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<H1>www.aud24.net : J. Grauer: "Dezentrales Peripheriegeräte für Sicherheitsanwendungen"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>09.07.2001</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>Siemens A&D:</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>J. Grauer: "Dezentrales Peripheriegeräte für Sicherheitsanwendungen"</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Integrierte Sicherheit - kompakt, wirtschaftlich und dezentral an der Maschine</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Die Sicherheitstechnik macht nicht Halt bei Maschinenanlagen mit dezentraler Intelligenz und Schalttechnik direkt vor Ort. Die Vorteile gegenüber dem konventionellen zentralen Schaltschrankbau wie wesentlich geringere Verdrahtungsaufwand und Platzbedarf treiben die Verbreitung von dezentralen Peripheriegeräten voran. Anhand eines verfügbaren Produkts am Profibus DP, mit Ein-/Ausgabebaugruppen und Motorstartern mit Sicherheitstechnik werden die Vorteile der dezentralen Sicherheitstechnik im Artikel aufgezeigt.<BR><BR>Im Vergleich zum konventionellen zentralen Schaltschrankbau, setzen sich in der Industrie immer mehr Lösungen mit dezentraler Peripherie. Neben enormen Einsparungen an Verdrahtung, Montagezeit, Inbetriebnahme und Wartung im Vergleich zum konventionellen Aufbau, bietet dieses System alle möglichen Sicherheitsschaltungen in einer kompakten Bauform.<BR><BR>Stehende Verdrahtung<BR><BR>Bis zu 80% geringerer Verdrahtungsaufwand und bis zu 50% Platzersparnis im Schaltschrank führen für den Maschinen- und dem Anlagenbauer zu kürzeren Montage- und Inbetriebnahmezeiten. Eine integrierte Stecktechnik und eine komplette Vorverdrahtung der Module können auch Aufbau- und Installationsfehler nahezu ausschließen, Fehler, die sich bei konventionellem Aufbau schnell einschleichen.<BR>Die stehende Verdrahtung des dezentralen Peripheriegeräts ermöglicht im Störungsfall einen schnellen Austausch der Elektronikmodule und Motorstarter. Im Vergleich zum konventionellen Aufbau wird hiermit die Anlagenverfügbarkeit deutlich erhöht. Bei Anlagenstop ist somit ein Störfall in nur wenigen Minuten beseitigt, da keine Verdrahtungsarbeiten zu tätigen sind. Ein weiterer Vorteil der stehenden Verdrahtung ist, dass Elektronikmodule, als auch Motorstarter prinzipiell im laufenden Betrieb der Anlage ausgetauscht werden können. Diese Funktion wird bei Siemens als ‚Hot Swapping‘ bezeichnet.<BR>Die Abbildungen 1 und 2 zeigen den Verdrahtungsaufwand von konventioneller und stehender Verdrahtung und verdeutlichen das Einsparungspotential dezentraler Konzepte in der Sicherheitstechnik und damit einhergehender Vorteile in Bezug auf Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung. Vor allem bei Anlagen mit hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit kommen diese Aspekte positiv zum Tragen.<BR><BR>Integrierte Diagnosefunktionen<BR><BR>Integrierte Diagnosefunktionen wie sie bei intelligenten Peripheriegeräte üblich sind, ermöglichen dem Betreiber der Anlage eine schnelle Behebung von Ausfällen. Bei konventionellen Schütz-Leistungsschalter-Abzweigen müssen diese aufwendig nachgerüstet werden. Motorstarter der neuen Generation haben nicht nur integrierte Diagnosefunktionen, sondern sind inzwischen auch von der Steuerung über einen Feldbus, im Falle der ET 200S über den Profibus DP, parametrierbar, was sich besonders während des Anlagenbetriebs auszahlt. Die Modularität des Systems macht auch Erweiterungen und Änderungen der Konfiguration denkbar einfach. <BR><BR>Integrierte Sicherheitstechnik<BR><BR>Das Konzept der dezentralen Automatisierung wäre ohne entsprechende Sicherheitstechnik unvollständig. Siemens hat daher in sein Simatic-Portfolio z.B. einen Motorstarter mit integrierte Sicherheitstechnik aufgenommen, der Not-Aus-Abschaltungen und Schutztürüberwachungen abdeckt. Diese vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten und geringere Kosten im Vergleich zum konventionellen Aufbau mit Sicherheitstechnik tragen dazu bei, erforderliche Investitionen zu reduzieren.<BR> <BR>Die Features der Simatic ET 200S<BR><BR>Die ‚Simatic ET 200S Siguard‘ besteht aus einem Interfacemodul für den Profibusanschluss (optional mit CPU), I/O-Modulen, Technologiemodulen, sicheren Power-Modulen, Motorstartern und einem Connection-Modul zum Schließen des Sicherheitskreises. Die Sicherheitsfunktionalität liegt im Powermodul ‚PM D-F‘. Nachgeschaltete Motorstarter werden durch die Powermodule abgesteuert und die Motoren werden sicher bis zu Kategorie 4 (EN 954-1) abgeschaltet. Die zweikanalige Beschaltung der Powermodule, die Überwachung der Schützstellung (Rückführkreis) durch das ‚F-Kit (Hilfsschalter zur Schützstellungsüberwachung), Querschlusssicherheit und Erdschlusssicherheit garantieren die höchste Sicherheitskategorie. <BR>Im Sicherheitsfall, schaltet das Powermodul die 24-V-Steuerspannung zur Ansteuerung der Schütze in den Motorstartern und über das Connection-Modul das redundant arbeitende Schütz in der Einspeisung des Energiebus ab. Die Motoren sind dann energielos.<BR><BR>Die Sicherheitsfunktionen<BR><BR>Mit dem Peripheriegerät sind alle möglichen Sicherheitskreise realisierbar. Not-Aus Funktionen und Schutztürapplikationen sind prädestiniert für die ET 200S, aber auch weitere sicherheitsspezifische Sensoren und Steuergeräte (z.B. Lichtvorhänge und Zweihandbedienpulte) lassen sich einbinden. Durch das Powermodul mit vier potentialfreien Kontakten können externe Sicherheitskreise in das Peripheriegerät eingebunden werden und somit sicherheitsgerichtete Signale problemlos auf andere Systeme weitergeführt werden. Dieser neue Kontaktvervielfacher wird direkt oder versetzt neben ein sicherheitsgerichtetes Powermodul (Sicherheitsrelais) gesetzt, auf das beliebige Sicherheitsschalter, wie Not-Aus oder Schutztür, verdrahtet sind. Die Signale werden dann über den Kontaktvervielfacher in andere Sicherheitskreise geschleift. Die Rückmeldung, d.h. die Überwachung der externen Aktoren, erfolgt über den Rückführkreis des Moduls zum dezentralen Peripheriegerät. <BR>Im ‚ET 200S‘-System lassen sich mehrere Sicherheitskreise getrennt oder kaskadiert voneinander aufbauen. Diese Funktionalität wird durch die Wahl des geeigneten Terminalmoduls festgelegt, auf das das sichere Powermodul PM D-F geklickt wird. Bis zu einer Gesamtbreite der Station von 1 m lassen sich somit beliebig viele Sicherheitskreise aufbauen. Reicht das nicht aus, kann mehrzeilig aufgebaut werden und die Sicherheitsfunktionalität der Powermodule wird in die nachfolgenden Zeilen weitergeschleift. Häufig ist es nur erforderlich einen einzelnen Motorstarter sicherheitsgerichtet abzuschalten. Ein Aufbau im Sicherheitskreis ist zu teuer und unwirtschaftlich. Sicherheitsgerichtete Signale (z.B. Not Aus oder Schutztür) können direkt auf den Starter beschaltet werden. Ein herkömmlicher Aufbau mit einem Sicherheitsrelais oder mit dem Powermodul in des Systems würde sich nicht lohnen.<BR><BR>Diagnose am Profibus für schnelle Wartung<BR><BR>Das sichere Powermodul erlaubt es, neben der Sicherheitsfunktionalität auch Zustandsmeldungen an den übergeordneten Master zu senden. Störungen wie z.B. ein Querschluss im Sensorstromkreis oder eine Sicherheitsabschaltung generieren automatisch einen Diagnosealarm. Dieser kann in der SPS oder im intelligenten Kopfmodul des Peripheriegeräts ausgewertet werden. Die eindeutigen, mit der jeweiligen Stations- und Moduladresse versehenen Stör- bzw. Systemmeldungen liefern dem Wartungspersonal die wichtigsten Informationen für eine schnelle Fehlerbehebung.<BR><BR>Abgrenzung zu Profisafe<BR><BR>Sicherheit bei Bussystemen (z.B. Profisafe) ist eine weitere Möglichkeit, Daten sicher zu übertragen und auch Motoren sicher abzuschalten. Die Anbindung der ‚ET 200S‘- Motorstarter an Profisafe ist für den Sommer 2002 geplant, so dass sich für den Kunden die Frage stellt: Profisafe oder ET 200S?<BR>Grundsätzlich ist der Einsatz der ET 200S dann von Vorteil, wenn gefordert wird:<BR><BR>Teilselektive Sicherheitsabschaltungen<BR><BR>Bei vielen Sicherheitskreisen ist die ET 200S das geeignete System, wenn wenige Verknüpfungen und Zuordnungen der Sicherheitskreise zueinander vorhanden sind. In einer Station mit bis zu 1 m Baubreite sind alle Verknüpfungen und Kaskadierungen in beliebiger Tiefe realisierbar. Ein mehrzeiliger Aufbau lässt die Erweiterung von mehreren Sicherheitskreisen problemlos zu. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass die Anzahl der Abhängigkeiten und Verschachtelungen nur bis zu einem gewissen Grad sinnvoll ist.<BR><BR>Standard Sicherheitskreise mit wenig Änderungsbedarf <BR><BR>Not-Aus-Schalter, Schutztürschalter und andere sicherheitsgerichtete Schalter schalten Motoren und Antriebe ab. Besteht wenig Änderungsbedarf bei der Beschaltung und Ansteuerung dieser Motoren, das heißt in diesem Fall dann auch der Motorstarter mit Sicherheitstechnik, so ist das Peripheriegerät ein äußerst wirtschaftliches System.<BR><BR>Wenig sichere Kopplungen zu separaten Sicherheitskreisen <BR><BR>Durch das Powermodul PM D-F mit vier potentialfreien Kontakten stellt das Weiterschleifen sicherer Not-Aus und Schutztürsignale aus dem System in externe Sicherheitskreise kein Problem dar. Somit lässt sich ein Netz miteinander verbundener Sicherheitskreise aufbauen, die sich von der Hardware komplett unterscheiden können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und Wirtschaftlichkeit sind diese Kopplungen bis zu einem gewissen Grad zu empfehlen.<BR><BR>Feste Zuordnung von Sensoren zu Aktoren<BR><BR>Ist eine feste Zuweisung von sicherheitsgerichteten Schaltern und Sensoren zu Motorstartern und somit auch zu den Motoren und Antrieben in der Anlage gefordert, lässt sich dies mit der ET 200S einfach realisieren:<BR>Im Gegensatz zu konventioneller Siguard-Technik mit Sicherheitsrelais, als auch zu sicheren Bussystemen, wie Profisafe lassen sich fast alle Sicherheitskreise und Anforderungen lösen. Durch das Powermodul mit vier redundant schaltenden potentialfreien Kontakten ist möglich, ein System mehrerer unterschiedlicher Sicherheitskreise aufzubauen, was dem Anwender ein Maximum an Flexibilität und Möglichkeiten eröffnet. Der Kontaktvervielfacher ist fehlersicher gemäss EN 954-1. Verschweißte Kontakte verhindern ein Wiederanlauf der Station.<BR></TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:55 Uhr aktualisiert</I></P>
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