Integrierte Sicherheit im Umrichter

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Integration der Sicherheitsfunktionalität in den Umrichter

Moderne Sicherheitssysteme für AC-Antriebe arbeiten zunehmend elektronisch. Der nächste logische Schritt zur Realisierung einer antriebsbasierten Sicherheit nach dem Einsatz von externen Komponenten ist die Integration der Sicherheitsfunktionalität in den Frequenzumrichter selbst.

Auf die Schutze, mit denen der Motor bisher im Notfall angehalten beziehungsweise am Anlaufen gehindert wurde, kann nun dank der in den Leistungsteil des Frequenzumrichters integrierten Safe-Torque-Off-Funktion (STO) verzichtet werden. Die Safe-Torque-Off-Funktion deaktiviert die Ausgangsmodulation des Frequenzumrichters und hindert so auf sichere Weise den Motor daran, ein Drehmoment zu erzeugen. Die Funktion entspricht einem ungesteuerten Stillsetzen gemäss Kategorie 0 der Norm EN 60204-1 (Sicherheit von Maschinen, Elektrische Ausrüstung von Maschinen, Teil 1: Allgemeine Anforderungen). Die STO-Funktion trägt zu einer höheren Produktivität der Prozesse bei, da das Motordrehmoment sicher verhindert werden kann, ohne dass die Stromversorgung oder der Gleichspannungszwischenkreis des Frequenzumrichters getrennt werden müssen. So kann der Antrieb schnell ohne Zuschalten der Schutze und erneute Aufladung des Gleichspannungszwischenkreises wieder gestartet werden.

Die STO-Funktion des AC-Frequenzumrichters ABB Industrial Drive ACS880 erfüllt die hohen Anforderungen der Sicherheitsstufe SIL3 nach IEC 61508 und PL e nach EN ISO 13849-1. Der Safety Integrity Level (SIL) beziehungsweise der Performance Level (PL) ist ein Mass dafür, wie hoch eine Sicherheitsfunktion eingestuft ist, in anderen Worten, wie zuverlässig sie ist. Selbst wenn die gesamte Sicherheitskette nur niedrigen Anforderungen genügen muss, kann für die einzelnen Komponenten der Schaltung die höhere SIL- beziehungsweise PL-Einstufung notwendig sein, um mit dem Gesamtsystem die erforderliche Sicherheitskategorie zu erreichen. Die Summe aller Komponenten ist massgebend und mit dem ACS880 verringern sich der Gesamtaufwand und letztendlich die Kosten. Auch ein «Downgrade» der STO-Funktion ist ohne Zusatzaufwand möglich.

Bei Bedarf kann die STO-Funktion mit erweiterten Überwachungsfunktionen kombiniert werden, um zusätzliche Funktionalität zu ermöglichen. Zu den externen Möglichkeiten gehören zum Beispiel Zeitverzögerungsrelais oder sogenannte konfigurierbare Sicherheitssysteme. Diese liegen typischerweise zwischen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und elektronischen Sicherheitsrelais. ABB hat zahlreiche Sicherheitskomponenten und Lösungen wie beispielsweise die Sicherheitssteuerung AC500-S oder die Baureihe Pluto im Portfolio.

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