Safe Torque Off (Sto - Sicher Abgeschaltetes Drehmoment) - Emerson M600 Betriebsanleitung

Sicherheitsin- Produktinfor- Mechanische
formationen mationen Installation
4.15 SAFE TORQUE OFF (STO - sicher
abgeschaltetes Drehmoment)
Die Funktion SAFE TORQUE OFF (STO - sicher abgeschaltetes
Drehmoment) verhindert mit sehr hoher Zuverlässigkeit, dass der Umrichter
im Motor ein Drehmoment erzeugt. Sie kann in ein Sicherheitssystem für
eine Anlage eingebunden werden. Die Funktion kann weiterhin als ein
herkömmlicher Eingang für die Reglerfreigabe eingesetzt werden.
Der sichere Zustand ist aktiv, wenn sich der STO-Eingang im logischen
Low-Status gemäß der Spezifikation für elektronische Anschlüsse
befindet. Die Funktion ist gemäß EN 61800-5-2 und IEC 61800-5-2
wie folgt definiert. (In diesen Normen wird ein Umrichter, der
sicherheitsbezogene Funktionen bietet, als ein PDS(SR) bezeichnet):
‚Dem Motor wird keine Energie zugeführt, die eine Drehung (oder bei
einem Linearmotor eine Bewegung) verursachen kann. Das PDS(SR)
liefert keine Energie an den Motor, die ein Drehmoment (oder bei
einem Linearmotor eine Kraft) erzeugen kann'.
Diese Sicherheitsfunktion entspricht einem ungesteuerten Stillsetzen
gemäß der Stopp-Kategorie 0 der Norm IEC 60204-1.
Die Funktion SAFE TORQUE OFF nutzt die typischen Eigenschaften
eines frequenzgesteuerten Drehstromantriebes dahingehend, dass bei
nicht korrekter Funktionsweise des Umrichters kein Drehmoment im
Antrieb erzeugt wird. Alle in der Umrichterschaltung auftretenden
Fehler haben einen Ausfall der Drehmomenterzeugung zur Folge.
Die Funktion SAFE TORQUE OFF ist fehlersicher. Das heißt, bei nicht
angesteuertem STO-Eingang ist eine Ansteuerung des Antriebs nicht
möglich, selbst wenn im Umrichter andere Elektronikbausteine fehlerhaft
arbeiten sollten. Die meisten Bauelementefehler können dadurch
erkannt werden, dass der Umrichter nicht mehr betrieben werden kann.
Die Funktion SAFE TORQUE OFF ist außerdem von der Umrichter-
Firmware unabhängig. Sie erfüllt die Anforderungen der folgenden
Normen zum Verhindern eines unbeabsichtigten Motorstarts.
Daten verifiziert vom TÜV Rheinland:
Gemäß der Norm EN ISO 13849-1.
PL = e
Kategorie = 4
MTTF = Hoch
D
DC = Hoch
av
Missionszeit und Prüftestintervall = 20 Jahre
Die berechnete MTTF für die komplette STO-Funktion ist:
D
STO1 2574 Jahre
Gemäß der Norm EN 61800-5-2:
SIL = 3
-11 -1
PFH = 4,21 x 10 h
Der STO-Eingang erfüllt außerdem die Anforderungen der EN 81-1
(Absatz 12.7.3 b) als Teil eines Systems zur Vermeidung des
unerwünschten Betriebs eines Aufzugmotors.
Die Funktion SAFE TORQUE OFF kann an Stelle elektromechanischer
Schütze einschließlich spezieller Sicherheitsschütze, die andernfalls aus
Sicherheitsgründen erforderlich wären, verwendet werden.
Die Funktion kann in sicherheitsrelevanten Maschinen oder Anlagen
verwendet werden, die gemäß der Norm IEC 62061 bzw. IEC 61508
oder anderen Normen konzipiert wurden, die mit IEC 61508 kompatibel
sind, da die Analyse und die Integritätsmetriken in EN 61800-5-2 die
gleichen sind.
Hinweis zur Reaktionszeit der Funktion SAFE TORQUE OFF und
den Einsatz mit Sicherheitssteuerungen mit selbstständigem
Test der Ausgänge.
Die Funktion SAFE TORQUE OFF wurde dahingehend konzipiert,
dass eine Reaktionszeit von mehr als 1 ms erreicht wird, um Kompatibilität
mit Sicherheitssteuerungen zu erlangen, deren Ausgänge einem
Dynamiktest mit einer Pulsbreite von maximal 1 ms unterzogen werden.
Unidrive M600 Betriebsanleitung
Ausgabenummer: 3
Elektrische Bedienung und Basispa-
Installation Softwarestruktur rameter
Inbetrieb- Optimie- Handhabung der
nahme rung NV-Medienkarte
Hinweis zur Verwendung von Servomotoren, anderen permanent
erregten Motoren, Reluktanzmotoren und Schenkelpol-
Induktionsmotoren
Wenn der Umrichter durch die Funktion SAFE TORQUE OFF gesperrt
wird, kann es im ungünstigsten Fehlerfall vorkommen, dass zwei
Leistungshalbleiter fehlerhaft arbeiten und Strom führen.
Dieser Fehler kann kein Dauerdrehmoment in einem AC-Motor
erzeugen. Er erzeugt kein Drehmoment in einem herkömmlichen
Induktionsmotor mit Käfigläufer. Ist der Rotor mit Dauermagneten
und/oder Schenkeligkeit ausgestattet, kann ein vorübergehendes
Ausgleichsmoment auftreten. Der Motor könnte sich kurz drehen,
und zwar bis zu 180° einer elektrischen Umdrehung, bei einem
Dauermagnetmotor oder 90° elektrisch, bei einem Schenkelpol-
Induktions- oder Reluktanzmotor. Dieser mögliche Fehlerfall muss
beim Systementwurf in Betracht gezogen werden.
Der Entwurf sicherheitskritischer Steuersysteme darf nur
von entsprechendem Fachpersonal ausgeführt werden.
Dieses Personal muss entsprechend geschult sein und
die notwendige Erfahrung besitzen.
WARNUNG
Mit der Funktion SAFE TORQUE OFF (STO - sicher
abgeschaltetes Drehmoment) wird die Sicherheit einer
Anlage nur gewährleistet, wenn diese korrekt in ein
vollständiges Sicherheitssystem eingebunden ist.
Das System muss einer Gefahrenanalyse unterzogen
werden, um zu gewährleisten, dass das Restrisiko einer
potenziellen Gefährdung für den entsprechenden
Anwendungsfall angemessen ist.
Die Funktion SAFE TORQUE OFF sperrt den Ausgang des
Umrichters und verhindert damit auch ein aktives Bremsen.
Soll der Umrichter sowohl Bremsung als auch die
Funktion SAFE TORQUE OFF in der gleichen Betriebsart
WARNUNG
(z. B. bei einem Not-Stopp) ausführen, so ist ein Sicherheits-
Zeitrelais oder ein ähnliches Gerät vorzusehen,
um sicherzustellen, dass der Umrichter nach einer
angemessenen Zeit nach dem Bremsen abgeschaltet wird.
Die Bremsfunktion im Umrichter wird von einer
elektronischen Schaltung bereitgestellt, die nicht fehlersicher
ist. Falls aus Sicherheitsgründen eine Bremsfunktion
erforderlich ist, muss diese durch einen unabhängigen,
fehlersicheren Bremsmechanismus ergänzt werden.
Durch die Funktion SAFE TORQUE OFF wird keine
galvanische Trennung bereitgestellt.
Vor Arbeiten an der elektrischen Ausrüstung ist der
Umrichter vom Netz zu trennen und die Wartezeit zum
WARNUNG
Entladen der Kondensatoren einzuhalten.
Mit der Funktion SAFE TORQUE OFF kann kein einzelner Fehler
zu einem Betrieb des Motors führen. Deswegen benötigt man weder
einen zweiten Kanal zum Unterbrechen der Stromversorgung noch
eine Fehlerüberwachung.
Es sollte jedoch angemerkt werden, dass ein Kurzschluss vom STO-
Eingang zu einer Gleichspannungsversorgung von ca. +24 V den
Umrichter aktivieren kann. Das kann gemäß Norm EN ISO 13849-2
durch geschirmte Verkabelung verhindert werden. Die Verkabelung
kann mithilfe der folgenden Verfahren geschützt werden:
• Verlegen der Verkabelung in einem getrennten Kabelschacht oder
einer anderen Einfassung,
oder
• Verwendung einer Verkabelung mit geerdeten Schirmung und
einer geerdeten Steuerspannungsversorgung mit positiver Logik.
Die Abschirmung soll eine Gefährdung durch eine elektrische
Störung verhindern. Er kann durch jedes geeignete Verfahren
geerdet werden. Spezielle EMV-Vorsichtsmaßnahmen sind
nicht erforderlich.
Onboard- Erweiterte Technische Fehlerdia-
SPS Parameter Daten gnose
Hinweise zur UL-
Konformität
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