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Inhaltsverzeichnis

Schaltzeichen 4 Schaltzeichen nach DIN EN 60617 4 Kennzeichnung von el. Betriebsmitteln 5 Kennzeichnung von Kontakten 6 Hilfsschaltglieder 6 Hauptschaltglieder 6 Schützkontakte 7

Regeln für die Schaltplanerstellung 7

Die Planarten 8 Der Übersichtsschaltplan 8 Der Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung 9 Der Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung 10 Die Kontakttabelle 10 Der Kontaktspiegel 11 Die Geräteliste 12 Die Funktionsbeschreibung 12 Der Klemmenplan und Anschlussplan 12

Regeln für die Planung von Steuerungen 13 Überstromschutzorgane, Motorschutzschalter 13 Selbsthaltung 13 Kontaktverriegelung 13 Folgesteuerung 14 Tasterverriegelung 14 Zwangsverdrahtung 14

Überlast- und Kurzschlussschutz 15 Schmelzsicherungen 15 Aufbau von Schmelzsicherungen 15 Betriebsklassen von Schmelzsicherungen 16 Auslöseverhalten von Schmelzsicherungen 16 Leitungsschutzschalter 16 Auslösecharakteristik von Leitungsschutzschaltern 17 Motorschutz 17 Motorschutzschalter 17 Schaltzeichen 18 Funktionsweise 18 Anschluss von Wechselstrommotoren 19 Auslöseverhalten 20 Motorschutzrelais 20 Schaltzeichen 21 Arbeitsprinzip 21 Auslöseverhalten 22 Motorvollschutz 22 Schaltung und Arbeitsprinzip 23 Anwendungsgebiete 23

Schütze 24 Einteilung der Schütze 24 Schaltzeichen 24 Funktionsweise 24 Zwangsgeführte Kontakte 25 Spiegelkontakte 25 Löschglieder 26 Gebrauchskategorien 26

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Zeitrelais 27 Schaltzeichen 27 Funktionsweise 27

Sensoren und Positionsschalter 28 Positionsschalter 28 Annäherungssensoren 29 Arbeitsweise 29 Anschluss von Annäherungssensoren 29 Akustische Annäherungssensoren 30 Kapazitive Annäherungssensoren 30 Induktive Annäherungssensoren 30 Optische Annäherungssensoren 31 Magnetfeldannäherungssensoren 31

Sicherheit el. Anlagen 32 Normenüberblick 32 Gerätesicherheitsgesetz (GSG) 32 Maschinenrichtlinie (MRL) 33 Risiko und Gefahrenbeurteilung 33 Ermittlung der Grenzen der Maschine 33 Risikobeurteilung 34 Risikograph nach EN 954-1 34 Sicherheitskategorien nach EN 954-1 35

Grundausstattung von Maschinen nach DIN VDE 0113-1 (EN 60204-1) 35 Netzanschluss und Einrichtungen zum Trennen 35 Ausführung der Netztrenneinrichtung 36 Schutz gegen elektrischen Schlag 37 Überlastschutz von Motoren 37 Schutz bei Unterbrechung der Versorgung oder Spannungseinbruch 37 Potentialausgleich 37 Steuerstromkreise 38 Steuerspannungen 38 Steuertrafo Berechnung der Leistung 38 Auswahl der Sekundärabsicherung 39 EMV im Steuerstromkreis 39 Start- und Stopfunktionen 40 Stillsetzen im Notfall 40 Ausschalten im Notfall 40 Beispiele für das Ausschalten im Notfall 41 Stillsetzen im Notfall bei SPS-Geräten 43

Risikoverminderung 43 Bediengeräte 44 Anzeigeleuchten 44 Kennzeichnung von Leitern 45

Stichwortverzeichnis 46

Anhang A Schaltungsbeispiele 48

Anhang B Prüfprotokolle 64

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1. Schaltzeichen 1.1. Schaltzeichen nach DIN EN 60617

Quelle: WESTERMANN Tabellenbücher

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1.2. Kennzeichnung von elektrischen Betriebsmitteln nach DIN EN 61346 Nach DI EN 61346 erhalten alle Geräte, nötigenfalls auch die Bauteile eines Gerätes, eine Bezeichnung. Diese setzt sich aus großen Buchstaben für die Geräteart und einer fortlaufenden Ordnungszahl zusammen.

z.B.: S1; Q3; M2

Kennbuchstaben zur Objektklassifizierung

Kenn-buch-stabe

Hauptaufgabe/Zweck Beispiel

A Hauptaufgabe lässt sich nicht eindeutig bestimmen

Schaltschrank, Sensorbildschirm

B umwandeln einer physikalischen Größe in ein Signal zur Weiterverarbeitung

Bewegungsmelder, Fotozelle, Fühler, Messrelais, Messwiderstand, Rauchmelder

C speichern von Energie bzw. Information

Festplatte, Kondensator, Puffer-batterie, RAM, Speicher

E kühlen, heizen, beleuchten, strahlen

Boiler, Heizung, Lampe, Laser, Leuchte, Mikrowellengerät

F direktes Schützen von Personen oder Einrichtungen

Leitungsschutz-Schalter, Überspannungsableiter, RCD, Sicherungen, SH-Schalter

G erzeugen von Energie, Materialfluss oder Signalen

Batterie, Brennstoffzelle, Generator, Dynamo, Lüfter, Solarzelle, Ventil

K verarbeiten von Signalen und Informationen

Binärbaustein, Frequenzfilter, Regler, Hilfsschütz, Schaltrelais, Transistor, Zeitrelais

M bereitstellen von mechanischer Energie zu Antriebszwecken

Elektromotor, Stellmotor

P darstellen von Informationen Spannungs-, Strommesser, Drucker, Klingel, Lautsprecher, LED, Uhr, Zähler

Q schalten und variieren von Energie, Signal- oder Energiefluss

Leistungsschalter, Motoranlasser, Leistungstransistor, Schütz, Strom-stoßschalter, Thyristor, Trennschalter

R begrenzen oder stabilisieren von Energie-, Informations- oder Materialfluss

Begrenzer, Diode, Drosselspule, Widerstand

S umwandeln manueller Betätigung in Signale

Steuerschalter, Tastschalter, Tastatur, Wahlschalter

T umwandeln von Energie bzw. Signalen unter Beibehaltung von Energieart bzw. Informationsgehalt

Antenne, Gleichrichter, Ladegerät, Modulator, Netzgerät, Transformator, Verstärker, Wandler, Wechselrichter

U halten von Objekten in definierter Lage

Isolator, Kabelpritsche, Mast, Montageschiene

V verarbeiten oder behandeln von Material oder Produkten

Abscheider, Filter

W leiten oder führen von Energie oder Signalen

Bussystem, Kabel, Leitungen, Lichtwellenleiter, Sammelschiene

X verbinden Klemme, Klemmleiste, Steckdose, Stecker, Verbinder

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1.3. Kennzeichnung von Kontakten 1.3.1. Hilfsschaltglieder 1.3.2. Hauptschaltglieder

I> I> I>

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1.3.3. Schützkontakte 2. Regeln für die Schaltplanerstellung

• Die Schaltzeichen sind senkrecht anzuordnen.

• Die Schaltungen werden im ausgeschalteten (stromlosen) Zustand gezeichnet. (Aus-nahmen werden gekennzeichnet)

• Die Gerätebezeichnungen stehen links vom Schaltzeichen.

• Die Klemmenbezeichnungen stehen rechts vom Schaltzeichen.

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3. Die Planarten Im Folgenden sollen einige Planarten anhand einer einfachen Schaltung erläutert werden. 3.1. Der Übersichtsschaltplan Der Übersichtsschaltplan ist eine vereinfachte meist einpolig gezeichnete Darstellung ohne Hilfsleitungen. Nur wesentliche Teile der Schaltung werden dabei berücksichtigt.

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3.2. Der Stromlaufplan in zusammenhängender Darstel lung (Wirkschaltplan) Der Wirkschaltplan ist die vollständige Darstellung einer Schaltung, in der alle Haupt- und Hilfsleitungen eingetragen sind. Besonders wird hier auf die Erkennbarkeit des Zusammenhangs der Geräte Wert gelegt. Die räumliche Anordnung der Geräte wird dabei nicht beachtet.

Der Wirkschaltplan ist auf kleinere Schaltungen begrenzt.

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3.3. Der Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung (Stromlaufplan) Der Stromlaufplan ist die Funktionsdarstellung einer Schaltung. Die verzweigten Leitungsführungen werden in eine geordnete Form, in so genannte Stromwege aufgegliedert. Auf die räumliche Lage und die mechanischen Zusammenhänge einzelner Teile braucht keine Rücksicht genommen werden. 3.3.1. Die Kontakttabelle Die Kontakttabelle im Stromlaufplan gibt Auskunft, mit wie vielen Hauptschaltgliedern und Hilfskontakten ein Schütz ausgerüstet ist und in welchem Stromweg (Strompfad) diese liegen. Ein Querstrich in der Tabelle bedeutet, dass ein Schaltglied zwar vorhanden ist, aber nicht in der vorliegenden Schaltung genutzt wird.

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3.3.2. Der Kontaktspiegel Da die Kontakttabelle keine Aussage ablegt, welcher Kontakt belegt ist, verwendet man heutzutage den Kontaktspiegel. Der Kontaktspiegel gibt an, welche Kontakte belegt sind und in welchem Strompfad diese gezeichnet sind. Außerdem ist leicht ersichtlich, welche Kontakte noch frei sind.

CAD-Programme benötigen dafür meist die Herstellerdaten der verwendeten Schütze.

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3.4. Die Geräteliste Zu jedem Schaltplan gehört eine Geräteliste. Diese ist ein detailliertes Verzeichnis sämtlicher Geräte der Anlage in alphabetischer Reihenfolge der Gerätekennbuchstaben.

3.5. Die Funktionsbeschreibung Die Funktionsbeschreibung einer Schaltung bzw. auch eines Ablaufes erfolgt in Textform kann bei komplexen Zusammenhängen auch in Diagrammform (Folgediagramm) erfolgen.

3.6. Der Klemmenplan und Anschlussplan Der Klemmen- bzw. Anschlussplan zeigt die Anordnung der Klemmen und ihre Nummerierung sowie an welche Klemme welches Betriebsmittel angeschlossen muss. Sind zwei Anlagenteile durch Kabel miteinander verbunden, werden die Leitungen in jedem Anlagenteil auf Klemmleisten geführt. Die Leisten und die Klemmen werden fortlaufen nummeriert. Die Bezeichnung an den Klemmen sind Zielangaben. Steht an der Klemme 4 der Leiste X1 z.B. X2.4, so heißt dies, Die Leitung führt von X1 Klemme Nr. 4 zu Klemme Nr.4 der Klemmleiste 2.

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4. Regeln für die Planung von Steuerungen 4.1. Überstromschutzorgane, Motorschutzschalter Überstromschutzorgane wie Sicherungen und Motorschutzschalter liegen immer in Reihe am Anfang der Steuerung. Soll der Taster „AUS“ die gesamte Steuerung abschalten, so liegt er ebenfalls Reihe mit den Überstromschutzorganen aber vor dem ersten Stromverteilungspunkt. 4.2. Selbsthaltung Der Haltekontakt liegt immer parallel zum Taster „EIN“. 4.3. Kontaktverriegelung Ist eine Kontaktverriegelung vorhanden, darf der Haltekontakt den Verriegelungskontakt nicht überbrücken. Der Verriegelungskontakt liegt immer vor dem zu verriegelnden Schütz.

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4.4. Folgesteuerung Ein Schließer des Schützes Q11 vor der Schützspule von Q12 geklemmt bedeutet, dass Q12 erst eingeschaltet werden kann, wenn Q11 angezogen hat. 4.5. Tasterverriegelung Eine Tasterverriegelung, dass entweder Schütz Q1 oder das Schütz Q2 eingeschaltet werden kann. Die Wirklinien der Taster werden dabei nicht mehr mitgezeichnet. 4.5. Zwangsverdrahtung Der Selbsthaltekontakt von Q4/14 ist direkt an Q4/A1 angeschlossen. Die Klemme X2/5 ist ebenfalls direkt an Q4/A1 angeschlossen. Diese zeichnerische Darstellung erleichtert die Fehlersuche, fordert aber ein hohes Maß an Disziplin bei der Installation.

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5. Überlast- und Kurzschlussschutz 5.1. Schmelzsicherungen Schmelzsicherungen übernehmen den Schutz bei Überstrom wie auch bei Kurzschluss. 5.1.1. Aufbau von Schmelzsicherungen Der Fußkontakt von Schmelzsicherungen (Typ Neozed und Diazed) ist im Durchmesser abgestimmt auf die Nenngröße der Sicherung. In Kombination mit der Passhülse oder Passschraube kann so eine Verwechslung ausgeschlossen werden.

Neozed- und Diazedsicherungen bis 63A dürfen auch von Laien ausgetauscht werden. NH-Sicherungen können (bauartbedingt) nur durch elektrotechnisch unterwiesene Personen bedient werden.

Schmelzsicherungen können allgemein Kurzschlussströme bis 50kA abschalten. Bei kurzen Entfernungen zum Trafo muss evtl. ein Leistungsschalter vorgeschaltet werden, der auch größere auftretende Kurzschlussströme abschalten kann.

Quelle: Moeller

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. Quarzsand

Sicherungsband

Sollschmelzstelle

Kontrollplättchen in Kennfarbe der Sicherung

Fußkontakt

Schraubkappe Sicherung Passeinsatz

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5.1.2. Betriebsklassen von Schmelzsicherungen Die Betriebsklasse ist durch zwei Buchstaben gekennzeichnet:

1. Buchstabe: Funktionsklasse g: Ganzbereichssicherungen a: Teilbereichssicherungen (nur Kurzschlussschutz)

2. Buchstabe: Schutzobjekt G: allgemeine Anwendung L: Kabel- und Leitungen M: Schaltgeräte R: Halbleiter B: Bergbauanlagen Tr: Transformatoren

5.1.3. Auslöseverhalten von Schmelzsicherungen 5.2. Leitungsschutzschalter Leitungsschutzschalter übernehmen den Schutz bei Überstrom wie auch bei Kurzschluss durch getrennt wirkende Auslöser (Bimetall und Elektromagnet mit Schlagklöppel).

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5.2.1. Auslösecharakteristik von Leitungsschutzscha ltern

Im Wesentlichen unterscheiden sich Leitungsschutzschalter unterschiedlicher Charakteristiken in den Ansprechwerten der unverzögerten Auslösung.

Als Leitungsschutz werden standart-mäßig Leitungsschutzschalter mit Charakteristik B eingesetzt.

Sind beim Einschalten von Verbrauchern um Vielfaches größere Ströme zu erwarten (z.B. bei elektromagnetischen Verbrauchern wie Motoren und Trafos) müssen u.U. Leitungsschutzschalter der Charakteristik C oder D eingesetzt werden.

5.3. Motorschutz 5.3.1. Der Motorschutzschalter Motorschutzschalter sind Schalter zum allpoligen Schalten von Motoren und deren Schutz gegen Zerstörung durch Nichtanlauf, Überlastung, Absinken der Netzspannung oder Ausfall eines Außenleiters in Drehstromnetzen.

Der Motorschutzschalter ist zum Freischalten von Motoren geeignet.

Quelle: Moeller

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5.3.1.1. Schaltzeichen 5.3.1.2. Funktionsweise Motorschutzschalter haben eine thermische Auslösung zum Schutz der Motorwicklung (Überlastschutz) und oft eine elektromagnetische Auslösung (Kurzschlussschutz). Sie sind wie alle Schutzschalter mit einer Freiauslösung ausgestattet.

Schaltzeichen

Kurzschaltzeichen Motorschutzschalter

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An Motorschutzschalter lassen sich Zusatzeinrichtungen anbauen, z. B. Unter-spannungsauslöser, Arbeitsstromauslöser, Hilfsschalter und Ausgelöstmelder.

Motorschutzschalter mit elektromagnetischem Auslöser, die den an der Kurzschlussstelle auftretenden Kurzschlussstrom sicher beherrschen, d.h. die auch im Kurzschlussfall sicher ein und ausschalten können, dürfen ohne Vorsicherung am Netz betrieben werden. In jedem Strompfad des Motorschutzschalters liegen ein Bimetallauslöser und ein elektromagnetischer Auslöser in Reihe.

Bei kleinen Einstellströmen des Motorschutzschalters ist der Eigenwiderstand des Bimetall-auslösers so groß, dass er selbst den Kurzschlussstrom auf Werte begrenzt, die kleiner sind als das Schaltvermögen des Motor-schutzschalters. Solche Schalter bezeichnet man als eigensichere Motorschutzschalter.

Übersteigt der auftretende Kurzschlussstrom das Schalt-vermögen des Motorschutz-schalters, muss eine vorge-schaltete Schutzeinrichtung den Kurzschlussschutz übernehmen.

In sicherungslosen Motor-stromkreisen werden dafür meist Leistungsschalter eingesetzt. Diese haben meist ein Schaltvermögen über 50kA und schützen einen oder eine Gruppe von Motorstromkreisen gegen die Folgen von Kurzschlüssen. 5.3.1.3. Anschluss von Wechselstrommotoren

Quelle: Moeller

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5.3.1.4. Auslöseverhalten von Motorschutzschaltern 5.3.2. Motorschutzrelais Motorschutzrelais (Bimetallrelais) werden überwiegend in Verbindung mit Schützsteuerungen zum Motorschutz eingesetzt. Eine Kombination aus Schütz und Bimetallrelais kann die Schutzfunktion eines einfachen Motorschutzschalters ersetzen. Handelsübliche Bimetallrelais werden dreipolig gebaut und in Nennstrombereiche bis zu 630A gestuft. Die Bimetallstreifen können durch den hindurchfließenden Strom direkt erwärmt werden, oder die Erwärmung erfolgt indirekt über Heizwiderstände

Quelle: Moeller

Quelle: Möller

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5.3.2.1. Schaltzeichen 5.3.2.2. Arbeitsprinzip Die Rückschalt- oder Wiedereinschaltsperre ist eine mechanische Verklinkung, die sich mittels eines Hebels oder einer Schraube am Relais ein- oder ausstellen lässt. In Verbindung mit Drucktastersteuerungen von Schützen ist eine Wiedereinschaltsperre nicht unbedingt erforderlich, weil eine automatische Wiedereinschaltung der Steuerung nach einer Öffnung der Schützselbsthaltung nicht erfolgen kann.

Für Schützsteuerungen ohne Selbsthaltung lässt sich eine selbsttätige. ungewollte Wiedereinschaltung des Schützes verhindern, indem man am Bimetallrelais die Wiedereinschaltsperre einrichtet

Ohne Wiedereinschaltsperre könnte sich der überlastete Hauptstromkreis selbsttätig so lange ein- und ausschalten (takten), bis ein ernsthafter Schaden entsteht. Nach einer selbsttätigen Abschaltung durch Überlastung, anschließender Fehlersuche und Fehlerbeseitigung, wird das Bimetallrelais von Hand wieder eingeschaltet.

1 3 5

6 4 2

95

96 98

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5.3.2.3. Auslöseverhalten von Motorschutzrelais 5.3.3. Motorvollschutz Anders als Motorschutzrelais und Motorschutzschalter wird hier nicht der Motorstrom überwacht, sondern die Temperatur am Motor direkt.

Es gibt zwei unterschiedliche Arten, wie dies erfolgt. In der einfachsten Variante wird direkt am Motor ein Bimetallschalter angebracht. Anwendungsgebiete sind oft Kompressoren von Kühlanlagen.

Bei der anderen Variante werden temperaturabhängige Widerstände direkt in die Motorwicklungen eingebaut.

Quelle: Moeller

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5.3.3.1. Schaltung und Arbeitsprinzip Die Thermistoren werden in Reihe an das Steuergerät angeschlossen. Bei Kaltleiterthermistoren fließt bei Normaltemperatur in der Wicklung ein so großer Strom im Fühlerstromkreis, dass mit Hilfe elektronischer Verstärkung ein Relais im Steuergerät zum Anziehen gebracht wird. Steigt die Temperatur in der Wicklung, steigt auch der Widerstand der Thermistoren. Wird die eingestellte Ansprechtemperatur erreicht, ist der Strom im Fühlerstromkreis so klein, dass das Relais im Steuergerät abfällt. Über die Hilfskontakte wird der Steuerstromkreis des Motorschützes unterbrochen. Bei Ausfall eines Außenleiters bzw. bei Unterspannung bietet diese Variante aber u.U. keinen vollständigen Schutz. In diesem Fall sind weitere Schutzmaßnahmen notwendig. 5.3.3.2. Anwendungsgebiete Der Motorvollschutz wird angewendet, bei:

Motoren, die schwer anlaufen,

Motoren, die häufig geschaltet werden,

bei häufigen Umkehrschaltungen,

Motoren mit Bremsbetrieb,

bei hoher Umgebungstemperatur,

bei schneller Verschmutzung von Motoren,

bei Explosionsgefahr.

Quelle: ZIEHL-ABEGG

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6. Schütze Ein Schütz ist ein elektromechanisches Bauteil, mit dessen Hilfe mit einer kleinen Leistung (viel) größere Leistungen geschaltet werden können. 6.1. Einteilung der Schütze Schütze werden nach Art der Schaltkontakte in zwei große Gruppen unterteilt. Lastschütz: auch als Hauptschütz oder Schaltschütz

bezeichnet ist mit 3 stärkeren Kontakten ausgerüstet. Mit Lastschützen können Lastströme bis ca. 600A geschaltet werden.

Hilfsschütz: dient zum Schalten von Hilfsenergie. Die Kontakte sind meist nur für Schaltströme bis max. 10A ausgelegt.

Zu den Hilfsschützen zählen z.B. auch Zeitrelais und Sicherheitsrelais. 6.2. Schaltzeichen (Bsp.: Lastschütz) Häufig gibt es in der untersten Ebene 4 Kontakte (3 Lastkontakte und ein Hilfskontakt). Die Platznummern 2, 3 und 4 entfallen dann. Bei den meisten Schützen lassen sich aber weitere Hilfskontakte aufstecken. Die Platznummern der Kontakte beginnen dann immer bei 5. 6.3. Funktionsweise

Q ...

A1

A2

1 3 5

2 4 6

13

14

21

22

31

32

43

44

Magnetspule

beweglicher Anker

Schaltkontakte

Schaltkontakte

Quelle: Moeller

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6.3.1. Zwangsgeführte Kontakte Für sicherheitsbezogene Anwendungen in Steuerungen sind Schütze mit zwangsgeführten Kontakten vorgeschrieben. Zwangsführung heißt, dass die Konstruktion solcher Schütze sicherstellen muss, dass zu keinem Zeitpunkt des Umschaltvorganges Öffner- und Schließerkontakte gleichzeitig geschlossen sein dürfen. Dies gilt auch für den Fehlerfall eines oder mehrerer verschweißter Kontakte. In diesem Fall müssen mindestens 0,5 mm Abstand eingehalten werden. Welche Schaltgeräte diese Forderung erfüllen, ist den Herstellerangaben zu entnehmen. 6.3.2. Spiegelkontakte Für sicherheitsbezogene Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit werden in der neueren Zeit von den Herstellern Schütze mit Spiegelkontakten angeboten. Hierbei handelt es sich um Hauptschütze deren Leistungskontakte zusätzlich Hilfs-Öffnerkontakte zugeordnet werden, die den momentanen Schaltzustand der Leistungskontakte widerspiegeln.

Quelle: Möller

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6.3.3. Löschglieder Um Schäden an der elektronischen Ausrüstung einer Steuerung zu vermeiden, werden für Schütze Löschglieder eingesetzt. Löschglieder begrenzen die beim Schalten von Schützspulen (Induktivitäten) entstehenden Induktionsspannungen.

Für Gleichspannungsschütze werden Freilaufdioden und Varistoren verwendet.

Bei Schützen mit Wechsel-stromansteuerung können R-C-Schutzbeschaltungen und Varistoren eingesetzt werden.

Die Löschglieder werden parallel zu den Schützspulen verdrahtet. Die Hersteller von Schaltgeräten bieten im Zubehör Bausteine an die einfach an die Schütze zu montieren sind. Schutzbeschaltung einer Schützspule

a) Freilaufdiode b) Varistor c) R-C-Beschaltung

6.4. Gebrauchskategorien für Niederspannungsschaltg eräte (nach DIN EN 60947)

AC – 1 ohmsche Last, schwach induktive Last, Widerstandsöfen AC – 2 Schleifringläufermotoren, Anlassen, Ausschalten AC – 3 Käfigläufermotoren, Anlassen, Ausschalten, gelegentliches

Tippen oder Gegenstrombremsen AC – 4 Käfigläufermotoren, Anlassen, Ausschalten, Gegenstrom-

bremsen, Reversieren, Tippen DC – 1 Ohmsche oder schwach induktive Last DC – 3 Nebenschlussmotoren, alle Betriebsarten DC – 5 Reihenschlussmotoren, alle Betriebsarten

Quelle: Möller

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6.5. Zeitrelais Für zeitverzögerte Steuerungsabläufe verwendet man Zeitrelais. Die erforderlichen Ver-zögerungszeiten werden dabei mechanisch, pneumatisch oder elektronisch erreicht.

Bei den aktuell immer häufiger eingesetzten elektronischen Zeitrelais sind Verzögerungszeiten von Bruchteilen einer Sekunde bis zu ca. 100 Stunden einstellbar.

Da sich diese Zeitrelais auch im Verhalten einstellen lassen, werden diese auch als Universalrelais bezeichnet. 6.5.1. Schaltzeichen 6.5.2. Funktionsweise anzugverzögert: abfallverzögert:

A1

K 3 T A2

7

8 (anzugverzögert)

A1

K 5 T A2

7

8 (abfallverzögert, rückfallverzögert)

A1/A2

7 / 8 t t

A1/A2

7 / 8 t t

Quelle: Moeller

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7. Sensoren und Positionsschalter Sensoren werden in der Steuerungs- und Anlagentechnik zur Positions-, Abstands-, Wege- und Bewegungserfassung verwendet. Sie wandeln dabei den momentanen Wert einer physikalischen Größe in eine elektrische Größe für die Steuerung um. 7.1. Positionsschalter Mit Positionsschaltern werden Positionen auf mechanischem Weg überwacht.

Werden Antriebe bzw. Maschinen von Positionsschaltern abgeschaltet, sind die Öffnerkontakte zu verwenden. Bei erhöhtem Sicherheitsbedarf müssen Positionsschalter mit mechanisch zwangsöffnenden Kontakten verwendet werden. (siehe nebenstehendes Bild) Symbol für zwangsöffnende Kontakte:

Sind in Positionsschaltern Öffner- und Schließerkontakt vorhanden, dann sind bei Zwangsführung immer beide Kontakte zwangsgeführt. Symbol für Zwangsführung:

Im Fehlerfall bleibt beim zwangsgeführten Positionsschalter bei verschweißtem Schließer der Öffner offen.

Bei verschweißtem Öffner wird der Öffner zwangsgeöffnet und der Schließer bleibt offen

Quelle: Moeller

Standardmäßig sind in Positionsschaltern ein Öffner- und ein Schließerkontakt vorhanden.

Zwangsöffner mit verschweißten Kontakten

Öffner bei Federbruch

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7.2. Annäherungssensoren Annäherungssensoren arbeiten berührungslos sowie kontaktlos und sind damit nahezu verschleißfrei. Damit sind sie auch gegenüber Umwelteinflüssen meist unempfindlich. Als Ausgangssignal werden Schaltsignale, Impulse oder Analogsignale ausgegeben. 7.2.1. Arbeitsweise Wenn das Betätigungselement B in die empfindliche Zone Z des Sensors eintritt, wird das Fühlerelement F des Sensors beeinflusst. Abhängig von der physikalischen Größe verändert oder erzeugt das Fühlerelement ein elektrisches Signal. Das Anpasselement A wandelt das oft schwache elektrische Signal in die gewünschte Signalform z.B. Schalt-, Digital- oder Analogsignal um. Der Signalverstärker V liefert ein Ausgangssignal, welches es ermöglicht auch größere Entfernungen bis zur Steuerung ohne Signalverlust zu überbrücken 7.2.2. Anschluss von Annäherungssensoren Annäherungssensoren benötigen für die integrierte Auswerteelektronik immer eine Hilfsspannung. Diese liegt in der Regel zwischen 24 und 30 VDC. Beispiele für den Anschluss:

B F A V Z

Sensor

Signal zur Steuerung

Anschluss eines Schaltsensors: Anschluss eines Analogsensors:

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7.2.3. Akustische Annäherungssensoren (Ultraschalls ensoren) Akustische Annäherungssensoren eignen sich für mittlere bis größere Entfernungen. Kernelement ist ein piezokeramischer Sender und Empfänger. Da der Sensor auf zurückreflektierte Schallwellen reagiert, ist bei diesen Sensoren der große Erfassungsbereich (Winkel) zu beachten. Dies ist vor allem bei schmalen langen Behältern z.B. Rohren relevant. (siehe Beispielgrafik) Beispiel Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors: 7.2.4. Kapazitive Annäherungssensoren Kapazitive Annäherungssensoren eignen sich zum Erkennen von Metallen und Nichtmetallen in kurzen Entfernungen. Dabei bildet die Luft vor dem Sensor das Dielktrikum. Tritt ein erkennbares Medium (auch verschiedene Flüssigkeiten, je nach Sensorempfindlichkeit) in die empfindliche Zone des Sensors ein, ändert sich die Kapazität und im Sensor beginnt ein Oszillator zu schwingen. Der Sensor gibt sein Signal aus.

Auf Grund dieser Funktionsweise sind diese Sensoren extrem störanfällig bei Verschmutzung. Dies sollte auf alle Fälle in einem Wartungsplan beachtet werden. 7.2.5. Induktive Annäherungssensoren Induktive Annäherungssensoren eignen sich zum Erkennen von Metallen in kurzen Entfernungen. Der Sensor sendet dabei ein wechselndes Magnetfeld aus. Tritt ein Eisen- oder Nichteisenmetall in dieses Magnetfeld ein, wird wie bei einem Trafo in diesem Metall eine Spannung induziert. Diese Induktionsspannung erzeugt nun wiederum ein Gegenmagnetfeld, welches vom Sensor erfasst wird.

Nur in Sonderbauarten sind diese Sensoren magnetfeldfest gegen äußere Magnetfelder.

Quelle: PIL Sensoren GmbH

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7.2.6. Optische Annäherungssensoren Optische Annäherungssensoren eignen sich zum Erkennen von Gegenständen in großen Entfernungen. Sie arbeiten nach dem Lichtschranken- oder nach dem Reflexionsprinzip.

Bei Lichtschranken liegen Lichtsender und Lichtempfänger meist einander gegenüber. Sie sind damit sehr sabotagesicher und für höchste Sicherheitsfunktionen geeignet. Sie finden auch großflächig als Lichtvorhänge und auch als Lichtgitter Anwendung.

In einfachen Bauformen können aber auch Sender und Empfänger in einem Gehäuse untergebracht sein. Dann wird gegenüber ein passiver Reflektor montiert. Die Schaltung erfolgt, wenn der Lichtstrahl unterbrochen wird.

Beim Reflexionsprinzip wird das Licht vom Gegenstand zurückgeworfen. Dunkle (schwarze) Gegenstände werden deshalb meist nicht erkannt, da nicht genug Licht zurückreflektiert wird. Außerdem sinkt die Erkennbarkeit von Gegenständen mit der Entfernung und der Farbe der Gegenstände.

7.2.7. Magnetfeldannäherungssensoren Magnetfeldannäherungssensoren eignen sich für hohe Betätigungsfrequenzen. Diese Sensoren reagieren auf externe Magnetfelder. Beim Einbau muss darauf geachtet werden, dass keine Störungen durch vorhandene Magnetfelder auftreten.

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8. Sicherheit elektrischer Anlagen Bevor die Steuerung für einen elektrische Anlage entwickelt wird, sollte über die Sicherheit der Anlage nachgedacht werden.

Dabei sollte als erstes geprüft werden, welche Bestimmungen, Normen, Vorschriften, Gesetze und evtl. Genehmigungsverfahren eingehalten werden müssen.

Einige der am häufigsten zu beachtenden Vorschriften und Gesetze:

GSG (Gerätesicherheitsgesetz)

MRL (Maschinenrichtlinie)

UVV (Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften)

DIN-Normen

DIN-VDE-Normen

EN-Normen

EMV-Gesetz (elektromagnetische Verträglichkeit) 8.1 Normenüberblick Die allgemeinen Rahmenbedingungen für das Errichten, in Verkehr bringen, Einführen und Betreiben von elektrischen Anlagen werden durch Gesetze geregelt. Als Hilfe in Detailfragen stehen die verschiedenen Normen (anerkannte Regeln der Technik) zur Verfügung.

Für viele Spezialfälle stellen aber die Berufsgenossenschaften ergänzende Vorschriften, welche Gesetzkraft besitzen. Diese Vorschriften werden nach Auswertung von Unfällen erlassen und können sehr viel schneller umgesetzt werden, da sie national erlassen werden und damit keine langwierigen Einigungsverfahren durchlaufen müssen.

Die Normen zur Sicherheit von Maschinen werden in drei Typen unterteilt:

Typ A Sicherheitsgrundnormen (Grundbegriffe und allgemeine Aspekte)

Typ B Sicherheitsgruppennormen (spezielle Sicherheitsaspekte)

Typ C Maschinensicherheitsnormen (detaillierte Sicherheitsanforderungen für bestimmte Maschinen

8.2 Das Gerätesicherheitsgesetz Das Gerätesicherheitsgesetz (GSG) gilt für das in Verkehr bringen und Ausstellen von technischen Arbeitsmitteln.

Nach dem GSG dürfen nur technische Arbeitsmittel in Verkehr gebracht werden, die den einschlägigen Sicherheitsvorschriften und den anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Der Hersteller (auch Importeur) muss die Sicherheit zu bescheinigen.

Im Gebiet der Europäischen Union muss z.B. für elektrische Geräte eine Konformitätserklärung ausgestellt werden. Mit dem CE-Zeichen bescheinigt der Hersteller die Konformität zu bestehenden Normen.

Des weiteren ist es nach dem GSG zusätzlich möglich, die Sicherheit von Geräten durch spezielle Prüfstellen prüfen zu lassen und diese Prüfung mit dem GS-Zeichen zu bescheinigen.

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8.3 Die Maschinenrichtlinie (98/37/EG) Die Maschinenrichtlinie (98/37/EG) gilt für das in Verkehr bringen und in Betrieb nehmen von Maschinen in den Mitgliedstaaten der Europäischen Union. Laut Richtlinie wird eine Maschine definiert als:

„- eine Gesamtheit von miteinander verbundenen Teilen oder Vorrichtungen, von denen mindestens eines beweglich ist, sowie gegebenenfalls von Betätigungsgeräten, Steuer- und Energiekreisen usw., die für eine bestimmte Anwendung, wie die Verarbeitung, die Behandlung, die Fortbewegung und die Aufbereitung eines Werkstoffes zusammengefügt sind,

- eine Gesamtheit von Maschinen, die, damit sie zusammenwirken, so angeordnet sind und betätigt werden, dass sie als Gesamtheit funktionieren,

- eine auswechselbare Ausrüstung zur Änderung der Funktion einer Maschine, die nach dem in Verkehr bringen vom Bedienungspersonal selbst an einer Maschine oder einer Reihe verschiedener Maschinen bzw. an einer Zugmaschine anzubringen sind, sofern diese Ausrüstungen keine Ersatzteile oder Werkzeuge sind.“

Die Maschinenrichtlinie fordert, dass von einer Maschine über die komplette Lebensdauer keine Gefahr ausgeht. Dabei zählt auch die Zeit für das Errichten, den bestimmungsgemäßen Betrieb, die Wartung bis hin zur Demontage der Maschine.

Der Hersteller der Maschine muss die Konformität mit einschlägigen Normen durch das Anbringen des CE-Zeichens bestätigen.

8.4 Risiko und Gefahrenbeurteilung Bei jeder Maschine besteht ein gewisses Risiko der Verletzung. Existiert für eine bestimmte Maschine oder Anlage keine Typ-C-Norm, muss entsprechend der Maschinenrichtlinie eine Risikobeurteilung durchgeführt werden.

Dabei sind unter anderem folgende Normen anzuwenden:

• EN 292 „Sicherheit von Maschinen – Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleitsätze“ beschreibt die zu betrachtenden Risiken

• EN 1050 „Sicherheit von Maschinen, Leitsätze zur Risikobeurteilung“ beschreibt die Risikobeurteilung

Ziel der Risikobeurteilung ist es, zu ermitteln wie hoch das Risiko einer Maschine oder Anlage ist. In der Folge können dann Maßnahmen festgelegt werden, um das Risiko so weit zu mindern, dass nur noch ein vertretbares Restrisiko von der Maschine ausgeht. 8.4.1. Ermittlung der Grenzen der Maschine Zu Beginn jeder Gefahrenanalyse muss erst einmal der Gefahrenbereich festgestellt werden. Je nachdem welche Bewegungen eine Maschine ausführt, kann dieser Bereich variieren.

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8.4.2. Risikobeurteilung Die Norm EN 1050 beschreibt Wege der Risikobeurteilung und empfiehlt Arbeitsmethoden hierzu.

Die Norm EN 954-1 beschreibt Eigenschaften von Sicherheitsfunktionen und Gestaltungsgrundsätze von sicherheitsbezogenen Teilen einer Steuerung. Für die Auswahl der notwendeigen Sicherheitsfunktionen beschreibt diese Norm in einer graphischen Form eine Risikoanalyse. 8.4.2.1. Risikograph nach EN 954-1 Die Norm EN 954-1 teilt die notwendigen Sicherheitsanforderungen in Kategorien ein. Die untenstehende Grafik zeigt das Auswahlverfahren.

B 1 2 3 4

Kategorie

Start

S1

S2 F1

F2

P1

P2

P1

P2

Bevorzugte Kategorie für Bezugspunkte überdimmensionierte Maßnahme in Bezug auf das (ermittelte) Risiko mögliche Kategorie, zusätzliche Maßnahmen erforderlich

S Schwere der Verletzung S1 leichte Verletzung S2 schwere irreversible Verletzung oder Tod

F Häufigkeit und Aufenthaltsdauer im Gefahrenbereich F1 selten und/oder kurze Dauer F2 häufig bis dauernd

P Möglichkeit zur Vermeidung der Gefährdung P1 möglich unter bestimmten Umständen P2 kaum möglich

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8.4.2.2. Sicherheitskategorien nach EN 954-1 Die Sicherheitskategorien nach DIN EN 954-1 beschreiben ein Mindestmaß anzuwendender Sicherheit und in wie weit eine Überwachung notwendig wird.

Kategorie B : Die sicherheitsbezogenen Teile von Maschinensteuerungen und/oder ihre Schutzeinrichtungen als auch ihre Bauteile müssen in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik so gestaltet, ausgewählt, zusammengestellt und kombiniert werden, dass sie den zu erwartenden Einflüssen standhalten können.

Kategorie 1 : Die Anforderungen von Kategorie B müssen erfüllt sein. Verwendung von sicherheitstechnisch bewährten Bauteilen.

Kategorie 2 : Die Anforderungen von Kategorie B bei Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien müssen erfüllt sein. Die Sicherheitsfunktionen müssen in geeigneten Zeitabständen durch die Maschinensteuerung geprüft werden. Anmerkung: was geeignet ist, hängt von der Anwendung und der Art der Maschine ab.

Kategorie 3 : Die Anforderungen von Kategorie B bei Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien müssen erfüllt sein. Die Steuerungen müssen so gestaltet sein, dass:

ein einzelner Fehler in der Steuerung nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion(en) führt und

wenn immer in angemessener Weise durchführbar, der einzelne Fehler mit geeigneten, dem Stand der Technik entsprechenden Mitteln erkannt wird.

Kategorie 4 : Die Anforderungen von Kategorie B und die Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien müssen erfüllt sein. Eine Steuerungen muss so gestaltet sein, dass:

ein einzelner Fehler in der Steuerung nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion(en) führt und

wenn immer möglich, ein einzelner Fehler bei oder vor Anforderung der Sicherheitsfunktion erkannt wird oder

wenn dies nicht möglich ist, dann eine Anhäufung von Fehlern nicht zu einem Verlust der Sicherheitsfunktion(en) führt.

8.5. Grundausstattung von Maschinen nach DIN VDE 01 13-1 (EN 60204-1) 8.5.1. Netzanschluss und Einrichtungen zum Trennen Maschinen sollten möglichst an eine einzige Energieversorgung angeschlossen werden. Der Anschluss sollte dabei immer möglichst fest erfolgen. In der Nähe der Außen-leiteranschlussklemme ist ein Anschluss an das externe Schutzleitersystem vorzusehen.

Mindestquerschnitt des externen Schutzleiters aus Kupfer:

Querschnitt der Außenleiter für den Netzanschluss

S mm2

Querschnitt des externen Schutzleiters aus Kupfer

S mm2

S ≤ 16 S

16 < S ≤ 35 16

S > 35 S/2

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An jeder Netzanschlussstelle muss die Klemme für den externen Schutzleiter durch Kennzeichnung mit den Buchstaben PE erkennbar sein (siehe IEC 60445), um Verwechslungen der Anschlusspunkte von Maschine und fester Installation zu vermeiden.

Die anderen Klemmen für den Anschluss von Maschinenkomponenten oder Untereinheiten an das Schutzleitersystem der Maschine müssen entweder mit dem graphischen Symbol 60417-IEC-5019: oder mit den Buchstaben PE, wobei dem graphischen Symbol der Vorzug zu geben ist, oder mit der Zweifarben- Kombination GRÜN-GELB gekennzeichnet sein. Eine Netz-Trenneinrichtung muss vorgesehen werden:

für jeden Netzanschluss einer Maschine;

für die Versorgung zu einem Zuleitungssystem mit Schleifleitungen, Schleifringkörpern, Systemen für flexible Leitungen (aufgetrommelt, als Leitungsgirlande) für eine oder mehrere Maschinen;

für jede Bordstromversorgung. Die Netztrenneinrichtung dient u.a. zum Freischalten der Maschine z.B. für Wartungs-arbeiten. 8.5.1.1. Ausführung der Netztrenneinrichtung Im einfachsten Fall kann eine Netztrenneinrichtung als Stecker-Steckdosenkombination ausgeführt werden (zulässig bis 3kW Anschlussleistung).

Weitere zulässige Trenneinrichtungen sind:

Lasttrennschalter;

Trennschalter (mit und ohne Sicherung);

Leistungsschalter – geeignet zum Trennen. Bei den Schaltern muss die Ein- bzw. Ausstellung deutlich gekennzeichnet sein (durch Symbole „I“ und „O“) und sie müssen leicht zugänglich angebracht sein (Höhe 0,6 bis 1,9m, bevorzugt 1,7m)

Quelle: Siemens Quelle: Moeller

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8.5.2. Schutz gegen elektrischen Schlag Die elektrische Ausrüstung von Maschinen muss so ausgelegt werden, dass Personen gegen direktes Berühren sowie bei indirektem Berühren gegen elektrischen Schlag geschützt sind. Dabei ist die DIN VDE 0100-410 anzuwenden.

Abweichend von DIN VDE 0100-410 ist zu beachten:

bei PELV-Stromkreisen darf die Spannung nicht größer sein als 25VAC effektiv bzw. 60VDC oberschwingungsfrei, wenn die Ausrüstung üblicherweise in trockenen Räumen verwendet wird und aktive Teile nicht großflächig vom menschlichen Körper berührt werden;

in allen anderen Fällen darf die PELV 6VAC effektiv bzw. 15VDC oberschwingungsfrei nicht überschreiten.

8.5.3. Überlastschutz von Motoren Die elektrischen Antriebe über einer Bemessungsleistung von 0,5kW müssen gegen Überlast geschützt werden. 8.5.4. Schutz bei Unterbrechung der Versorgung ode r Spannungseinbruch und

Spannungswiederkehr Wenn durch einen Spannungseinbruch oder eine Unterbrechung der Versorgung ein gefährlicher Zustand der Maschine entstehen kann, ist ein Unterspannungsschutz vorzusehen.

Wird damit die Maschine abgeschaltet, darf diese nicht selbständig wieder anlaufen.

Die Wirksamkeit von Stopfunktionen darf durch den Unterspannungsschutz nicht beeinträchtigt werden.

Ein verzögerter Unterspannungsschutz darf vorgesehen werden, wenn der Betrieb einer Maschine eine Spannungsunterbrechung oder einen kurzen Spannungseinbruch erlaubt 8.5.5. Potentialausgleich Grundsätzlich werden alle Konstruktionsteile und metallischen Gehäuse in den Potentialausgleich einbezogen. Eine durchgehende Verbindung des Potentialausgleichs und der Schutzleiter muss gewährleistet bleiben.

In Steuerstromkreisen ist eine Funktionserdung durchzuführen. Durch diese soll die Folge eines Isolationsfehlers sowie die Folgen von Störsignalen auf empfindliche Teile von Steuerungen minimiert werden.

Anschlussstellen für die Schutzleiter durch das Symbol

zu kennzeichnen.

Quelle: Siemens

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Quelle: Siemens

8.5.6. Steuerstromkreise Steuerstromkreise von Maschinen müssen von Steuertransformatoren versorgt werden. Diese Transformatoren müssen über getrennte Wicklungen verfügen.

Werden Gleichspannungsstromkreise an das Schutzleitersystem angeschlossen, müssen diese über eine getrennte Wicklung des Trafos oder einen anderen Trafo versorgt werden.

Nicht vorgeschrieben sind Steuertransformatoren für Maschinen mit nur einem einzigen Motor und höchstens zwei Steuergeräten (z.B. Start-/Stop-Bedienstation; Verriegelungseinrichtung).

8.5.6.1. Steuerspannungen

Wird die Steuerspannung von einem Transformator gespeist, darf diese 277V nicht übersteigen. Steuerstromkreise sind gegen Überstrom zu schützen (F1). Überstromschutzeinrichtungen sind so auszuwählen, dass die Bauteile von Steuerstromkreisen geschützt werden und ein Verkleben oder Verschweißen von Kontakten durch Fehler verhindert wird.

8.5.6.2. Auswahl von Steuertrafos nach der zu verso rgenden Leistung

Bei der Auswahl eines Steuertrafos muss die anzuschließende Leistung im Steuerstromkreis ermittelt werden. Mit folgender Näherungsformel lässt sich die Scheinleistung des Steuertrafos ermitteln:

Quelle: Moeller

TrS : Transformatorbauleistung in VA

∑ HS : Summe der Halteleistung der Schützantriebe

ohne Berücksichtigung des größten Schützes in VA

maxAS : Einschaltleistung des größten Schützes

∑ LP : Summe der Meldeleuchten usw. in W

g : Gleichzeitigkeitsfaktor

)PSS(gS LmaxAHTr ∑∑ ++⋅≈

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8.5.6.3. Auswahl der Sekundärabsicherung Für die Auswahl der maximalen sekundärseitigen Absicherung der Steuerstromkreise ist zusätzlich auch der Schutz durch automatisches Abschalten der Stromversorgung im Fehlerfall nach DIN VDE 0100-410 zu beachten. Der im Fehlerfall fließende Kurzschlussstrom lässt sich über die Kurzschlussspannung (uk) mit Hilfe der Formel

berechnen. 8.5.6.4. EMV im Steuerstromkreis Aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) sollten Steuerstromkreise immer getrennt von Arbeitsstromkreisen verlegt werden, um Störungen durch große Schaltströme zu vermeiden. Ebenso sollte beachtet werden, dass Schleifen in den Stromkreisen empfindlich gegenüber Störungen sind und selbst auch zu Störsendern werden.

EMV-günstige, getrennte Anordnung von Arbeits- und Steuerstromkreisen.

Der Schutzleiter der Funktionserdung des Steuerstromkreises ist nahe dem Steuer-stromkreis gelegt.

EMV-ungünstige, Anordnung von Arbeits- und Steuerstromkreisen.

Der Schutzleiter der Funktionserdung des Steuerstromkreises bildet eine große Schleife mit den Leitern des Steuer-stromkreises.

Außerdem können durch gemeinsame Verlegung von Steuer- und Arbeits-stromkreis Störungen eingekoppelt werden.

k

nkd u

%100II

⋅=

kdI : Dauerkurzschlussstrom

nI : Nennstrom sekundär

ku : Kurzschlussspannung

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8.5.7. Start- und Stopfunktionen Das Starten einer Maschine darf nur durch Erregen eines Stromkreises erfolgen. Stopfunktionen müssen gegenüber Startfunktionen vorrangig sein. Stopfunktionen werden in 3 Kategorien eingeteilt.

Kategorie 0: Das Stillsetzen der Maschine erfolgt durch sofortiges Abschalten der Energie. (ungesteuertes Stillsetzen)

Kategorie 1: gesteuertes Stillsetzen; Dabei wird die Energie zu den Maschinenantriebs-elementen beibehalten, um das Stillsetzen zu erreichen. Erst wenn der Stillstand erreicht ist, wird die Energie abgeschaltet.

Kategorie 2: ist ein gesteuertes Stillsetzen bei dem die Energie zu den Antriebselementen beibehalten wird. (elektronische Drehzahlreduzierung auf n=0)

8.5.7.1. Stillsetzen im Notfall Das Stillsetzen im Notfall muss gegenüber allen anderen Steuerungsfunktionen und Betätigungen Vorrang haben. Die Energie von gefahrbringenden Antriebselementen muss so schnell wie möglich (z.B. durch Notbremsen nach Kategorie 1) abgeschaltet werden.

Die Auswahl der Stopkategorie hat durch die Risikobeurteilung zu erfolgen.

Für die Stillsetzfunktion im Notfall nach Kategorie 0 dürfen nur festverdrahtete, elektromechanische Betriebsmittel verwendet werden.

Findet die Stillsetzfunktion im Notfall nach Kategorie 1 Anwendung, muss das endgültige Abschalten der Energie durch elektromechanische Schaltglieder gewährleistet werden. 8.5.7.2. Ausschalten im Notfall

Das Ausschalten im Notfall ist vorzusehen wo ein Schutz gegen direktes Berühren durch Abstand erreicht wird bzw. wenn die Möglichkeit anderer Gefährdungen oder Beschädigungen durch elektrische Energie besteht.

Falls für eine Maschine ein Stop nach Kategorie 0 nicht zulässig ist, so sind andere Schutzfunktionen (z.B. gegen direktes Berühren) anzuwenden, so dass ein Ausschalten im Notfall nicht notwendig ist.

Quelle: Moeller

Quelle: Moeller

Quelle: Moeller

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8.5.7.2.1 Beispiele für das Ausschalten im Notfall Möglichkeit der Abschaltung für einfache Antriebe:

Das Gerät zum Ausschalten im Notfall (Not-Aus-Taster) ist dabei immer zwangsöffnend.

Bei einem Verkleben der Kontakte von K1M kommt es zu einem Verlust der Sicherheitsfunktion.

Mit dieser Schaltung kann eine Maschinensicherheit nach Sicher-heitskategorie 1 (nach EN 954-1) erreicht werden.

Möglichkeit der Abschaltung, wenn mehrere Stromkreise unterbrochen werden müssen:

Bei dieser Schaltung müssen die Schütze mit zwangsgeführten Kontakten ausgerüstet sein. Da bei Ausfall (z.B. Verkleben von Kontakten) eines Schützes die anderen Schütze die Sicherheitsfunktion (Freigabe) übernehmen, handelt es sich um ein redundantes System.

Die Zuleitung zum Not-Aus-Taster muss geschützt verlegt werden, da ein Schluss in diesem Zweig einen Ausfall der Sicherheit bewirkt (einkanalige Ansteuerung).

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Zweikanalige Ansteuerung: Bei einer zweikanaligen Ansteuerung müssen alle Sicherheitssysteme durch eine zweite Sicherheitsfunktion abgesichert sein. Im Beispiel werden Not-Aus-Taster mit zwei Öffnern verwendet. Öffnet ein Taster durch einen Fehler nicht mehr, wird durch den zweiten Kreis die Abschaltung übernommen. Ein erneutes Einschalten wird verhindert, da in einem Kreis die Schütze noch angezogen sind und durch die interne Schaltung des Sicherheitsrelais eine Überwachung erfolgt.

Wird zusätzlich der Antrieb doppelt geschaltet und erfolgt eine Querschlussüberwachung, kann mit diesem System die Sicherheitskategorie 3 oder 4 erreicht werden (nach EN 954-1). Querschlussüberwachung: Ein Querschluss zwischen den beiden Not-Aus-Kreisen ist ein Kurzschluss zwischen den Ansteuerleitungen untereinander.

Bei einkanaligen Ansteuerungen kann solch ein Querschluss zum Ausfall der Sicherheitsfunktion führen.

Die meisten Sicherheitsrelais bieten heute die Möglichkeit, Querschlüsse zu überwachen. Im Falle eines solchen Fehlers werden dann die Freigabekanäle abgeschaltet und ein erneutes Einschalten verhindert.

Querschluss

Sicherheits-Not-Aus Relais

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Stillsetzen im Notfall bei SPS-Geräten:

Beim Einsatz von Speicherprogrammierbaren Steuerungen wird in der Regel das SPS-Gerät im Notfall nicht ausgeschaltet. Die Ausschaltfunktion wirkt in diesem Fall jeweils direkt auf die Gefahr bringenden Antriebe und wird separat zur Auswertung auf die SPS geführt.

Im Anwenderprogramm muss dann ein automatisches wieder Anlaufen nach dem frei geben des Sicherheitsrelais verhindert werden. Auf Grund dieser programmabhängigen Sicherheit kann mit dieser Schaltung maximal die Sicherheitskategorie 2 (nach EN 954-1) erreicht werden. 8.5.7.3. Risikoverminderung Eine weitere Möglichkeit der Risikominimierung im Gefahrenfall ist ein automatisches Abschalten der Anlage oder von Teilen der Anlage. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit kann durch Diversität erfolgen. Diversität bedeutet dass die Sicherheit nicht nur durch Redundanz erreicht wird, sondern dass die Redundanz durch zwei unterschiedliche Systeme erreicht wird.

Beispiel:

� funktionelle Diversität durch Kombination von Öffner und Schließer

� Gerätediversität durch Verwendung unterschiedlicher Gerätearten (hier unterschiedliche Hilfsschütztypen)

� Schutzeinrichtung offen

� Rückführkreis

� Schutzeinrichtung geschlossen

Quelle: Moeller

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8.5.8. Bediengeräte Bediengeräte sind so anzubringen, dass

ein unbeabsichtigtes Bedienen verhindert wird,

der Bediener beim Bedienen nicht in eine gefahrbringende Situation gebracht wird,

diese leicht zu erreichen sind (für Bedienung und Montage)

diese vor Beschädigung geschützt sind,

diese vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Drucktaster müssen nach untenstehender Tabelle farblich gekennzeichnet sein:

Farbe Bedeutung Erklärung Anwendungsbeispiele

ROT Notfall bei gefahrbringendem Zustand

oder im Notfall betätigen Stillsetzen im Notfall Einleitung von Not-Funktionen (mit gelbem Untergrund), Aus

GELB anormal bei einem anormalen Zustand

betätigen Eingriff, um einen anormalen Zustand zu unterdrücken Eingriff, um einen unterbrochenen automatischen Ablauf wieder zu starten

GRÜN normal betätigen, um übliche Zustände einzuleiten

Start

BLAU zwingend bei einem Zustand betätigen,

der eine zwingende Handlung erfordert

Rückstellfunktion

WEISS keine spezielle Bedeutung zugeordnet

für allgemeine Einleitung von Funktionen außer Stillsetzen im Notfall

START/EIN (bevorzugt) STOP/AUS

GRAU START/EIN STOP/AUS

SCHWARZ START/EIN STOP/AUS (bevorzugt)

Bediengeräte für das Stillsetzen bzw. Ausschalten im Notfall müssen ROT sein, der Hintergrund unmittelbar dahinter muss GELB sein. 8.5.9. Anzeigeleuchten Anzeigeleuchten dienen zur Bestätigung eines Befehls oder Zustandes bzw. als Anzeige, dass eine bestimmte Aufgabe ausgeführt werden sollte.

Farbe Bedeutung Erklärung Anwendungsbeispiele

ROT Notfall gefahrbringender Zustand Sofortige Handlung, um auf einen

gefahrbringenden Zustand zu reagieren (z. B. durch Betätigung des Stillsetzens im Notfall)

GELB anormal anormaler Zustand;

bevorstehender kritischer Zustand

Überwachen und/oder Eingreifen (z. B. durch Wiederherstellen der vorgesehenen Funktion)

GRÜN normal normaler Zustand optional

BLAU zwingend Anzeige eines Zustandes, der

Handlung durch den Bediener erfordert

zwingende Handlung

WEISS neutral

andere Zustände; darf verwendet werden, wenn Zweifel über die Anwendung von ROT, GELB, GRÜN oder BLAU bestehen

überwachen

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8.5.10. Kennzeichnung von Leitern Zur Identifizierung von Leitern dürfen nach EN 60204-1 folgende Farben verwendet werden:

SCHWARZ, BRAUN, ROT, ORANGE, GELB, GRÜN, BLAU (einschließlich HELLBLAU), VIOLETT, GRAU, WEISS, ROSA, TÜRKIS.

Die Farben GRÜN und GELB sollten nicht verwendet werden, wenn dies zu Verwechslung mit der Farbkombination GRÜN-GELB (Schutzleiter) führen kann.

Identifizierung des Schutzleiters:

Der Schutzleiter muss durch Anordnung, Form oder Farbe deutlich zu erkennen sein. Wird dieser farblich gekennzeichnet, muss er GRÜN-GELB gekennzeichnet sein.

Identifizierung des Neutralleiters:

Wird ein farblich gekennzeichneter Neutralleiter verwendet, muss dieser HELLBLAU gekennzeichnet sein.

Identifizierung anderer Leiter:

Andere Leiter müssen durch Beschriftung (Ziffern oder Buchstaben) oder durch Farbe gekennzeichnet sein. Als Leiterfarben werden empfohlen:

SCHWARZ: Hauptstromkreise für Gleich- und für Wechselstrom,

ROT: Steuerstromkreise für Wechselstrom,

BLAU: Steuerstromkreise für Gleichstrom,

ORANGE: Verriegelungsstromkreise, die von externen Stromquellen eingespeist werden.

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Stichwortverzeichnis

A abfallverzögert ...................................................... 27 Annäherungssensoren ......................................... 29

akustische ........................................................ 30 induktive ........................................................... 30 kapazitive ......................................................... 30 optische ............................................................ 31

Anschlussplan ...................................................... 12 Ansteuerung

einkanalig ......................................................... 41 zweikanalig ....................................................... 42

Anzeigeleuchten ................................................... 44 anzugverzögert ..................................................... 27 Ausschalten im Notfall .......................................... 40

B Bimetall ........................................................... 19, 20 Bimetallrelais ........................................................ 20

C CE-Zeichen ..................................................... 32, 33

D Dauerkurzschlussstrom ........................................ 39 Diazed-Sicherung ................................................. 15 Diversität............................................................... 43 Drucktaster ........................................................... 44

E einkanalige Ansteuerung ...................................... 41 EMV ...................................................................... 39 EMV-Gesetz ......................................................... 32 EN 1050.......................................................... 33, 34 EN 292.................................................................. 33 EN 60204-1 .......................................................... 35 EN 954-1 .............................................................. 34

F Farbkennzeichnung

Anzeigeleuchten ............................................... 44 Drucktaster ....................................................... 44

Folgesteuerung ..................................................... 14 frei schalten .......................................................... 36 Freiauslösung ....................................................... 18 Freilaufdiode ......................................................... 26 Funktionsbeschreibung ........................................ 12 Funktionserdung ................................................... 37

G Gebrauchskategorien ........................................... 26 Gefahrenanalyse .................................................. 33 Gefahrenbereich ................................................... 33 Gerätebezeichnung ................................................ 7 Geräteliste ............................................................ 12 Gerätesicherheitsgesetz (GSG) ............................ 32 Grundausstattung von Maschinen ........................ 35

H Halteleistung ......................................................... 38 Hauptschaltglieder .................................................. 6 Hilfsschaltglieder .................................................... 6 Hilfsschütz ............................................................ 24

I indirektes Berühren .............................................. 37 Induktiver Sensor ................................................. 30

K Kapazitiver Sensor ............................................... 30 Kennlinie Motorschutzrelais .................................. 22 Kennlinie Motorschutzschalter .............................. 20 Kennzeichnung

el. Betriebsmittel................................................. 5 von Kontakten .................................................... 6

Klemmenbezeichnung ............................................ 7 Klemmenplan ....................................................... 12 Kontaktspiegel ...................................................... 11 Kontakttabelle ....................................................... 10 Kontaktverriegelung.............................................. 13 Kurzschluss .................................................... 16, 19 Kurzschlussspannung .......................................... 39 Kurzschlussstrom ................................................. 15

L Lastschütz ............................................................ 24 Lasttrennschalter .................................................. 36 Leistungsschalter ................................................. 36 Leitungsschutzschalter ......................................... 16

Auslösecharakteristik ....................................... 17 Lichtgitter .............................................................. 31 Lichtschranke ....................................................... 31 Löschglied ............................................................ 26

M Magnetspule ......................................................... 24 Maschinenrichtlinie (MRL) .............................. 32, 33 Motorschutz .......................................................... 17 Motorschutzrelais ................................................. 20

Kennlinie .......................................................... 22 Motorschutzschalter ....................................... 13, 17

Kennlinie .......................................................... 20 Motorvollschutz .................................................... 23 Motorwicklung ................................................ 18, 23

N Neozed-Sicherung ................................................ 15 Netzanschluss ...................................................... 36 Netztrenneinrichtung ............................................ 36 Neutralleiter .......................................................... 45 NH-Sicherung ....................................................... 15 Notfall

Ausschalten ..................................................... 40 Stillsetzen ......................................................... 40

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O Optischer Sensor .................................................. 31

P PELV .................................................................... 37 Planarten ................................................................ 8 Positionsschalter .................................................. 28 Potentialausgleich ................................................ 37

Q Querschlussüberwachung .................................... 42

R RC-Beschaltung ................................................... 26 redundant ............................................................. 41 Risiko .................................................................... 33 Risikobeurteilung .................................................. 34 Risikograph ........................................................... 34 Risikokategorie ..................................................... 34 rückfallverzögert ................................................... 27

S Schaltkontakte ...................................................... 24 Schaltplan ............................................................... 7 Schaltzeichen ..................................................... 4, 7 Schmelzsicherung ................................................ 15

Aufbau .............................................................. 15 Auslöseverhalten .............................................. 16 Gebrauchsklassen ........................................... 15

Schütz................................................................... 24 Schutzeinrichtung ................................................. 35 Schützkontakte ....................................................... 7 Schutzleiter ............................................... 36, 37, 45 Sekundärabsicherung ........................................... 39 Selbsthaltung ........................................................ 13 Sicherheitskategorie ............................................. 35 Sicherheitsrelais ................................................... 24 Sicherung

Diazed .............................................................. 15 Neozed ............................................................. 15 NH .................................................................... 15 sekundär .......................................................... 39

Spiegelkontakt ...................................................... 25 SPS ...................................................................... 43 Steuerstromkreis .................................................. 38 Steuertransformator .............................................. 38

Stillsetzen ............................................................. 40 Kategorien ........................................................ 40

Stillsetzen im Notfall ............................................. 40 Stromlaufplan ....................................................... 10 Strompfad ............................................................. 10 Stromverteilungspunkt .......................................... 13 Stromweg ............................................................. 10

T Tasterverriegelung................................................ 14 Thermistor ............................................................ 23 Transformatorbauleistung ..................................... 38 Trennschalter ....................................................... 36

Ü Überlast ................................................................ 37 Überlastschutzschutz ........................................... 15 Übersichtsschaltplan .............................................. 8 Überstrom ............................................................. 16 Überstromschutzeinrichtung ................................. 38 Überwachung ....................................................... 35

U Ultraschallsensor .................................................. 30 Unfallverhütungsvorschrift .................................... 32 Unterspannung ..................................................... 23 Unterspannungsschutz ......................................... 37

V Varistor ................................................................. 26 Verriegelungsstromkreis ....................................... 45

W Wiedereinschaltsperre .......................................... 21 Wirkschaltplan ........................................................ 9

Z Zeitrelais ......................................................... 24, 27

abfallverzögert ................................................. 27 anzugverzögert ................................................ 27

Zwangsführung ..................................................... 25 zwangsgeführt ...................................................... 28 zwangsöffnend ............................................... 28, 41 Zwangsverdrahtung .............................................. 14 zweikanalige Ansteuerung .................................... 42

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Anhang A Schaltungsbeispiele Beispiel für den Anschluss einer Speicherprogrammierbaren Steuerung

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Anhang B Prüfprotokolle Beispiel