Funktion Inverter Enable

Beschreibung der Funktion

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

Die Funktion Inverter Enable gilt für folgende Komponenten:

oSingle Drive

oDouble Drive

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).

Bei den E/F-Varianten des Lexium 62 besteht darüber hinaus die Möglichkeit, erweiterte Sicherheitsfunktionen wie SLS (Safely Limited Speed - Sicher begrenzte Geschwindigkeit) in Verbindung mit dem Safety Logic Controller SLC100/200 FS und der zugehörigen Software EcoStruxure Machine Expert - Safety zu realisieren.

Funktionsumfang (designierte Sicherheitsfunktion)

Die Lexium 62 Cabinet Drives sind in den  Inverter Enable-Zweikanalvarianten C/D/G verfügbar. Die Varianten C/D/G wurden für die Ausführung der Funktion Inverter Enable nach PL e bzw. SIL 3 entwickelt. Zu diesem Zweck muss eine Zweikanalverbindung vorhanden sein. Daher besitzen die Gerätevarianten C/D/G den zusätzlichen Anschluss CN11.

Die Fähigkeit, PL e / SIL 3 / Kategorie 4 zu erreichen, ist auf 100 Achsen pro Sicherheitsfunktion beschränkt.

Die Varianten C/D/G können einkanalig angeschlossen werden. Der zweite Kontakt wird in diesem Fall gebrückt. Zu diesem Zweck wird eine separate Anwendung vorgeschlagen (weitere Informationen finden Sie unter Anwendungsvorschlag - Varianten C/D 1-kanalig mit Überbrückung).

Die zweikanaligen Varianten C/D/G können unter verschiedenen Bedingungen angeschlossen werden, in denen gegebenenfalls gewisse Fehlerausschlüsse möglich sind. Sind diese Fehleraus­schlüsse nicht möglich, dann sind zusätzliche Maßnahmen notwendig (Testpulse oder Diagnose).

Daraus ergeben sich folgende weitere Anwendungsvorschläge für die reine zweikanalige Anwendung:

oAnwendungsvorschlag – Varianten C/D/G 2-kanalig mit geschützter Leitungsverlegung

oAnwendungsvorschlag – Varianten C/D/G 2-kanalig mit Testpulsen

oAnwendungsvorschlag – Varianten C/D/G 2-kanalig mit externer, nicht sicherheitsbezogener Diagnose

Aufgrund der Tatsache, dass die Varianten C/D/G ein- oder zweikanalig angeschlossen werden können, ergibt sich schließlich die Kombination beider Möglichkeiten in einer Anwendung. Um diese Anwendung auf ihren ordnungsgemäßen Anschluss hin zu überprüfen, wird ein Testverfahren zur Verfügung gestellt.

Funktionsprinzip

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 K1 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 von K3.

oDanach befindet sich der Antrieb im vorgegebenen sicheren Halt.

Blockschaltbild für Inverter Enable

 

1   Phase 3 (AC)

2   Netzschütz K1

3   IP54 mindestens (Schaltschrank)

4   Teil der Sicherheitsfunktion

5   Spannungsversorgung des Lexium 62 Drive System (nicht Teil der Sicherheitsfunktion)

6   Sicherheitsschaltvorrichtung K3

7   Not-Aus-Taster

Sicherer Zustand

Inverter Enable ist gemäß IEC 61800-5-2 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.

In Umständen, bei denen äußere Einflüsse vorhanden sind, hängt die Zeit, bis der Motor ausgetrudelt ist, von den physikalischen Eigenschaften der verwendeten Komponenten ab (wie zum Beispiel Gewicht, Drehmoment, Reibung usw.); außerdem können zusätzliche Maßnahmen wie mechanische Bremsen erforderlich sein, um das Auftreten einer Gefährdung zu verhindern. 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. Dies 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 IEA bzw. IEB konstant 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.

Erweiterte Sicherheitsfunktionen - Funktionsprinzip

Das Sicherheitskonzept basiert auf der allgemeinen Voraussetzung, dass die erforderliche sicherheitsgestützte Verfahrbewegung von der Steuerung und dem Antrieb ausgeführt wird. Das Sicherheitssystem überwacht die ordnungsgemäße Ausführung der Bewegung und initiiert bei Nichtkonformität den Wechsel in einen angemessenen Fallback-Modus (z. B. den definierten sicheren Zustand).

Nachfolgend ein Beispiel für die Sicherheitsfunktion SLS (Safe Limited Speed):

  Ein Lichtgitter ist mit einem digitalen Sicherheitseingang verbunden. Sobald eine Person in den geschützten Bereich eindringt und das Lichtgitter durchschreitet, wird die entsprechende Meldung an den Safety Logic Controller (SLC) und den PacDrive LMC (Logic Motion Controller) über den Sercos-Bus gesendet. Im Anschluss daran steuert der PacDrive LMC die Verfahrbe­wegung entsprechend, beispielsweise durch Reduzierung der Geschwindigkeit und verlangsamte Weiterbewegung. Nach einer einstellbaren Verzögerung wird diese Bewegung mit begrenzter Geschwindigkeit von den Lexium 62-Varianten E/F überwacht. Bei Überschreitung eines anpassbaren Schwellenwerts (z. B. hohe Drehzahl) erfolgt der Übergang in den erforderlichen Fallback-Modus, z. B. den sicheren Zustand.

Anwendung der Sicherheitsfunktion SLS:

 

 

Erweiterte Sicherheitsfunktionen - Inverter Enable über einen Hardwareeingang

Die Lexium 62-Varianten E/F wurden vorrangig zur Realisierung der erweiterten Sicherheitsfunk­tionen entwickelt. Sie sind dennoch mit dem üblichen Hardwareeingang für Inverter Enable ausgestattet, über den die Varianten C/D/G verfügen. Auch wenn nur der Eingang verwendet wird, muss das Gerät mithilfe der Software konfiguriert und parametriert werden. Wenn die Funktion Safe Torque Off (STO) festverdrahtet ist, kann sie über diesen Eingang oder den Sercos-Bus ausgelöst werden. Das Sicherheitsoptionsmodul für den Lexium 62 ILM kann so konfiguriert werden, dass es den Hardwareeingang ignoriert. In diesem Fall kann die STO-Funktion nur auf Anforderung über den Sercos-Bus aktiviert werden. Wird der Hardwareeingang nicht ignoriert, dann werden beide Anforderungen (Hardwareeingang und Sercos-Bus) geprüft und die STO-Funktion wird ausgelöst, sobald eine oder beide Anforderungen aktiv sind. In der Standardkonfi­guration wird der Hardwareeingang nicht ignoriert.

Erweiterte Sicherheitsfunktionen - Sicherer Zustand

Der für das Gerät definierte sichere Zustand zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

oDer Antrieb ist momentenfrei in Übereinstimmung mit Safe Torque Off (STO) (Sicher abgeschaltetes Moment) nach IEC 61800-5-2.

oÜber den Sercos-Bus erfolgt keine sicherheitsbezogene Kommunikation durch den Antrieb.

Dieser Zustand wird bei Erkennung von Fehlern automatisch angenommen.

Gültigkeit des Sicherheitsnachweises

Der Sicherheitsnachweis für die Funktion Inverter Enable des Lexium 62 Drive System wird in den unter Sicherheitsnormen genannten Normen identifiziert und definiert. Der Sicherheitsnachweis für die Lexium 62 Drive System Inverter Enable-Funktion gilt für folgende Hardwarecodes, die Sie dem entsprechenden Softwareobjekt in EcoStruxure Machine Expert (EcoStruxure Machine Expert – Programmierhandbuch) entnehmen können:

Advanced Antriebe

Antriebe mit integrierter Sicherheit

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

Schnittstelle und Ansteuerung

Die Funktion Inverter Enable wird über die Schaltschwellenwerte des Inverter Enable-Eingangs (IEA für Achse A und IEB für Achse B) angesteuert.

oMax. Aus-Zeit: 500 μs bei U_IEX > 20 V und dynamischer Ansteuerung

oMax. Testpulssignal: 1 Hz

oSTO aktiv: -3 V ≤ U_IEX ≤ 5 V

oEndstufe aktiv: 15 V ≤ U_IEX ≤ 30 V

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