Festo Partner für langfristigen Erfolg · Festo –Partner für langfristigen Erfolg Intelligentes...

DE-VKP\Johannes Hopp TA Maschinensicherheit 2016 Entwurf Vertraulich

Festo – Partner für langfristigen Erfolg

Intelligentes Automatisieren mit elektrischer und pneumatischer Antriebstechnik:

• Produkte

• Services

• Aus- und Weiterbildung

Über Festo

Kompetenz

Portfolio

1


Zahlen und Fakten eines unabhängigen Familienunternehmens

Über 30.000 Katalogprodukte

Über 7 % vom Umsatz fließen in F&E

Dienstleistung in 176 Ländern

• 300.000 Kunden weltweit

• 2,6 Milliarden Euro Umsatz

• 18.700 Mitarbeiter

Über Festo

Kompetenz

Portfolio

2


Jede Branche erwartet Know-how in ihrer Sprache

• Kompetenz in der Automatisierung

• Zahlreiche Produktzertifizierungen nach Branchenanforderungen

• Viele reinraumtaugliche Produkte

• Branchenspezifisches Produktangebot und anwendungsoptimierte Lösungen

• Weltweites Netz von Spezialisten fürdie Vor-Ort-Betreuung

Über Festo

Kompetenz

Portfolio

Nahrungsmittel

und Getränke

Automobil und

Zulieferer

Biotechnologie

und Pharma

Flat Panel und

Solar

Wasser undAbwasser

Elektronik und

Light Assembly

6 von über 200 Branchen mit denen Festo zusammenarbeitet:

3

../../06 Anwendungen/09 Biotech-, Pharma- und Kosmetikindustrie/04 Vertriebspräsentation Biotech & Pharma.pptx

../../06 Anwendungen/09 Biotech-, Pharma- und Kosmetikindustrie/04 Vertriebspräsentation Biotech & Pharma.pptx

../../06 Anwendungen/02 Nahrungsmittel und Getränke/Vertriebspräsentation Nahrungsmittel & Getränke.pptx

../../06 Anwendungen/02 Nahrungsmittel und Getränke/Vertriebspräsentation Nahrungsmittel & Getränke.pptx

../../06 Anwendungen/01 Automobil- und Zulieferindustrie/02 Präsentationen/04 Vertriebspräsentation Automobilindustrie.pptx

../../06 Anwendungen/01 Automobil- und Zulieferindustrie/02 Präsentationen/04 Vertriebspräsentation Automobilindustrie.pptx

../../06 Anwendungen/05 Halbleiterfertigung und Elektronik/Branchen Präsentationen/Vertriebspräsentation Electronics and Assembly.pptx




../../06 Anwendungen/10 Wassertechnik/Vertriebspräsentation Wassertechnik.pptx

../../06 Anwendungen/10 Wassertechnik/Vertriebspräsentation Wassertechnik.pptx


Ein Portfolio, das individuellen Kundenanforderungen gerecht wird

Produkte

• Pneumatik• Elektrik• Sensorik• Steuerung

Services

• Engineering• Beschaffung• Montage• Betrieb

Beratung

• Consulting• Qualifizier-

ung

30.000 Katalog-

produkte, vormon-

tierte Lösungen,

Handlingsysteme

Luftqualitäts-

analyse, Logistik-

lösungen, Energy

Saving Services

Industrietraining,

berufliche Aus-

und Weiterbildung,

Teachware

Über Festo

Kompetenz

Portfolio

4


Was erwartet Sie heute

• Änderungen der DIN EN ISO 13849-1

• Risikobewertungsverfahren

• Sicherheitsfunktionen

• Pneumatisch

• Elektrisch

• Schaltungsbeispiele

• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

5


Änderungen der ISO 13849-1

Die wichtigsten Änderungen:

Begriffe, Formelzeichen und Abkürzungen

Schreibweisen PFHD, MTTFD, B10D,

Abschnitt 4 Gestaltungsaspekte und Anhang K

MTTFD Wert Begrenzung in Kat. 4 wird von 100 auf 2500 Jahre angehoben

Testhäufigkeit in Kategorie 2

Anforderungsrate von ≤ 1/100 der Testrate. Alternativ kann die Testung auch unmittelbar bei der Anforderung erfolgen, wenn die Gesamtzeit zum Erkennen des Ausfalls und zur Überführung der Maschine in einen sicheren Zustand kürzer ist als die Zeit zum Erreichen der Gefährdung.

6

Quelle: IFA, www.dguv.de/ifa



Neues vereinfachtes Verfahren für den Ausgangsteil des SRP/CS (Energieübertragungselemente)

zur Bestimmung von PL und PFHD ohne MTTFD. Nur in bestimmten Fällen anwendbar.

Das neue Verfahren zur Bestimmung von PL und PFHD ist nur in besonderen Fällen anwendbar, und zwar:

• für den Ausgangsteil des SRP/CS und

• wenn für mechanische, hydraulische oder pneumatische Bauteile keine anwendungs-spezifischen Zuverlässigkeitsdaten (MTTFD, Ausfallrate, B10D o. Ä.) verfügbar sind.

Zusatzbedingungen:

• in Kategorie 1: Verwendung bewährter Bauteile und bewährter Sicherheitsprinzipien (wie bisher)

• in Kategorie 2: MTTFD des Testkanals beträgt mindestens 10 Jahre

• in Kategorie 2, 3 und 4: Verwendung bewährter oder betriebsbewährter Bauteile, Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien. Bei Kategorie 2 gilt dies nach der Norm auch für den Testkanal.

• in Kategorie 2 und 3: ausreichende Maßnahmen gegen CCF und für jedes Bauteil DC mindestens „niedrig“

• in Kategorie 4: ausreichende Maßnahmen gegen CCF und für jedes Bauteil DC „hoch“

7




Umgang mit Anforderungen an SRESW (Sicherheitsbezogene Embedded Software) bei Verwendung

von Standardkomponenten

In Änderung 1 wird für solche Standardkomponenten nun der Verzicht auf den Nachweis der SRESW-Anforderungen erlaubt unter folgenden Bedingungen:

• das SRP/CS ist auf PL a oder PL b begrenzt und verwendet Kategorie B, 2 oder 3;

• das SRP/CS ist auf PL c oder PL d begrenzt und darf mehrere Bauteile für zwei Kanäle in Kategorie 2 oder 3 verwenden. Die Bauteile dieser beiden Kanäle verwenden diversitäre Technologien. Die geforderten diversitären Technologien in beiden Kanälen führen dazu, dass die Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls des SRP/CS durch einen Fehler in der SRESW stark verringert wird.

8




Sicherheitsfunktionen

Hier wurde ein Hinweis ergänzt, dass es je nach Anwendung hilfreich ist, eine separate Sicherheits-funktion für den Ausfall der Energie zu definieren. Ein Beispiel sind Vertikalachsen, deren Absinken durch die Schwerkraft auch im Fall des Energieverlustes verhindert werden soll. Bei vorhandener Energie wird die Achse z. B. durch einen elektrischen Antrieb hochgehalten, während bei Energie-verlust eine mechanische Bremse zum Einsatz kommt.

Kategorien

In der Kat. 2 ist es jetzt in Abhängigkeit des PL nicht mehr ausreichend bei einem erkannten Fehler nur eine Warnung auszugeben.

Für PLr a bis zu einschließlich PLr c muss die Ausgabe (OTE) wenn möglich einen sicheren Zustand einleiten, der bis zur Behebung des Fehlers beibehalten wird.

Für PLr d muss der Ausgang (OTE) einen sicheren Zustand einleiten, der bis zur Behebung des Fehlers beibehalten wird. Eine Warnung ist in diesem Fall nicht mehr ausreichend

Anhänge

Diverse Erläuterungen, Ergänzungen und Klarstellungen

9



Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

10


Risikobeurteilung

11

Quelle: www.new.m-gruppe.de

DE-VKP\Johannes Hopp TA Maschinensicherheit 2016 Entwurf Vertraulich 12


Risikobeurteilung

• Die Risikobewertung untersucht, ob die funktionale Sicherheit notwendig ist, um einen ausreichenden Schutz gegenüber signifikante Gefährdungen gewährleisten zu können.

• Ergebnis:

Für jede Gefährdungsstelle ist die Notwendigkeit einer Risikominderung definiert und der notwendige Performance Level (PLr) festgelegt.

13


Einricht / Servicebetrieb (Auswahl ?)

Störung beseitigen

Einrichten

(Um-) Rüsten

Reinigen

Reparatur

Betriebsbeobachtung

Normal – Betrieb (Auswahl ?)

Hand-Beschickung

Automatik

Kooperationsbetrieb

Notfall-Betrieb (Auswahl ?)

Schutztür öffnen

Not-Halt/Aus

Eingriff in Arbeitsraum (BWS)

Stillstand (Auswahl ?)

Energieloser Stillstand

Grundstellung

Stopp Kategorie 2

Bestimmung aller Betriebsarten und Zustände

14


Definition der (passiven) Schutzmaßnahme

16

Quelle: www.rolltech.ch; www.elektro4000.de; www.sick.com;

http://www.rolltech.ch/

http://www.elektro4000.de/

http://www.sick.com/


Bestimmung des erforderlichen Niveaus der SF

17


Übersicht Steuerungskategorien

18


B10D-Wert

Hinweis: Lebensdauerwerte B10 x 2 = B10D

19


Datenblatt Produktzuverlässigkeit

20



Sicherheitsbezogene Kennwerte im Katalog

21


(Standard) DatenblattxDKIDatenblatt

Produktzuverlässigkeit


Technische Reports

23


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

24


Sicherheitsfunktionen in der Pneumatik (Entwurf)

Schutz vor Wiederanlauf - belüftet

Schutz vor Wiederanlauf - entlüftet

SLS: Safe Limited speed

SDI: Safe Direction

STO: Safe Torque off

SSB: Safe Stopping and Blocking

SLT: Safe Limited Torque

SET: Safe Equilibrium of Torque

Pneumatische Antriebe

25


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

26


Sicherheitsfunktionen in der elektr. Antriebstechnik (EN 61800)

27


Definition der Sicherheitsfunktionen aus EN 61800-5-2

28


Definition der Sicherheitsfunktionen aus EN 61800-5-2

29


Rechtliche Hinweise

Die in dieser Präsentation dargestellten Skizzen, Baugruppen und Produktzusammenstellungen sind ausschließlich Beispiele welche als Hilfestellung zum Thema Sicherheitstechnik zusammengestellt wurden.

Sie stellen keine verbindlichen Lösungs- und Anwendungsvorschläge für den konkreten Anwendungsfall des Kunden dar. Der jeweilige Kunde/Anwender hat selbstständig und in eigener Verantwortung für den jeweiligen Anwendungsfall die für die Konstruktion, Herstellung und Produktinformation einschlägigen Gesetze, Richtlinien und Normen zu prüfen, zu beachten und bei der Umsetzung zu berücksichtigen und einzuhalten. Sie richten sich deshalb an ausreichend ausgebildetes und qualifiziertes Personal.

Vor diesem Hintergrund übernehmen wir keine Gewähr und Haftung für die vom Kunden für seinen jeweiligen, konkreten Anwendungsfall konzipierte, erarbeitete und umgesetzte Lösung.

30


Hinweise zu Lösungsbeispielen

Die Anwendungsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten für Ihren konkreten Einzel-/Einsatzfall. Die Funktionsbeispiele sind keine kundenspezifische Lösung, sondern sollen lediglich Hilfestellung bei typischen Aufgabenstellungen bieten. Sie als Systemintegrator und/oder Anwender tragen für Ihren konkreten Einzel-/Einsatzfall und für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte in diesem Zusammenhang selbst die Verantwortung.

Diese Anwendungsbeispiele entheben Sie nicht, eine Risikobeurteilung und eine Validierung Ihrer spezifischen Anwendung vorzunehmen.

Die Anwendungsbeispiele sind nur für ausreichend ausgebildetes und qualifiziertes Personal gedacht.

Bei Abweichungen zwischen diesen Anwendungsbeispielen und der Produktdokumentation, hat der Inhalt der Produktdokumentation Vorrang. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen.

Durch Nutzung dieser Anwendungsbeispiele erkennen Sie an, dass Festo über die zwingende Haftung nach dem Produkthaftungsgesetz hinaus für etwaige Schäden nur im Falle von Vorsatz oder grober Fahrlässigkeit oder schuldhaft verursachten Personenschäden haftbar gemacht werden kann.

Ungeachtet der Sorgfalt, die auf die Erstellung von Text und Abbildungen verwendet wurde, kann der Autor für mögliche Fehler und deren Folgen eine juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung nicht übernehmen.

31


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

32


Schutz vor Wiederanlauf belüftet

33


Modell S-Luft-Abschaltung

34


Schnittbild

35


Sicherheitsbezogenes Blockschaltbild der SF

Vermeidung von ungewolltem Anlauf (Hauptluft nicht abgeschaltet)

36


Einsatz von externer, dauerhafter anstehender S-Luft

37


Schutz vor Wiederanlauf in der Kategorie 3

38


Projektierung Sicherheitsfunktion – Schutz vor unerwartetem Anlauf

Ventil ohne Schaltstellungsabfrage

Ventil mitSchaltstellungsabfrage

Für Ventile ISO 02 (18mm) und ISO 01 (26mm)

oder

OptionalerAnschluss fürDruckschalter

39


Vermeidung von unerwartetem Anlauf entlüftet

40


Vermeidung von ungewolltem Anlauf (Hauptluft abgeschaltet)

Bemerkung:

Da Antrieb 1A bei aktiver Sicherheitsfunktion kraftfrei geschalten ist, sind extern ansetzende Kräfte in der Risikobeurteilung zu beachten.

41


STO – Entlüften

42


Hinweise für die Sicherheitsfunktion Entlüften (STO)Zylinder kommt evtl. unkontrolliert zum Stehen

Zylinder ist durch äußere Kräfte frei beweglich

• Bei Belüften der Anlage können sich Antriebe bewegen

• Diese Eigenschaften müssen in der Risikobeurteilung berücksichtigt werden

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Hinweise für die Sicherheitsfunktion Entlüften (STO)Entlüften in Verbindung mit Luftfedern

Undefinierte Schaltstellung des Ventiles 1V1 (auch Mittelstellung) möglich

• Bei Belüften der Anlage kann ein Ventil eine Zwischenposition haben

• Diese Eigenschaft muss in der Risikobeurteilung berücksichtigt werden

44


Hinweise für die Sicherheitsfunktion Entlüften (STO)Entlüften in Verbindung mit Luftfedern

Definierte Schaltstellung des Ventiles 1V1 kann durch zeitversetztes Ein/Aus Schalten der Ventile 1V2 und 1V3 erreicht werden

• Bei Neustart zuerst 1V2 schalten, so dass 1V1 in definierte Stellung geschaltet wird, danach erst 1V3 schalten

• Achtung: Die Einspeisung der Luftfeder bei den unterschiedlichen Ventiltypen beachten

45


Schaltung

46


Schaltung

47


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

48


Einschaltventil Typ HEE mit Kolbenstellungsabfrage

Beschreibung

• Elektrisches Einschaltventil

zum Be- und Entlüften von pneumatischen

Anlagen

• Mit Magnetspule ohne Steckdose

• 3 Spannungsbereiche wählbar

• Direkte Stellungsabfrage des Kolbenschiebers

• Einsetzbar in Schaltungen mit höherem

Diagnosedeckungsgrad

• Keine Druck- sondern Positionsabfrage

• Einkanalig

49

Entlüften von Anlageteilen

Spannung24 V DC

Druck2,5 … 16 bar

Temperaturbereich-10 … + 60 °C


MS6/9-SV –C Restdruckfreies Entlüften

50


Sicheres Be- und Entlüftungsventil - Typ MS-…-SV-E

Beschreibung

• Zwei-kanaliges Be- und Entlüften von Anlagen

• Steuerungskategorie 4, PL = e

• Stellungsabfrage von 3 integrierten

Kolbensitzventilen

• Auswertung/Test der Sensorik intern

zyklisch – teilweise auch permanent

• Diversitäre Redundanz – dadurch

Reduzierung der Fehler gemeinsamer

Ursache

• Sicherheitsbauteil

51

Mechanik

Elektronik

ElektrischesInterfaceSub-D 9-pol


Sicheres Be- und Entlüftungsventil - Typ MS-…-SV-D

Beschreibung

• Elektrischer Anschluss 2x 2-polig nach EN

175301-803 Form C

• Steuerungskategorie 3, PL d/e

• Stellungsabfrage von 3 integrierten

Kolbensitzventilen

• Diagnose über Sensoren möglich

52

Mechanik

Spulen Anschluss

Sensoren


Entlüften bis KAT4 Ple

T-Nr: 574011 + 574012

VOFA-L26-T32C….

53


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

54


US1

US2

Bildquelle: http://www.automation.siemens.com

Sicher elektrisch Abschalten – So oder …Typische Ausgangssituation:

• Zentrale Safety-Ausgangsklemmen im Schaltschrank

• Eine Safety-Klemme versorgt mehrere VINot-Halt wirkt auf mehrere Ventilinseln

55

http://www.automation.siemens.com/


Quelle: www.automation.siemens.com / www.euchner.com

so, oder …

US1

US2

56



US1

US2

Bildquelle: http://www.automation.siemens.com

… dezentral direkt vor Ort. Alternative:

• Safety-Klemmen im Schaltschrank entfallen

• Jede Ventilinseln schaltet US2 eigenständig

• Not-Halt wirkt nur auf eine Ventilinsel

• Verarbeitung lokaler, sicherer Ausgänge

57



Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

58


CPX-FVDA-P mit ProfisafeBeschreibung

• Das CPX Profisafe-Modul stellt ein Sicherheitsbauteil dar.

• Galvanische Trennung der Spannungen

• CPX-FVDA-P kann mit jeder Profisafe fähigen Steuerung arbeiten.

• Zweikanalige, selbstüberwachende, elektrische Abschaltung.

• M12- oder Cage-Clamp Anschlussblock.

Anwendung

• Sicheres internes Abschalten der Lastspannung von VTSA oder MPA Ventilen über das Bussystem

• Sicheres Abschalten von zwei externen Verbrauchern bis max. 1,5A

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CPX-FVDA-P – Sicher über den Feldbus abschaltenFunktion

• Betriebsmäßiges Schalten über den Feldbusmöglich

• Zweipoliges sicheres Abschalten über Profisafe

• Kontaktlos ohne mechanischen Verschleiß

• Selbstüberwachend

60

MPA oder VTSA

Feld

bu

s

CPX-FVDA-P

Monitoring

Monitoring

24V

0V

Switch 1

Switch 2

Monitoring

Monitoring

Kat. 3, PL e, SIL 3


Bildquelle: www.automation.siemens.com / www.euchner.com

Jetzt auch mit der Verarbeitung von Sensoren

US1

US2 US1/US2

Inkl. Vorverarbeitung

61



CPX-F8DE-P8-kanaliges PROFIsafe-Eingangsmodul

• 4/8/16 fehlersichere digitale Type 2*)

EingängePle / Kat.4 / SIL3

• Vorverarbeitung auf dem Modul (z.B. 2-Hand, 1 aus n, ID-Auswertung mit Parity)

• Sichere Parameterdaten über Prozessabbild

• 4 Anschlussblöcke

• M12 High Power – OSSD

• M12 Test Pulse – Kontaktbehaftet/OSSD

• Cage Clamp – Kontaktbehaftet/OSSD

• ID-Anschlussblock

• Kanalgranulare Passivierung

• PROFIsafe v2 über PROFINET und PROFIBUS

• Firmware-Update über PROFINET

*) nach IEC 61131-2

62


Geeignet für alle Arten von sicherer SensorikUnterschiede bei der Signalerfassung von

sicherheitsgerichteten Eingängen

• Bei Schaltgeräte mit mech. Schaltkontakten muss die Verdrahtung durch das Safety-Eingangsmodul getestet werden. Die Prüfung erfolgt über Taktung, d.h. die Spannung wird kurz abgeschaltet und dabei überprüft, ob ein Querschluss vorliegt (Verbindung zu einer anderen Spannungsquelle).

• Bei Schaltgeräten mit eigener Elektronik/Logik testet das Gerät die Verdrahtung selbst (OSSD-Geräte - Output Signal Switching Device).In diesem Fall müssen sichere Eingänge resistent gegen Testimpulse (Taktung) sein.

63

SicherheitsSensoren mitmech. Kontakten

SicherheitsSensoren mitelektr. Ausgängen


Mit oder ohne TestimpulsenKontaktbehaftete Geräte

• Z. B. Not-Halt Befehlsgerät. Testung auf Querschluss der Leitung durch das CPX Profisafe Eingangsmodul (Gegenseite ist passiv)

OSSD Geräte

• Z. B. Lichtgitter: Testung auf Querschluss der Leitung findet im sicherheits-gerichteten Gerät statt.

Das CPX Profisafe Eingangsmodul ist in diesem Fall bzgl. der Testung passiv. Auswertung: 1oo2

64

Testung intern

Kontakt-behaftete Geräte

Takt

Takt

Kanal 0

Kanal 1

24V

0V

Kanal 0

Kanal 1

OSSD Geräte

Testimpulse

Testimpulse

Testimpulse

Testimpulse


CPX-F8DE-P – Anschlusstechnik / Mögliche Sensoren/Geräte

Licht-schranken

Fußschalter

Bildquellen: www.euchner.de / www.sick.de / www.fissler.de / www.schlegel.biz / www.directindustry.de / www.mark.de / www.schmersal.com / www.teichcomputer.de / http://de.farnell.com, ABB.com

Rollen-hebel

Not-HaltBefehlsgerät

Wahlschalter

Zweihandstart

Transpondersysteme

Türverriegelungen

Schlüsselschalter

Zustimm-schalter

Laser-scanner

65

http://www.euchner.de/

http://www.sick.de/

http://www.fissler.de/

http://www.schlegel.biz/

http://www.directindustry.de/

http://www.mark.de/

http://www.schmersal.com/

http://www.teichcomputer.de/

http://de.farnell.com/


Signalauswertung Typische Sensoren / Funktion Modus

Keine Signalauswertung 0

1oo1 (T0, T2, T4, T6 statisch ein)Taster, Schlüsselschalter, Endschalter, Zustimmung-schalter, Fußschalter, SPS Bausteine

1

1oo1 Test (T0, T2, T4, T6 statisch aus)Taster, Schlüsselschalter, Endschalter, Zustimmung-schalter, Fußschalter, Not-Halt Befehlsgerät

2

1oo1 T (mit Taktüberwachung)Schutztür, Schutztür mit Verriegelung, Lichtvorhang, Zustimmungsschalter, Fußschalter

3

1oo1 D (antivalent) Zylinderendlagen-Überwachungen 4

1oo2 (äquivalent) Lichtgitter, Zuhaltungen, allgemein: OSSD Geräte 5

1oo2 T (mit Taktüberwachung, äquivalent) Not-Halt Befehlsgerät 6

1oo2 D Zweihandbedienung Zweihand-Bediengeräte nach EN574 Typ IIIC 7

1oo2 T (mit Taktüberwachung, robust, äquivalent) Rollenhebelschalter, Türkontakte 8

1ooN (Eins aus N)Betriebsartenwahlschalter, Stellungsabfragen von Rundtakttischen

9

DIL-Schalter ID-AnschlussblockWerkzeugwechsel. Sichere Erkennung der eingestellten ID am Anschlussblock

10

CPX-F8DE-P – Modus Auswahl

66


Parametierungsmöglichkeiten von Safety-Modulen

Vorauswahl von möglichen Gerätetypen. Selektion über Modus-Auswahl.

Fixe Parameter für jede Gerätetype!

Eine Parametrierung entfällt. Es findet lediglich die „sichere“ Modus-Einstellung im F-Programm statt.

„Parametrierung“ aller 4/8 Kanäle über

Modus-Einstellung

Modus 1, 5, 4, und 7

67


Programmbeispiel: Modus-Einstellung

CPX-F8DE-P – Übersicht Parametrierung

Modus: 6-5-4-7Kanal 1/0 (Zwei-Hand / 1oo2D)

Kanal 3/2 (Zyl.endlage / 1oo1D)

Kanal 5/4 (OSSD LS / 1oo2 äquiv.)

Kanal 6/7 (Not-Halt / 1oo2T)

Bildquelle: http://www.etl-prueftechnik.de / www.euchner.de / www.Fissler.de / www.schmersal.de

X1T

X2T

X3T

X4T

68

http://www.etl-prueftechnik.de/images/languages/de/page/supplies/testlocationsecurity/trippingdevice/big.jpg /



X1T

X2T

X3T

X4T

Programmbeispiel: Modus-Einstellung

CPX-F8DE-P – Übersicht Parametrierung

Modus: 5-6-6-5Kanal 1/0 (OSSD / 1oo2 äquiv.)



Kanal 6/7 (OSSD LS / 1oo2 äquiv.)

Bildquelle: http://www.pilz.de/ www.sick.de / www.schmersal.de

w#16#6565

69

http://www.etl-prueftechnik.de/images/languages/de/page/supplies/testlocationsecurity/trippingdevice/big.jpg /



Modus

Übersicht Modi – Techn. Daten

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Auswertung

Sensor-analyse

1oo1

1oo1

1oo1T

1oo1D

1oo2

1oo2T

2-Hand

1oo2T

1ooN

---

Sensor-valenz

---

---

---

Antivalenz

Äquivalenz

Äquivalenz

2x Antivalent

Äquivalent

Antivalent

---

Testung

Pin 1

24V

offen

Takt

Takt

24V

Takt

Takt

Takt

24V

24V

Pin 5

Takt

Takt

Takt

Takt

Takt

Takt

Takt

Takt

Takt

Takt

Diskrepanz-zeit

---

---

---

500ms

500ms4)

500ms

500ms

0->1=60s1->0->1=2s 3)

2s

---

Diskrepanz-fehler-

beseitigung

---

---

---

Funktionstest1)

Funktionstest1)

Funktionstest1)

---

Funktionstest1)

---

Eingangs-filter

2ms

2ms

2ms

2ms

2ms

2ms

2ms

400ms

2ms

---

Diskrepanz-

fehler

---

---

---

Sofort

Sofort

---

Sofort

2s

---

Max. int. Reaktions-

zeit 2)

20ms

20ms

70ms

120ms

20ms

70ms

120ms

580ms

20ms

---

1) z. B. Not-Halt Befehlsgerät -> Nulldurchgang beider Kontakte2) TWCDT Worst Case Delay Time

3) Zeit bis zum Diskrepanzfehler (Signalflanken-abhängig)4) max. akzeptierte Testpulsdauer am Eingang: 0,7ms

70


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

71


Wie wird ein elektrischer Antrieb sicher?

72


Sicher abgeschaltetes Moment (STO)Geeignete Maßnahmen:

• Schütz zwischen Netz und Antriebssystem (Netzschütz) oder zwischen Leistungsteil und Antriebsmotor (Motorschütz)

• Impulssperre (Sperren der Ansteuerung der Leistungshalbleiter)

• Wegnahme Reglerfreigabe

• Sollwert = 0

*Power Drive System (Safety Related)

Dem Motor wird keine Energie zugeführt, die eine Drehung oder eine Bewegung verursachen kann

Beispiel für den zeitlichen Ablauf der Sicherheitsfunktion STO (Safe torque off, sicher abgeschaltetes Moment)

73


STO über ImpulssperreAnwendungsbeispiel für FU mit integrierten Sicherheitsfunktionen (PDS(SR))

• Die Übertragung der Impulsmuster wird verhindert, indem V+ für die Optokoppler abgeschaltet wird. Der Motor trudelt aus.

• Kombiniert mit dem Wegschalten der Reglerfreigabe, wird zweikanalig verhindert, dass der Wechselrichter angesteuert wird.

• Mit Fehlererkennung lässt sich somit die Kategorie 3 oder 4 nach ISO 13849-1 realisieren.

Unterbrechung der Versorgungsspannung für die Optokoppler

74


Fehlerbetrachtung FUFehlererkennung der Impulssperre (PDS(SR))

• Der Öffner Kontakt von K1 wird von der SPS auf Plausibilität mit der Stellung der Schutztür geprüft.

• Ein Fehler von K1 kann aufgedeckt werden. Zwangsgeführte Kontakt in K1 notwendig.

Fehlererkennung der Impulssperre

75


Stoppkategorien nach EN 60204-1

Stopp-Kategorie 0:

• Stillsetzen durch sofortiges Unterbrechen der Energiezufuhr zu denMaschinen- Antriebselementen (ungesteuertes Stillsetzen)

Stopp-Kategorie 1:

• Ein gesteuertes Stillsetzen, wobei die Energiezufuhr zu den Maschinen- Antriebselementen beibehalten wird, um das Stillsetzen zu erzielen. Die Energiezufuhr wird erst dann unterbrochen, wenn der Stillstand erreicht ist.

Stopp-Kategorie 2:

• Ein gesteuertes Stillsetzen, bei dem die Energiezufuhr zu den Maschinen- Antriebselementen beibehalten wird

Die in DIN EN 61800-5-2 definierten Sicherheitsfunktionen berücksichtigen diese Stopp-Kategorien

76


CAMC-G-S1 – STO Modul für CMMP-AS-_-M3

1. 2-kanalige Abschaltung der –Versorgungsspannung der Endstufen

2. Zertifiziert nach PL e, Kat. 4 (EN 13849) bzw. SIL 3 (EN61800-5-2, EN 62061, EN 61508)

3. Ermöglicht die einfache Realisierung sicherheitstechnischer Applikationen

77


Sicherer Stop 1 (Safe Stop 1, SS1) Während der Zeitverzögerung wird die Stillsetzfunktion nicht überwacht

Zeitlicher Ablauf der Sicherheitsfunktion SS1

Das PDS(SR) führt eine dieser Funktionen aus:

• Auslösen und Steuern der Motorverzögerung und Auslösen der STO-Funktion nach Stillstand, oder

• Auslösen und Überwachen der Motorverzögerung und Auslösen der STO-Funktion, nach Stillstand, oder

• Auslösen der Motorverzögerung und nach spezifischer Zeitverzögerung Auslösen der STO-Funktion.

78


Sicherer Stop 2 (Safe Stop 2, SS2) Während der Zeitverzögerung wird die Stillsetzfunktion nicht überwacht und der Motor könnte bis zum Auslösen der STO-Funktion weiterlaufen.

Zeitlicher Ablauf der Sicherheitsfunktion SS2

Das PDS(SR) führt eine dieser Funktionen aus:

• Auslösen und Steuern der Motorverzögerung und Auslösen der SOS-Funktion, wenn Drehzahl unter Grenzwert fällt, oder

• Auslösen und Überwachen der Motorverzögerung und Auslösen der SOS-Funktion, wenn Drehzahl unter Grenzwert, oder

• Auslösen der Motorverzögerung und nach Zeitverzögerung Auslösen der SOS-Funktion.

79


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

80


Safey Limited Speed (SLS) – Sicher reduzierte Geschwindigkeit

81


Safe Limited Speed (SLS) – Sicher reduzierte Geschwindigkeit

Was ist zu beachten?

• Einbaulage

• Sind beide Bewegungsrichtungen gefährlich ?

• Startvoraussetzungen

• Sind die Zylinderkammern ent-/belüftet

• Stoppkanal (bei Kat 2)

82


SLS – Auswirkung der Einbaulage und der gefahrbringenden Richtung

83

mögliche Reaktionen:• Anhalte Verhalten durch Entlüften ausreichend?• Stoppen• Reversieren


Reduzierte GeschwindigkeitUmschalten auf reduzierte Geschwindigkeit Kat. 2

Bemerkungen:

• Ist das Anhalte Verhalten ausreichend?

• SLS funktioniert nur bei belüfteter ZylinderkammerErstbelüftung beachten

• Wenn 1V2 entfällt ist eine Kat 2 umgesetzt

• Mit 1V2 kann für „Schutz vor unerwartetem Umschalten auf hohe Geschwindigkeit“ in Kat 3 umgesetzt werden

84


Reduzierte Geschwindigkeit (Kat. 2-Struktur)

85

Für eine geschwindigkeitsreduzierte Abwärtsbewegung wird 1V4 und das Richtungsventil 1V1 angesteuert, so dass der Volumenstrom abluftseitig über die Festblende 1V7 begrenzt wird.

Bei einer erkannten Unplausibilität von Ansteuerung des Ventils 1V5 und dem Ausgangssignal des Druckschalters 1S3 darf die Abwärtsbewegung durch den übergeordneten Abschaltpfad, bestehend aus 1V2, 1V3 und 1V4 nicht eingeleitet bzw. muss diese gestoppt werden. Ein eventuell auftretender Nachlaufweg ist zu berücksichtigen.


Reduzierte Geschwindigkeit

86

Einkanalige Steuerung

Ruhestellung des Zylinders in oberer Endposition

Für die geschwindigkeitsreduzierte Abwärtsbewegung wird 1V2 angesteuert und abluftseitig durch die Festblende 1V4 begrenzt.


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

87


Manipulationsgesicherte Drossel

Funktion

• Zum Einstellen definierter Geschwindigkeiten

• Durch Absicherung mit dem Splint kann die

Drossel mit einem üblichen Werkzeug nicht

mehr verändert werden

• 6 verschiedene Größen von M5 bis ¾"

88

Fläche für zusätzlichen Sicherheitsaufkleber desAnlagenherstellers oder Montagebetriebes

Durchfluss0 … 2500 l/min

Druck0,2 … 10 bar

Temperaturbereich-10 … + 60 °C


Safe Limited Torque SLT Reduzierte Kräfte

89


Reduzierter Druck (Kraft)/ Safe Limited Torque (SLT )

• Kräfte < 150 N

z.B. DIN EN 13736 Pneumatische Pressen

• Flächenpressung < 50 N/cm2

z.B. DIN EN 13736 Pneumatische Pressen

• Maximale Flächenpressung und maximale Kräfte bezogen auf Körperbereiche

BGIA – Empfehlung für kollaborierende Roboter (ab Seite 30) http://publikationen.dguv.de/dguv/pdf/10002/bg_bgia_empf_u001d.pdf

90

http://publikationen.dguv.de/dguv/pdf/10002/bg_bgia_empf_u001d.pdf


Druck- Kraft - Tabelle

91


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

92


Variante 1

93

Druckreduzierung an Anschluss 2 von 1V5

Bemerkungen:

• Fehlerausschluss für 1V5Gleizeitiger Verschluss von 2---> 3 und 2---> 1

• Druck 2 stellt den sicheren Zustand dar

• Druck 1 > Druck 2

• 1V4: z. B. VOFA 3/2….PLe


Entlüften einer Zylinderkammer bei Verlassen der sicheren Endlage

Entlüften der oberen Zylinderkammer bei Verlassen der sicheren Position (1S1)

Bemerkungen:

• Die Abwärtsbewegung erfolgt ausschließlich durch die Gewichtskraft + evtl. zusätzliche ansetzende Kraft (z. B. manuell)

• Die Abwärtsgeschwindigkeit wird durch 1V3 so eingestellt, dass die Risikominderung ausreichend realisiert wird.

• Die Gewichtskraft + evtl. zusätzliche ansetzende Kraft dürfen kein erhöhtes Risiko darstellen

94


Sicheres Entlüften VOFA-L26-T32C-M....

Beschreibung

• Sicherheitsfunktion: Entlüften

• Ventilfunktion: 3/2 Wegeventil

• ISO Größe 01

• Positionssensor mit M8 Anschluss

• Baubreite Ventil 26 mm

95


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

96


Sicherer Betriebshalt (Safe Operation Stop, SOS) SOS verhindert, dass der Motor von der Halteposition abweicht. Das PDS(SR) liefert dem Motor die Energie, um dem Angreifen äußerer Kräfte standzuhalten.

Zeitlicher Ablauf der Sicherheitsfunktion SOS

Um das Antriebssystem an einem bestimmten Punkt zu stoppen, ohne die Position zu verlieren, müssen im Stillstand alle Regelfunktionen erhalten bleiben.

• Sichere Überwachung des Stillstands, während der Motor in Lageregelung verbleibt.

• Ein unerwarteter Anlauf wird schnell erkannt. Es wird STO eingelegt.

98

http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=6ofWs3tGGz5dTM&tbnid=mBaIn_RvR4aiYM:&ved=0CAcQjRw&url=http://www.nh24.de/index.php/polizei/22611-stoppschild-kenne-ich-nicht&ei=W4wRVM-GJ8evO6OKgcAL&bvm=bv.74894050,d.ZWU&psig=AFQjCNHN82uzhs9TtWIJLf2deinPhZQpyQ&ust=1410522566216384

http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=6ofWs3tGGz5dTM&tbnid=mBaIn_RvR4aiYM:&ved=0CAcQjRw&url=http://www.nh24.de/index.php/polizei/22611-stoppschild-kenne-ich-nicht&ei=W4wRVM-GJ8evO6OKgcAL&bvm=bv.74894050,d.ZWU&psig=AFQjCNHN82uzhs9TtWIJLf2deinPhZQpyQ&ust=1410522566216384

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=r2e8Fv9zSOil6M&tbnid=do3llD-svlIT5M&ved=0CAgQjRw&url=http://www.gulli.com/news/16090-aktivisten-stellungnahmen-zur-netzsperren-diskussion-2011-05-12&ei=m4wRVNufEsa-OdrzgbAK&psig=AFQjCNGUtgsQknlk3vpasizkZsKTkTTsfw&ust=1410522651456330

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=r2e8Fv9zSOil6M&tbnid=do3llD-svlIT5M&ved=0CAgQjRw&url=http://www.gulli.com/news/16090-aktivisten-stellungnahmen-zur-netzsperren-diskussion-2011-05-12&ei=m4wRVNufEsa-OdrzgbAK&psig=AFQjCNGUtgsQknlk3vpasizkZsKTkTTsfw&ust=1410522651456330


Sichere BewegungssteuerungAußer STO erfordern alle anderen Überwachungsfunktionen komplexe Berechnungen von Drehzahlen, Positionen usw. und werden daher mit entsprechenden redundanten Rechnersteuerungen realisiert.

Konzept einer zweikanaligen sicheren Bewegungssteuerung

99


Sichere Bewegungssteuerung

*Die Anzahl der zu verwendenden Geber ist abhängig von der Sicherheitsfunktion und dem erforderlichen PL bzw. SIL. Sie kann ggf. durch zusätzliche Maßnahmen zur Erkennung von Geberfehlern reduziert werden.

• Die Messung der Motordrehzahl oder der Achslagepositionen erfolgt über Geber.

• Die Überwachungen erfolgt zweikanalig.

• Alle Eingänge, für die Anwahl der sicherheitsrelevanten Maschinenfunktionen sind ebenfalls redundant ausgeführt.

• Der Block „Impulssperre“ führt den STO zweikanalig aus.

Konzept einer zweikanaligen sicheren Bewegungssteuerung

100


Sicher begrenzte Geschwindigkeit (Safely Limited Speed, SLS) Eine sichere Überwachung verhindert, dass der Antrieb einen vorgegebenen Geschwindigkeitsgrenzwert überschreitet. Bei Überschreiten des Grenzwerts wird SOS ausgelöst

• Keine allgemeine Festlegung für Drehzahl-oder Geschwindigkeitsgrenzwerte

• IFA-Handbuch Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz (Kennzahl 330216)

• C-Normen

101


Sicher begrenzte Geschwindigkeit (Safely Limited Speed, SLS)

Auszug aus DGUV (BGR 223) „Sicheres Arbeiten in der Kunstoffindustrie“

… den Tippbetrieb der Fördereinrichtung mit einer maximalen Umfangsgeschwindigkeit von 200 mm/s für die Transportbewegung und von maximal 50 mm/s für die Öffnungs- oder Schließbewegung zulässt?

oder

– zwangsläufig die Umfangsgeschwindigkeit der Transporteinrichtung auf maximal 200 mm/s und für das Öffnen und Schließen auf maximal 50 mm/s reduziert?

Auszug aus BGI 5003 Maschinen der Zerspanung

102


Angabe sicherheitstechnischer Kennwerte

• Frequenzumrichter mit integrierten Sicherheitsfunktionen (PDS(SR)) sind Sicherheitsbauteile und Logikeinheiten für Sicherheitsfunktionen gemäß 2006/42/EG Anhang IV, für deren Einsatz Angaben zu den sicherheitsrelevanten Eigenschaften erforderlich sind.

• Um beurteilen zu können, ob ein PDS(SR) eingesetzt werden kann, muss der PL bekannt sein.

• Eine Angabe von MTTFd und DC ist für PDS(SR) nicht erforderlich, da diese Werte bereits bei der Ermittlung von PL und/oder PFH berücksichtigt wurden.

• Ebenso ist die Angabe der realisierten Kategorie nicht erforderlich für die Anwendung des Frequenzumrichters, allerdings verlangt DIN EN ISO 13849-1 im Abschnitt „Benutzerinformation“ diese Angabe und einige C-Normen enthalten Kategorie Anforderungen.

103


Positionsgeber in SicherheitsanwendungenBenötigt der Frequenzumrichter bzw. Servoregler als Feedback zur Regelung.

Werden sicherheitstechnisch verwendet um Bewegung zu erfassen und entsprechend reagieren zu können.

Geschlossener Regelkreis

Steuerung ermittelt hieraus

• Drehzahl

• Geschwindigkeit

• Beschleunigung.

Am Markt weit verbreitet sind:

• Inkrementalgeber mit Rechtecksignalen

• Inkrementalgeber mit sin/cos-Signalen

• Inkremental- und Absolutwertgeber mit Bus-Schnittstellen

• Resolver

104

http://img.directindustry.com/images_di/photo-g/high-resolution-absolute-rotary-encoders-41051-2677687.jpg

http://img.directindustry.com/images_di/photo-g/high-resolution-absolute-rotary-encoders-41051-2677687.jpg

http://ab.rockwellautomation.com/resources/images/allenbradley/gl/motion_control/encoders/845G/845G_SingleturnAbsoluteEncoder_left1--lgprod.jpg

http://ab.rockwellautomation.com/resources/images/allenbradley/gl/motion_control/encoders/845G/845G_SingleturnAbsoluteEncoder_left1--lgprod.jpg

http://www.automationdirect.com/images/overviews/encoder_trdn_300.jpg

http://www.automationdirect.com/images/overviews/encoder_trdn_300.jpg


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

105


Stillstands- und Drehzahlüberwachung mit CMMP-AS…S3 und EGC

106


System Konzept

107

24 VDC

230V

SPS via EA/PB/CO/DN

EGC mit Motor und 2. linearMesssystem

FCT Software

FCT Software mit Safety Plugin

Netzteil

230V

STO SS1/2 SLS SOS

Motor Controller mitCMCA –G1–S3 Karte


System Architektur

108

• 1. Abschaltpfad: Unterbrechung derEndstufe

• 2. Abschaltpfad: Unterbrechung derAnsteuerung zur Endstufe

• 1. Kanal: Encoder des Servo Motors

• 2. Kanal: siehe Tabelle nächste Seite


CAMC-G-S3 – Safety Modul für CMMP-AS-_-M3

1. Ermöglicht die Sicherheitsfunktionen STO, SS1, SS2, SOS, SLS, SSM, SBC, SSR

2. Zertifiziert nach PL e, Kat. 4 (EN 13849) bzw. SIL 3 (EN61800-5-2, EN 62061, EN 61508)

3. Ermöglicht die einfache Realisierung sicherheitstechnischer Applikationen ohne zusätzliche Hardware

110


Vorteile gegenüber externen Lösungen

• Kürzere Reaktionszeiten

• Schneller und direkten Zugriff auf Signale und Messgrößen im Motorcontroller

• Auswertung einer Vielzahl von Positionssensoren, wie z. B. Resolver, SIN/COS-Geber, Hiperface-

• Geber, ENDAT 2.2, BISS, ...)

• Direkter Zugriff auf Gebersignale

• Bei Bedarf direkter Zugriff auf die Sollwerte / Steuerung des Antriebsreglers

• Direkte Interaktion zwischen Motorcontroller und Sicherheitsmodul

• Programmierung eines Ablaufs in der funktionalen Steuerung kann entfallen

111


Eigenschaften S3 Karte

Sicherheitskennzahlen (Teil 1)

112



Sicherheitskennzahlen (Teil 2)

113


Eigenschaften S3 KarteBestimmungsgemäße Verwendung

Funktionen nach EN 61800-5-2

114



Zusätzliche Funktionen (Software)

Die USF dienen der Überwachung der Zustandsgrößen (Weg, Geschwindigkeit …) des Motors / der Achse. Es stehen 4 USF-Funktionen (USF0 … USF3) zur Verfügung.

In der Ausprägung „Safe Speed Funktion“ (SSF) können damit durch entsprechende Parametrierung folgende SF realisiert werden:

115


Safety ToolKonfiguration der Eingänge

Die zweikanaligen digitale Eingänge DIN40A/B bis DIN43A/B dienen unmittelbar der Steuerung der Sicherheitsfunktionen und sind daher in 1oo2-Architektur aufgebaut.

116


Safety ToolKonfiguration der Eingänge

Die Eingänge DIN45, DIN46 und DIN47 können nur als Eingang zur Betriebsartenwahl konfiguriert werden.

Die Logikfunktion führt eine 1/N-Überwachung mit Diskrepanz-Zeit Überwachung durch - es darf zu jedem Zeitpunkt nur ein einzelner Eingang aktiv sein.

Die Logikfunktion stellt die sicheren logischen Eingangssignale LIN_D45_SAFE, LIN_D46_SAFE, LIN_D47_SAFE für die Steuerung der Sicherheitsfunktionen zur Verfügung.

117


EGC – Lineares Messsystem• Extern montierter Magnetstreifen• Messkopf direkt auf dem Laufwagen

118

Option EGC-_-M1 EGC-_-M2

Auflösung [µm] 2.5 10

Länge [m] Bis zur max. Achsenlänge

MTTF / MTTFd [a] 517 / 1034

Signal TTL TTL

Geschwindigkeit mit CMM_ [m/s] 4 4

Geschwindigkeit mit CMGA [m/s] 1 4 Messkopf

Magnetstreifen


Sicher reduzierte Geschwindigkeit PL d/e – Kategorie 3/4

Applikation

• 2-kanalige Überwachung von Bewegungen

• 1ter Kanal: Encoder des Motors mit emuliertem Ausgang am Controller

• 2ter Kanal: Lineares Messsystem

• Sicherheitsfunktionen: SLS, SOS

Vorteile

• Komplette Überwachung der mechanischen Komponenten wie Riemen oder Umlaufkugeln

• Riemengetriebene Achsen können in Sicherheitsanwendungen eingesetzt werden

• Kostenvorteil gegenüber anderen Lösungen

119


EGC-_-_H_-PN – Klemmeinheit

1. Klemmeinheit mit formschlüssiger klemmung auf dem Laufwagen

2. 1- oder 2-kanalige Lösung, mit zusätzlicher Überwachung der Luft bis zu Kat. 2/3 möglich

1-kanalige Klemmeinheit 2-kanalige Klemmeinheit

120


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

121


Stoppen, Anhalten, Blockieren

122


Maschinenrichtlinie 2006/42/EG

...1.7.4.2 Inhalt der Betriebsanleitungs) Anweisungen zum sicheren Einrichten und Warten einschließlich der dabei zu treffenden Schutzmaßnahmen;….q) bei Unfällen oder Störungen erforderliches Vorgehen; falls es zu einer Blockierung kommen kann, ist in der Betriebsanleitung anzugeben, wie zum gefahrlosen Lösen der Blockierung vorzugehen ist;…

.

...1.6.3. Trennung von den Energiequellen……Die Restenergie oder die gespeicherte Energie, die nach der Unterbrechung der Energiezufuhr noch vorhanden sein kann, muss ohne Risiko für Personen abgeleitet werden können….…ist es zulässig, dass bestimmte Kreise nicht von ihrer Energiequelle getrennt werden, z. B. um Teile in ihrer Position zu halten,…… In diesem Fall müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Sicherheit des Bedienungspersonals zu gewährleisten

123


EN 1037:1995 Schutz vor unerwartetem Anlauf

124

5.3 Einrichtungen zur Ableitung gespeicherter Energie oder deren Rückhaltung…5.3.1.1 Einrichtungen zur Ableitung oder Rückhaltung gespeicherter Energie müssen an der Maschinevorhanden sein, wenn gespeicherte Energie Anlass zu Gefährdungen geben kann.……5.3.1.4 Die zur Energieableitung oder deren Rückhaltung erforderlichen Verfahrensweisen müssen in der Betriebsanleitung der Maschine beschrieben oder als Warnung an der Maschine angebracht sein….5.3.2 Mechanische TeileWenn mechanische Teile Anlass für einen gefährlichen Zustand geben können…müssen Vorkehrungen getroffen werden, sie in den niedrigsten Energiezustand zu bringen … entweder durch die üblichen Stellteile der Maschine oder durch speziell für diese Funktionen konstruierte und gekennzeichnete Geräte.Wenn mechanische Teile nicht in einen eigenen sicheren Zustand gebracht werden können, müssen sie durch Bremsen oder mechanische Halteeinrichtungen…gesichert werden.


ISO 4414 Allgemeine Regeln und sicherheitstechnische Anforderungen an Pneumatikanlagen

und deren Bauteile

125

5.2.6 Anforderungen an den Betrieb und die Funktion von Pneumatikanlagen

…

j) Notfall- und Sicherheitsanforderungen und Anforderungen zur Energietrennung;

5.2.8 Sichere Trennung von den Energiequellen Die Anlage muss so ausgelegt sein, dass eine sichere Trennung von den Energiequellen …ermöglicht wird. In Pneumatikanlagen kann dies z. B. erfolgen durch: •Trennung der Versorgung durch ein geeignetes Absperrventil, das abschließbar sein sollte und zugänglich sein muss, ohne eine Gefährdung hervorzurufen, oder Trennung und Druckentlastung der Anlage mittels eines geeigneten Absperrventils mit Druckentlastungseinrichtung, das gegebenenfalls abschließbar sein muss; •Ablassen oder Unterstützung/Halten mechanischer Lasten wenn die Anlage druckentlastet ist; •Trennung der elektrischen Versorgung (siehe IEC 60204-1:2009, 5.3). Die Anlage muss eine Druckentlastung ermöglichen. Vorkehrungen sollten getroffen werden, wenn nach Trennung oder Druckentlastung die Versorgung wiederkehrt.

5.4.3.8 DreistellungsventileBei Anlagen, in denen Dreistellungsventile verwendet werden, besonders solche mit geschlossener Mittelstellung, sollte untersucht werden, ob Leckage der Anlage und/oder eines Ventils unerwünschte Effekte, wie unerwartete Zylinderbewegung, hervorrufen könnte.


Stoppen einer Bewegung pneumatisch – 5/3GSchutz vor unerwartetem Anlauf

SSC (Safe Stopping Closing)

Bemerkungen:

Es ist immer Restenergie gespeichert, dies gilt es zu lösen

Nachfolgende Prozesszustände beachten

Personenbefreiung /Energiefreischalten muss gelöst werden

Diagnose von 1V1 über Prozess(1S1, 1S2)

126


Stoppen einer Bewegung pneumatisch – 5/3E + ReglerBemerkungen:

• Annahme: Der Ausfall einer der Regler 1V1 oder 1V2 führt zu einer langsamen/ungefährlichen Bewegung – dann darf 1V1/1V2 aus der Betrachtung entfallen

• Keine Fehlererkennung für 1V3/1V4

• Fehlererkennung über 1V5 über Testung

• Schutz vor unerwartetem Anlauf

• Über 1V1 und 1V2 ist ein Leckageausgleich + Erstbelüftung möglich

• Wie sieht die Personenbefreiung aus?

SSC (Safe Stopping Closing), Betrachtung ohne anstehende Druckluft an 1V1 und 1V2

127


Stoppen einer Bewegung pneumatisch – entsperrbare RückschlagventileSchutz vor unerwartetem Anlauf


Bemerkungen:

• Fehlererkennung 1V2 und 1V3 über Testroutine

• Fehlererkennung von 1V1 über Schaltstellungsabfrage

• Personenbefreiung muss realisiert werden

• Leckage-Ausgleich ist je nach Arbeitsventil möglich

128

4. Stopp-Vemtile.pdf



Stoppen einer Bewegung pneumatisch – 2/2-VentileSchutz vor unerwartetem Anlauf


Bemerkungen:

• Fehlererkennung 1V2 und 1V3 über Testroutine

• Fehlererkennung von 1V1 über Schalstellungsabfrage


• Leckageausgleich nur schwer möglich

• Es kann keine Luft in die Zylinder nachströmen im Vergleich zu entsperrbarenRückschlagventilen

129






Stoppen einer Bewegung pneumatisch – mechanisch

Schutz vor unerwartetem Anlauf + Anhalten

Bemerkungen:

• Achtung: Bestimmungsgemäßen Gebrauch der Klemmung/Bremse beachten

• Klemmung/Bremse mittels Testroutine testen

• Fehlererkennung von 1V1 über Schaltstellungsabfrage oder Druckschalter


• Leckage-Ausgleich ist je nach Arbeitsventil möglich

130


Lösungsbeispiel – Stoppen einer Bewegung

Achtung:

• Bei pneumatischem Stoppen ist immer Restenergie gespeichert

• SF aus nachfolgenden Prozess-Zuständen beachten (z.B. Lösen)

131


Lösungsbeispiel – Druck freischalten

Achtung:

• Entlüftungspunkte im Bereich der Gefährdung (da direkt am Zylinder)

• Entlüftung der beiden Zylinderkammer nur sequentiell möglich

• Erstbelüftung muss für Wiederanlauf gelöst werden

132


Lösungsbeispiel – Druckfreischalten (alternative Lösung)

Entlüftungsventil im ungefährdeten Zugangsbereich in Verbindung mit Druck-Anzeige

133


Baugruppe für sichere Restentlüftung


Lösungsbeispiel – Stoppen einer Bewegung mechanisch

SF Schutz vor unerwartetem Anlauf 2- kanalig

SF Anhalten einer Bewegung 2-kanalig

135

Achtung:

• Zu Lösen ist die Befreiung Eingeschlossener Personen

• Reglereinstellung entsprechend Kräftegleichgewicht


Lösungsbeispiel – Stoppen einer Bewegung mechanisch + pneumatisch

SF Schutz vor unerwartetem Anlauf 2- kanalig

SF Anhalten einer Bewegung 2-kanalig

Druckluftausfall kann durch Rückschlagventile

kompensiert werden

136

Achtung:

• Zu Lösen ist die Befreiung Eingeschlossener Personen

• Regler Einstellung entsprechend Kräftegleichgewicht


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

137


Bremseinheiten vom Typ DNCKE-S, KEC-S

Einsatz

Als Halteeinrichtung (statische Anwendung)

• Halten und Klemmen bei Energieausfall

• Absicherung gegen Druckausfall und Druckabfall

• Festhalten der Kolbenstange bei Zwischen-stopps, für operative Vorgänge eines Prozesses

• Als Bremseinrichtung (dynamische Anwendung)

• Abbremsen oder Anhalten von Bewegungen

• Unterbrechen einer Bewegung bei Eingriff in einen Gefahrenbereich

138

Durchmesser40, 63, 100 mm

Hublänge10 … 2000 mm

Haltekraft1300 … 8000 N

Technische Daten

FunktionFunktion


Klemmen und Bremsen mit der KEC

139


Endlagenverriegelung vom Typ … EL …

Beschreibung

Mechanische Verriegelung bei Erreichen der Endlage

• Automatisches Lösen der Verriegelung nur unter Druckzufuhr an den Zylindern

• Endlagenverriegelung ein-oder beidseitig

140

FunktionDurchmesser32 … 100 mm

Hublänge10 … 2000 mm


EndlagenverriegelungWenn bei Luftausfall der Zylinder in der Endlagegehalten werden soll, ist die EL (Endlock) eine Möglichkeit. Die EL ist ein integriertes Bauteil.

• Die EL kann von Hand gelöst werden.

• Dauerhaftes Verriegeln durch Schraube die den Bolzen blockiert

141


Klemmeinheit vom Typ KP

Beschreibung

• Klemmpatrone zur Aufnahme

einer statischen Kraft

• Geeignet für Steuerungen höherer Kategorie

• DNC-…-KP; KPE; KP und ADN-…-KP

142

Durchmesser des zu Klemmenden Rundmaterials4 … 32 mm

Statische Haltekraft80 … 7500 N


Feststelleinheit KP / KPE

Bremsen ist KEIN bestimmungsgemäßer Gebrauch der KP/KPE!

143


DGSL mit Feststelleinheit oder Endlagenverriegelung

Einsatz Feststelleinheit

• mechanische Klemmung zur Fixierung des

Führungs-schlittens an beliebiger Position

• Klemmt reibschlüssig an beliebiger Stelle

• Klemmung durch Feder, Lösen durch Druckluft

Einsatz Endlagenverriegelung

• mechanische Verriegelung bei Erreichen der

Endlage

• Verriegelt formschlüssig nur in der

eingefahrenen Endlage

• Verriegeln durch Feder, Entriegeln durch

Druckluft

144

Durchmesser6 … 25 mm

Statische Haltekraft80 … 600 N

Druck3 … 8 bar


DGC-…-1H-PN mit FeststelleinheitProduktbeschreibung

Pneumatischer, kolbenstangenloser Antrieb mit externer Feststelleinheit für Sicherheitsanwendungen

Adaptive Feststelleinheit

• DGC-Baugrößen 25, 32, 40 und 50

• Statische Haltekraft von 320 bis 1200N

• Sicherheit: Keine Bewegung des Mitnehmers in drucklosem Zustand (Antrieb ist drucklos)

• Sicherheit : Für Notbremsungen (40, 50) und z. B. Absturzsicherung

Klemmen auf Führungsschiene

• Flexibel: Jeder X-Hub ist in 1 mm Schritten konfigurierbar (nicht festgelegt auf Standardhübe)

145


DGC mit FeststelleinheitFunktion

• Druckloser Zustand = geklemmter Zustand

• Die Feststelleinheit klemmt direkt auf der Führungsschiene der Linearführung

• Die Laufflächen der Kugelführung bleiben dabei unberührt

• Die Feststelleinheit sitzt bei allen Größen an der seitlichen Oberfläche der Linear-führung

• Bei Ø 40 und 50 Die Feststelleinheit kann für Notbremsungen eingesetzt werden

146

Feststelleinheit für DGC-25-KF und DGC-32-KF

Feststelleinheit für DGC-40-KF und DGC-50-KF


Technische Daten DGC

147

Technische Daten EGC


Neue innovative pneumatische Steuerelemente

Platzsparend

Montagefreundlich

Effizient Leise

148


Heute - Externe Bauteile GRLA + HGL + HAB

149

kg


Zukunft - Ein Bauteil VFOF-LE-BAH …

150

Flexible Montage

Zum Ändern der Betätigungsrichtung wird das Gehäuse einfach gedreht

kg


Agenda




• Pneumatisch

• Elektrisch


• Pneumatisch

• Elektrisch

• Komponenten

• Sistema

151


Stoppen einer Bewegung pneumatisch – Option „Gleichdruck-Entlüften“Bemerkungen:

• Gleichdruckgesteuertes Entlüften, sinnvoll bei großen Zylinderkammern, da es sonst zu ungewollten Bewegungen kommen kann

152

Option Personenbefreiung.pdf

Option Personenbefreiung.pdf


Safe Direction SDI – Sichere Bewegungsrichtung

154


VOFA 5/2 VOFA-L26-T52-M-G14-1C1-APP #569819

155


Bewegungsumkehr

156


Diagnose über Zylinderschalter SMx-xxPositionsbestimmung bzw. Abfrage über Zylinderschalter.

• Schalter ist kein sicheres Bauteil:

• Keine sichere Befestigung und kein Manipulationsschutz.

• Einkanalige Lösung

157


SAMH-S – die sichere Befestigung für ZylinderschalterApplikationen

Die Position von Schutztüren und Schutzklappen, die pneumatisch betätigt werden (Bild), kann sicher und direkt über den Antrieb rückgemeldet werden. Die zusätzliche Abfrage über externe Endtaster entfällt.

SMx-8M und SAMH-S

• Sichere Position

• Überwachung Verriegelung

• Überwachung Schutztüren

Nutzen

• Wegfall von zusätzlichen Komponenten

• Zeitersparnis in der Montage

• Reduzierter Platzbedarf

158

ZylinderschalterSMx-8M

BefestigungSAMH-S


Formschlüssige Befestigung für Zylinderschalter in der Sicherheitstechnik

159

Ventil

Energiefreischaltung (Abschalten der Ventile im Fehlerfall)

Sicherheitsschaltgerät

Sichere Auswertung der zwei Schaltersignale

SMx-8M und SAMH-S

Sichere Schalterbefestigung nach MRL und 2 Zylinderschalter für eine Position• Redundante Positionserfassung• Kategorie 3 bzw. PL d ist erreichbar


Sistema

160


Sistema Datenbank von Festo

161


Beispiel Sistema

164


Weitere Unterstützung

165


Was möchten Sie noch wissen?

166

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