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Der Betriebsleiter 6/2016

Der Betriebsleiter 6/2016

MASCHINENSICHERHEIT I

MASCHINENSICHERHEIT I SPECIAL Zutritt nur bei Stillstand Sicherheitsgerichtete Komponenten zur Bewegungsüberwachung Udo Tappe Mit elektromechanischen Zuhaltungen sollen Maschinen vor ungewollten Unterbrechungen geschützt und Gefährdungen des Bedienpersonals verhindert werden. Die Zuhaltung stellt sicher, dass der Mitarbeiter den Gefahrenbereich erst dann betreten kann, wenn die Maschine zum Stillstand gekommen ist. Als effiziente und sichere Maßnahme zur Bewegungsüberwachung und gleichzeitigen Ansteuerung der Zuhaltung sind häufig Stillstandwächter im Einsatz. Zwecks Personenschutzes schreibt die relevante Norm EN ISO 14119 für das Entriegeln einer Zuhaltung vor, dass die durch die Schutzeinrichtung abgedeckten gefährlichen Maschinenbewegungen beendet sind. Um diese Rahmenbedingung zu erfüllen, können entweder Sicherheitsmodule mit Zeitfunktion oder sicherheitsgerichtete Komponenten zur Bewegungsüberwachung verwendet werden. Die sichere Bewegungsüberwachung unterscheidet sich im Vergleich zu den Sicherheitsmodulen mit Zeitfunktion dadurch, dass das Signal Udo Tappe, Mitarbeiter im Produktmarketing Safety, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont für das Entsperren der Zuhaltung erst nach dem tatsächlich festgestellten Maschinenstillstand generiert wird. Zu diesem Zweck eignen sich entweder Frequenzumrichter mit eingebauten Sicherheitsfunktionen oder Stillstandwächter. Welche Technologie genutzt wird, hängt von der jeweiligen Anforderung ab. Stillstandwächter sind dabei universell einsetzbar, antriebsunabhängig und erweisen sich als einfach in der Handhabung und Parametrierung. Im Gegensatz dazu zeichnen sich elektrische Antriebe mit integrierten Sicherheitsbausteinen oftmals durch erweiterte Überwachungsfunktionen sowie die Möglichkeit zur Vernetzung aus. Die Wahl der passenden Technologie resultiert somit aus der Komplexität der Applikation. Der Trend der sicheren Antriebe wird sich hier weiter fortsetzen. Die Entwicklung zeigt jedoch auch, dass sich die vom Antrieb abgesetzten Lösungen in vielen Anwendungsbereichen gegenüber sicheren Antrieben behaupten. Analyse der Remanenzspannung Für die Überwachung von ein- und dreiphasigen Wechselstrommotoren ohne sicheren Frequenzumrichter bietet Phoenix Contact mit dem Sicherheitsschaltgerät PSR-MM25 aus der Produktfamilie PSRmotion einen sensorlosen Stillstandwächter in nur 12,5 Millimeter Baubreite. Der Anschluss der Messeingänge des Moduls erfolgt über eine direkte Anbindung der Motoranschluss-Leitungen. Die ansonsten üblichen Sensoren wie Encoder oder Näherungsschalter, die zusätzlich an der Bewegung angebracht werden müssen, können für diese Art der Überwachung entfallen. Anstelle der Signalauswertung der externen Sensoren analysiert das PSR-MM25 die in den Motorwicklungen erzeugte Rema­ nenzspannung. Befindet sich die durch Restmagnetisierung induzierte Spannung unterhalb einer variablen Schwelle, signalisiert das Modul den Motorstillstand, indem es den sicheren Relaisausgang aktiviert. Da die Spannungsschwelle im Bereich von 50 bis 500 Millivolt eingestellt werden kann, lässt sich der Stillstandwächter an unterschiedliche Motorvarianten anpassen. Über eine zusätzlich einstellbare Verzögerung schalten sich die Ausgänge des PSR- MM25 erst nach dem Unterschreiten der Spannungsschwelle und dem anschließenden Ablauf der Verzögerungszeit ein. Mit dem sicheren Relaisausgang des Stillstandwächters wird dann beispielsweise eine Verriegelungs-Einrichtung oder eine Haltebremse angesteuert. Falls erforderlich, lassen sich über die integrierten Meldeausgänge Statusinformationen an eine übergeordnete Steuerung weiterleiten. Anschluss an geregelte und ungeregelte Motoren Die sensorlose Messung des PSR-MM25 eignet sich für den Anschluss an geregelte und ungeregelte Motoren. Entsprechend können Antriebe überwacht werden, deren Ansteuerung entweder über Motorschütze, Halbleiterschütze oder Frequenzumrichter realisiert ist. Die direkte Ankopplung an das Motorklemmbrett ist grundsätzlich möglich, wird allerdings aufgrund der Anschlussart und Leitungsverlegung selten genutzt. Üblicherweise bindet der Anwender die Messleitungen ausgangsseitig an die Motorschütze oder den vorhandenen Frequenzumrichter an. Weil auf die ansonsten für die Bewegungsüberwachung notwendigen Sensoren verzichtet werden kann, lassen sich Zeitaufwand und Materialkosten einsparen. Ein weiterer Vorteil besteht in der sowohl zu­ 36 Der Betriebsleiter 6/2016

SPECIAL I MASCHINENSICHERHEIT 01 Das Sicherheitsmodul PSR-MM25 benötigt zur Überwachung des sicheren Stillstandes keine zusätzliche Sensorik 02 Anbindung des PSR-MM25 zur Stillstandüberwachung eines geregelten Antriebs 03 Die neue Sicherheitsrelais-Familie PSRmini gibt es in sechs und 12,5 Millimeter Baubreite verlässigen als auch robusten Mess - me t hode. Bedingen zum Beispiel Vibrationen im Stillstand bei sensorgestützten Messsystemen oftmals Störungen, bleibt die auf Remanenzspannung basierende Lösung selbst bei äußeren Einflüssen verfügbar. Anforderungen an das Entsperren der Zuhaltungen Kommen die Verriegelungs-Einrichtungen für den Personenschutz zum Einsatz, werden ebenfalls normative Anforderungen an das Entsperren der Zuhaltungen gestellt. Der zweikanalige Stillstandwächter PSR- MM25 ist hier für Applikationen bis Kategorie 3 und PL e gemäß EN ISO 13849-1 sowie SIL 3 nach EN/IEC 62061 verwendbar. Zur Entwicklung einer neuer Relaistechnik Stellungsüberwachung einer beweglich trennenden Schutzeinrichtung gemäß Kategorie 3 und PL d sind verschiedene Sicherheitsfunktionen zu betrachten: n Der Zugang zur gefahrbringenden Bewegung wird durch eine Schutztür mit Zuhaltung verhindert. n Die Verriegelungs-Einrichtung und das Sicherheitsrelais PSR-MC30 unter binden den unerwarteten Anlauf aus dem Stillstand. n Das Öffnen der Schutzeinrichtung durch Ansteuerung des Zuhaltemagneten ist erst nach dem Erkennen des Stillstands (PSR- MM25) und der Betätigung des Tasters S1 möglich. Auf die mechanischen Teile der Zuhaltung muss ein Fehlerausschluss durchgeführt Das Produkt-Portfolio von Phoenix Contact umfasst schon seit langem Sicherheitsrelais. Die im Jahr 2000 eingeführte erste Generation der Baureihe ist in der folgenden Zeit stetig ausgebaut worden. Auf Basis einer neuen Relaistechnik des Herstellers können nun bisher nicht gekannte Sicherheitslösungen in den Bereichen Maschinenbau und Prozesstechnik realisiert werden. Die neue Produktfamilie PSRmini steht in 6 und 12,5 mm Baubreite zur Verfügung, sodass sich bis zu 70 Prozent Platz gegenüber klassischen Konzepten einsparen lassen. Während die Klasse der 12,5 mm breiten Relais den Platzbedarf bei vergleichbarer Leistung fast halbiert, können mit der 6 mm schmalen Variante feingranulare Applikationen ab einem Freigabepfad aufgebaut werden. Besonderen Wert haben die Entwickler zudem auf eine hohe Kompatibilität zu den verschiedenen Signalgebern gelegt. Neben klassischen elektromechanischen Sensoren wie Not-Halt oder Schutztürverriegelungen sind ebenfalls Reed- und Transponder-Schalter anschließbar. Darüber hinaus können auch Lichtgitter oder Laserscanner genutzt werden. werden. Die Norm EN ISO 14119 unterstützt bei der Gestaltung sowie der Auswahl von Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen. Auch für Nachrüstungen geeignet Aufgrund des sensorlosen Messprinzips und der entsprechend einfachen Integration in das Antriebskonzept der Applikation eignet sich die beschriebene Technologie insbesondere für die Stillstandüber wachung an Holzbearbeitungs- und Werkzeugmaschinen sowie Walzantrieben und Zentrifugen. Darüber hinaus bietet sie sich für alle anderen Anwendungen mit zu überwachenden ein- oder dreiphasigen Elektromotoren an. Durch seine geringe Baubreite von lediglich 12,5 Millimeter lässt sich das PSR-MM25 auch bei beengten Platzverhältnissen im Schaltschrank sowie für Nachrüstungen im Rahmen von Retrofit-Maßnahmen nutzen. Für weitere in der Maschine umzusetzende Sicherheitsfunktionen wie Not-Halt, Lichtgitter oder Transponderschalter stehen die ebenso kompakten Sicherheitsrelais der Produktfamilie PSRmini zur Verfügung. www.phoenixcontact.de Im Fokus Sicherheit Effizienz Nachhaltigkeit Hält 20 mal länger* mit Hochleistungskeramik *mindestens -Maschinenbauteile aus Keramik. Verschleißfest, magnetisch und elektrisch neutral. Mehr unter doceram.com

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