Sichere Maschinen dank ABB-Steuerungs-­ und Umrichter­technologie

Maschinen müssen sicher und so konstruiert sein, dass sie in allen Phasen ihres Lebenszyklus mit minimalem Risiko für Mensch und Umwelt betrieben, konfiguriert und gewartet werden können. In der Europäischen Union zeigt das CE-Zeichen, dass eine Maschine vom Hersteller überprüft wurde und alle EU-weiten Anforderungen an Sicherheit, Gesundheit und Umweltschutz erfüllt. Alle weltweit hergestellten Produkte, die in der EU vermarktet werden, müssen das CE-Zeichen tragen und die Anforderungen der europäischen Maschinenrichtlinie erfüllen.

Wenn Risiken nicht durch konstruktive Maßnahmen verringert oder vermieden werden können, kann die funktionale Sicherheit die Zusammenarbeit von Maschinen untereinander oder mit Menschen gewährleisten. Dadurch kann eine höhere Produktivität und Verfügbarkeit der Maschinen erreicht werden. Dies führt zu effizienteren Prozessen. Um Risiken zu minimieren, können Maschinen beispielsweise schnell und sicher angehalten oder unter bestimmten Bedingungen mit reduzierter sicherer Geschwindigkeit betrieben werden.

Funktionale Sicherheit ist ein weites Feld und spielt insbesondere in folgenden Bereichen eine wichtige Rolle: Papierindustrie, Skilifte, Zentrifugen und Dekanter, Förderbänder, Holzbearbeitungsmaschinen, Krane, Prüfstände, Rolltreppen, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, automatisierte Lagereinrichtungen, Freizeitparks und Kunststoffindustrie.

Kernstück des Lösungsportfolios für Sicherheitssysteme ist die speicherprogrammierbare Steuerung AC500. Diese SPS kann mit Safety-CPU- und E/A-Modulen zu einer vollständig integrierten Sicherheitslösung aufgerüstet werden, die die hohen Anforderungen des Performance Levels bis PL e nach ISO 13849 oder des Safety Integrity Levels bis SIL 3 nach IEC 62061, IEC 61508 und IEC 61511 erfüllt.

Besonderheit der AC500 ist der Modulträger mit bis zu sechs Steckplätzen für Kommunikations- und Funktionsmodule sowie für eine Safety-CPU, die das gesamte System zur Safety-SPS AC500-S skalieren lässt. Bis zu zehn E/A-Module, darunter Safety-E/As, können an eine CPU angeschlossen werden. Reicht dies nicht aus, gibt es die Möglichkeit einer dezentralen Lösung mit Kopfstationen, an die wiederum bis zu zehn Safety- oder Non-Safety-Module angedockt werden können. Damit können besonders große oder räumlich ausgedehnte Projekte problemlos umgesetzt werden. Die ABB AC500 nutzt für die sichere Kommunikation PROFIsafe.

ABB hat für die AC500-S verschiedene Safety-CPUs und -E/As im Angebot: Non-Safety Portfolio, Safety-CPUs und -E/As als XC-Version für den Einsatz in sehr rauen Umgebungsbedingungen, wie z. B. -40 bis +70°C, hohen Vibrations- und Beschleunigungskräften und korrosiver Umgebungen.

Die AC500-S bietet eine hardwareseitige Trennung zwischen Safety- und Non-Safety-E/As, die jedoch softwareseitig vollständig integriert sind. Der Austausch zwischen sicheren und nicht-sicheren Daten erfolgt reibungslos innerhalb des Automation Builders. Dieses Engineering-Tool umfasst auch das Functional Safety Design Tool FSDT-01, welches zur Bewertung des Performance Levels und des Safety Integrity Levels genutzt werden kann. Zusätzlich ist der Safety Code Analyzer integriert, der die Einhaltung der Sicherheits-Programmierregeln für SPS-Anwendungen (FBD, LD, ST) überprüft. Der Automation Builder ermöglicht die Umsetzung komplexer und skalierbarer Projekte und die Einbindung von Frequenzumrichtern auf Feldebene.

Maschinensicherheit muss nicht ausschließlich durch separate externe SPS-Systeme gewährleistet werden. Ein Beispiel für die wachsende Integration von Sicherheit, Steuerung und Überwachung sind die modernen Frequenzumrichter der All-Compatible-Plattform von ABB.

Die Frequenzumrichter bieten :

• Ein einheitliches Look-and-Feel
• Eine konsistente Inbetriebnahme und Parametrierung
• Ein gemeinsames Bedienpanel mit Klartextanzeige

Zusätzlich teilen Sie sich:

• Zubehör wie Feldbus- oder E/A-Module
• Tools wie den Drive Composer für die Antriebsinbetriebnahme, Prozessoptimierung und Überwachung

Alle All-Compatible-Frequenzumrichter sind standardmäßig mit der Sicherheitsfunktion „Sicher abgeschaltetes Drehmoment“ (STO) ausgestattet, die Maschinen sicher in einen drehmomentfreien Zustand versetzt und einen plötzlichen Anlauf verhindert. Dies eliminiert die Notwendigkeit eines Sicherheitsrelais sowie zweier redundant ausgeführter Schütze zur Realisierung dieser Sicherheitsfunktion, was die Wartung erleichtert und den Verkabelungsaufwand reduziert.

Dank fortschrittlicher Sicherheitstechnologien sind Sicherheitsfunktionen fester Bestandteil der ABB-Frequenzumrichter. Integrierte und optionale Sicherheitsfeatures ermöglichen es, Maschinen stets optimal zu fahren. Bei kleinen Störungen muss die gesamte Anlage nicht komplett stillgelegt werden. Stattdessen kann die Geschwindigkeit sicher reduziert werden, um die Situation zu bewerten und anschließend die Maschine wieder hochzufahren. Diese Sicherheitsmodule sind in die kompakten Frequenzumrichter integriert, sodass kein zusätzlicher Platz im Schaltschrank benötigt wird.

Für zahlreiche Anwendungen im Bereich Motion, bietet ABB das PROFIsafe-Sicherheitsfunktionsmodul FSPS-21 als zusätzliche Sicherheitsoption an. FSPS-21 ermöglicht eine sichere Ethernet-Verbindung zwischen dem Umrichter und einer Sicherheits-SPS über das PROFIsafe-over-PROFINET-IO-Protokoll und unterstützt neben der STO-Funktion auch den „Sicheren Stopp“ (SS1).

Weitere Sicherheitsfunktionen wie die „Sichere Bremsenansteuerung“ (SBC) und die „Sicher begrenzte Drehzahl“ (SLS) sind im Sicherheitsfunktionsmodul FSO-12 integriert. Mit den Modulen FSO-21 und FDE-31, das für die Rückführung von Drehgeberdaten sorgt, bietet ABB zudem Highend-Funktionen wie SLS mit Geberrückführung an.