Sichere Antriebssteuerungen mit Frequenzumrichtern (IFA Report 7/2013)

Kurzfassung: Drehzahlgeregelte Antriebe sind an Maschinen Stand der Technik. Genau wie bei ungeregelten Antrieben löst die drehzahlveränderliche Bewegung eines Maschinenteils häufig eine Gefährdung aus, vor der die Bedienpersonen geschützt werden müssen. Die einfachste Lösung zur Vermeidung von Bewegungen bei manuellen Eingriffen in Gefahrstellen ist das (sichere) Abschalten der Antriebsenergie der jeweiligen Motoren. Dies ist jedoch häufig nicht möglich, z. B. wenn zur Störungsbeseitigung, zum Einrichten, im Probebetrieb usw. Eingriffe bei laufender Maschine notwendig sind. In diesen Fällen ist der Maschinenbetrieb bei aufgehobener Schutzwirkung von Schutzeinrichtungen erforderlich. Um trotzdem die Sicherheit der Beschäftigten zu gewährleisten, werden die gefahrbringenden Bewegungen dann bei sicher begrenzten Geschwindigkeiten, Drehzahlen, Drehmomenten und häufig im Tippbetrieb und/oder nur bei Betätigen eines Zustimmungsschalters ausgeführt. Zur Realisierung der hierfür notwendigen Maschinenfunktionen wurden Sicherheitsfunktionen für Antriebssteuerungen definiert, wie z. B. STO (Sicher abgeschaltetes Moment), SLS (Sicher begrenzte Geschwindigkeit) und SS1 (Sicherer Stopp 1).

Der IFA Report 7/2013 behandelt den Einsatz von Antriebssteuergeräten, die - abhängig von Applikation und Risiken - Sicherheitsfunktionen in einem bestimmten Performance Level nach DIN EN ISO 13849-1 umsetzen. Er stellt die grundlegenden Sicherheitsfunktionen von Antriebssteuerungen und die Anforderungen bei deren Anwendung vor. Die prinzipielle Funktionsweise von Frequenzumrichtern und Gleichstromstellern wird beschrieben und das Konzept der Integration von Sicherheitsfunktionen erläutert. Beispiele zeigen Applikationsschaltungen, mit denen unterschiedliche Sicherheitsfunktionen an Maschinen realisiert werden. Die jeweiligen SISTEMA-Dateien zur Quantifizierung dieser Sicherheitsfunktionen stehen zum kostenlosen Download bereit. In den Beispielen finden sowohl Standardfrequenzumrichter Anwendung als auch Frequenzumrichter mit integrierten Sicherheitsfunktionen.

Dieser Report versteht sich als Ergänzung zum BGIA-Report 2/2008 "Funktionale Sicherheit von Maschinensteuerungen" und setzt Grundkenntnisse über Kategorien und Performance Level voraus.