Sichere Antriebssteuerungen mit Frequenzumrichtern (IFA Report 4/2018)

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 erforderlich sind. In diesen Fällen ist der Maschinenbetrieb bei aufgehobener Schutzwirkung von Schutzeinrichtungen notwendig. Um trotzdem die Sicherheit der Beschäftigten zu gewährleisten, gibt die Maschinenrichtlinie in Anhang I Abschnitt 1.2.5 die erforderlichen Maßnahmen an. Zur Realisierung der hierfür notwendigen Maschinenfunktionen wurden Sicherheits-Teilfunktionen für Antriebssteuerungen definiert, wie z. B. STO (Sicher abgeschaltetes Moment), SLS (Sicher begrenzte Drehzahl) und SS1 (Sicherer Stopp 1).
Der vorliegende Report behandelt den Einsatz von Antriebssteuergeräten, die abhängig von Applikation und Risiken, Sicherheits-Teilfunktionen in einem bestimmten Performance Level nach DIN EN ISO 13849-1 umsetzen. Die grundlegenden Sicherheits-Teilfunktionen von Antriebssteuerungen und die Anforderungen bei deren Anwendung werden vorgestellt. Die prinzipielle Funktionsweise von Frequenzumrichtern und Gleichstromstellern wird beschrieben und die Umsetzung der Sicherheits-Teilfunktionen erläutert. In Beispielen werden Applikationsschaltungen gezeigt, 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 IFA Report 2/2017 „Funktionale Sicherheit von Maschinensteuerungen“ und setzt Grundkenntnisse über Kategorien und Performance Level nach DIN EN ISO 13849-1 voraus.