Funktion Inverter Enable

Funktionsbeschreibung

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).

Bei den E/F-Varianten von Lexium 62 besteht darüber hinaus die Möglichkeit, erweiterte Sicherheitsfunktionen wie Safely Limited Speed (SLS) (Sicher begrenzte Geschwindigkeit) in Verbindung mit dem Safety Logic Controller TM5CSLC•00FS und der zugehörigen Software EcoStruxure Machine Expert - Safety zu realisieren.

Funktionsumfang (designierte Sicherheitsfunktion)

Die Lexium 62 Servo 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 SIL 3 bzw. PL e entwickelt. Zu diesem Zweck muss eine Zweikanalverbindung vorhanden sein. Daher besitzen die Gerätevarianten C/D/G den zusätzlichen Anschluss CN11.

Die Fähigkeit, SIL 3 / PL e / / 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 bereitgestellt (weitere Informationen finden Sie unter Anwendungsvorschlag - Varianten C/D/G 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).

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

• Nach Betätigung der Not-Aus-Einrichtung wird der Antrieb geregelt abgebremst.

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

• Im Bremswiderstand wird die vom Motor zurückgespeiste Energie in Wärme umgewandelt.

• Der Leistungsschalter K1 und/oder das Inverter Enable-Signal müssen so lange eingeschaltet bleiben, bis der Antrieb steht.

• Spätestens nach der üblichen Bremszeit erfolgt eine Abschaltung des Inverter Enable-Signals durch die verzögerten Kontakte von K3.

• Danach befindet sich der Antrieb im vorgegebenen sicheren Halt.

Blockschaltbild für Inverter Enable

1 Dreiphasig (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.

Betriebsart

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. Daher können die PWM-Signale dann nicht die Endstufe ansteuern, sodass ein Anlaufen der Antriebe sicherer 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 Logic Motion Controller anfordern. Das gesteuerte Stillsetzen durch den Logic Motion Controller ist weder sicherheitsrelevant noch wird es überwacht und verhält sich bei Stromausfall oder Erkennung eines Fehlers nicht gemäß den 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 Inverter Enable-Funktion, 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.

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 eine entsprechende Meldung an den Safety Logic Controller (SLC) und den Logic Motion Controller (LMC) über den Sercos-Bus gesendet. Im Anschluss daran steuert der Logic Motion Controller 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 in erster Linie zur Realisierung erweiterter Sicherheitsfunktionen entwickelt. Sie sind mit einem Hardwareeingang für den Inverter Enable 2-Kanal am Anschluss CN11 ausgestattet. Bei den Varianten C/D/G unterstützt der Anschluss CN6 ebenfalls den Inverter Enable 1-Kanal. Bei den Lexium 62-Varianten E/F darf allerdings nur die Inverter Enable 2-Kanalfunktion verwendet werden. Das Gerät muss nach wie vor mithilfe der Software konfiguriert und parametriert werden. Wenn die Funktion Safe Torque Off (STO) festverdrahtet ist, kann sie über die Inverter Enable-Eingänge IEA/IEB oder den Sercos-Bus ausgelöst werden. Das Lexium 62 Drive System-Sicherheitsmodul kann so konfiguriert werden, dass der Hardwareeingang ignoriert wird. 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. Bei der Standardkonfiguration wird der Hardwareeingang berücksichtigt.

Erweiterte Sicherheitsfunktionen - Sicherer Zustand

Gültigkeit des Sicherheitsnachweises

Zusätzliche Informationen erhalten Sie bei Ihrem Schneider Electric-Ansprechpartner.

Schnittstelle und Ansteuerung