Sicherheitsfunktion auswirken, wodurch ein Anlaufen des Antriebs durch Abschalten des Netzschützes verhindert wird. Das Einschalten des Netzschützes wird durch das Schütz K2 verhindert.

Muting

Um ein Muting durchzuführen, bestimmen Sie die Reaktionszeit bei Muting für das Abschalten, d. h. ohne die Funktion Inverter Enable, in der Anwendung. Ist aufgrund der Risikobeurteilung der Maschine eine Reaktionszeit erforderlich, dann muss die globale Reaktionszeit der Maschine berücksichtigt werden. Dafür sind alle Komponenten mit Bezug auf die Sicherheitsfunktion vom Sensor bis zur Motorwelle oder der angetriebenen Mechanik zu berücksichtigen. Die festgestellte Reaktionszeit muss den Ergebnissen der Gefährdungs- und Risikoanalyse entsprechen.

Um die Funktion Inverter Enable zu deaktivieren, gehen Sie folgendermaßen vor:

Versorgen Sie den Eingang /STO_A bzw. /STO_B mit 24 VDC, um die Funktion Inverter Enable zu deaktivieren.

Die Achsen ohne Inverter Enable-Funktion werden über das Netzschütz momentenfrei und laufen aus. Weitere Informationen finden Sie unter Stopp-Kategorie 0.

Gültigkeit des Sicherheitsnachweises

Der Sicherheitsnachweis für die Funktion Inverter Enable des Lexium 52-Systems wird in den unter Sicherheitsnormen genannten Normen identifiziert und definiert. Der Sicherheitsnachweis für die Inverter Enable-Funktion des Lexium 52-Systems gilt für folgende Firmware-Versionen (FW) und Hardwarecodes, die Sie dem entsprechenden Softwareobjekt in EcoStruxure Machine Expert entnehmen können:

Bei Fragen wenden Sie sich bitte an ihren Schneider Electric-Ansprechpartner.

Schnittstelle und Ansteuerung

Die Funktion Inverter Enable wird über die Schaltschwellenwerte der Inverter Enable-Eingänge /STO_A und /STO_B angesteuert.

oSTO aktiv: -3 V ≤ U_IE ≤ 5 V

oEndstufe aktiv: 15 V ≤ U_IE ≤ 30 V

Informationen zu den technischen Kenndaten und elektrischen Anschlüssen finden Sie im Kapitel Technische Daten.