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| Frequenzumrichter besticht durch Highlights wie integrierte Sicherheitsfunktionen | | Sicherer Antrieb mit Mehrwert | Ein neuer Antrieb für Asynchronmotoren setzt hohe Maßstäbe für Standardumrichter mit Highlights wie Modularität, robuster Kühlung und einer zukunftssicheren Ausstattung an Sicherheit. Hierbei sind die voll integrierten Sicherheitsfunktionalitäten Sicher Abgeschaltetes Moment, Sicherer Stopp (SS1), Sichere Bremsansteuerung und Sicher Begrenzte Geschwindigkeit (SLS) TÜV-zertifiziert. Weltweit neu ist die geberlose Realisierung der integrierten Sicherheitsfunktionen für SS1 und SLS.
Der innovative Frequenzumrichter Sinamics G120 komplettiert die Siemens-Antriebsfamilie Sinamics, deren Ziel es ist, für jeden Anwender eine optimal passende Antriebslösung anzubieten. Innerhalb eines großen Leistungsspektrums der Antriebsfamilie von 0,12 KW bis 28 MW ist der neue Umrichter Sinamics G120 für den Niederspannungsbereich von 0,37 bis 90 kW ausgelegt und mit einer Reihe innovativer Funktionen ausgestattet.
Flexibel erweiterbar und modular
Beim Sinamics G120 wurden Leistungsteil und Regelungsbaugruppe in separate und austauschbare Funktionseinheiten getrennt. Dieser Modularität liegt ein Baukastensystem aus Power Modules (Leistungsteile) und Control Units (Regelungsbaugruppen) zugrunde. Dadurch können für jede Anwendung das benötigte Power Module sowie die passende Control Unit zu einer kundenspezifischen Lösung kombiniert werden. Die Control Units werden in verschiedenen Ausführungen angeboten, wobei hinsichtlich Impulsgeberauswertung, Anzahl der E/A-Klemmen, Kommunikationsschnittstellen und Safety-Integrated-Funktionen ausgewählt werden kann. Die Power Modules gibt es für unterschiedliche Spannungsbereiche und selbst ein rückspeisefähiges Leistungsteil zur Energierückspeisung in das Betreibernetz ist einsetzbar.
Coole Performance
Ein innovatives Kühlkonzept erhöht die Robustheit des Sinamics G120 und somit seine Lebensdauer und Zuverlässigkeit, besonders in Bereichen mit anspruchsvolleren klimatischen Bedingungen und Luftverschmutzung. Durch einen massiven Kühlkörper für die IGBT-Leistungshalbleiter - mit markanten Alugussrippen und weiten Luftkanälen - wird die Wärme der Leistungselektronik vollständig abgeführt. Die Elektronikbaugruppen befinden sich außerhalb des Luftkanals und sind ausschließlich konvektionsgekühlt. Ein Plus für den Einsatz in rauen Umgebungen ist weiterhin die beidseitige Schutzlackierung aller Elektronikbaugruppen und die damit einhergehende die Erhöhung der Störsicherheit.
Innovation für die Sicherheit
Sicherheit ist die Voraussetzung für den Schutz vor Gefahren für Mensch, Maschine und Umwelt. Besonders wenn manuelle Eingriffe im Arbeitsraum von Maschinen vorgenommen werden, sind qualifizierte Sicherheitsfunktionen erforderlich. Bei sicherheitsgerichteten Antrieben sind solche Funktionen im Antrieb integriert und vereinfachen dadurch Sicherheitskonzepte.
Der Siemens-Umrichter Sinamics G120 ist sicher und zukunftsgerichtet, mit den integrierten Sicherheitsfunktionalitäten Sicher Abgeschaltetes Moment (STO, Safe Torque Off), Sicherer Stopp 1 (SS1, Safe Stop 1), Sichere Bremsansteuerung (SBC, Safe Brake Control) und Sicher Begrenzte Geschwindigkeit (SLS, (Safely Limited Speed).
Die Funktionalität ?Sicher Abgeschaltetes Moment" schaltet das Drehmoment des Antriebs sicher ab und verhindert durch sichere Impulslöschung ein unbeabsichtigtes Anlaufen des Motors. Als weitere Besonderheit ist beim G120 keine galvanische Trennung zwischen Motor und Umrichter für den Schutz vor Wiederanlauf erforderlich. Für schnelles und sicher überwachtes Stillsetzen des Antriebs ist die Funktion ?Sicherer Stopp 1" zuständig. Eine unabhängige und kontinuierliche Überwachung der Drehzahl garantiert kürzeste Reaktionszeiten im Fehlerfall. Die Funktion ?Sicher Begrenzte Geschwindigkeit" reduziert die Drehzahl des Motors auf einen vorgegebenen Maximalwert. Auch kann eine Minimaldrehzahl überwacht werden. Die sichere Bremsansteuerung komplettiert die Safety-Integrated-Funktionalitäten des Sinamics G120.
Standard- und Sicherheitstechnik wachsen zusammen
Betrachtet man die aktuellen Entwicklungen in der Industrieautomatisierung wie zum Beispiel das Industrial Ethernet oder neuerdings auch Wireless Communication, sieht man, dass auch Umwälzungen bei der Sicherheitstechnik im Gange sind. Nicht weil sie gänzlich neu ist, sondern aufgrund der immer stärkeren Verschmelzung von Standardkomponenten und Sicherheitstechnik.
In konventioneller Technik werden - bei strikter Trennung beider Aspekte - unterschiedliche Hardware-Systeme und Engineering-Methoden und -Werkzeuge angewandt. In der Praxis müssen die Standardkomponenten und die Sicherheitstechnik jedoch recht aufwändig verdrahtet werden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es also nahe liegend, Sicherheitstechnik und Betriebsautomatisierung zusammenwachsen zu lassen.
Safety Integrated: die konsequente Umsetzung dieses Konzeptes
Die Verwendung elektronischer und programmierbarer Systeme in sicherheitsrelevanten Anwendungen wird mittlerweile durch einschlägige Normen geregelt, der Weg zur Kombination aller Nutzenvorteile von innovativer Standardtechnik, neuen Kommunikationstechniken und der Sicherheitstechnik ist also frei.
In der Standardtechnik führt die Integration moderner Sicherheitslösungen mit der Nutzung etablierter Feldbussysteme bereits zu erheblichen Kosteneinsparungen. Mit der Integration von Sicherheitslösungen in die Automatisierungstechnik werden konsequenterweise auch die sicherheitsgerichteten Signale über die etablierten Feldbusse übertragen.
Mit diesem Konzept wachsen sowohl die Standard- als auch alle Sicherheitskomponenten zu einem einheitlichen, transparenten wirtschaftlichen Gesamtsystem zusammen, d.h. zu integrierter Sicherheit - Safety Integrated.
Die Funktionale Sicherheit nach SIL und CAT
Sicherheit ist ein relativer Begriff unserer technisierten Welt, wobei ?Sicherheit" hier bedeutet dass im Fehlerfall eine Gefährdung mit sehr hohen Wahrscheinlichkeiten ausgeschlossen werden kann. Dabei wird unterschieden in Elektrische Sicherheit, d.h. Schutz vor Gefährdungen durch Elektrizität und in Funktionale Sicherheit. Um funktionale Sicherheit einer Maschine oder Anlage zu erreichen, ist es notwendig, dass die sicherheitsrelevanten Teile der Schutz- und Steuereinrichtungen korrekt funktionieren und sich im Fehlerfall so verhalten, dass die Maschine oder Anlage in einem sicheren Zustand bleibt oder in einen sicheren Zustand gebracht wird. Wenn Sicherheit auch im Fehlerfall gewährleistet sein soll, ist die Verwendung besonders qualifizierter Technik notwendig, um den Normen zu genügen.
Im Bereich der Maschinensicherheit konzentrieren sich EN 954 und IEC 62061 auf die funktionale Sicherheit. IEC behandelt in der Basis-Sicherheitsnorm IEC 61508 (auch DIN EN 61508 / VDE 0803) die funktionale Sicherheit unabhängig von einem Anwendungsgebiet. Betreffend die Antriebstechnik, werden komplexere Funktionen, die z.B. das Verhalten drehzahlveränderbarer Antriebe betreffen, in IEC 61800-5 beschrieben.
Entscheidend ist darüber hinaus jedoch das Maß für die erreichte funktionale Sicherheit: die Wahrscheinlichkeit gefährlicher Ausfälle. Es wird in unterschiedlichen Normen durch unterschiedliche Begriffe ausgedrückt. In IEC 61508 ?Safety Integrity Level" (SIL) und in EN 954 ?Kategorien" (CAT).
Alle Funktionen des Sinamics G120 sind gemäß SIL2 nach IEC 61508, IEC 61800 und nach Kategorie 3 EN 954-1 zertifiziert und damit normkonform mit EN 60204-1, der Norm zur elektrischen Ausrüstung von Maschinen.
Antriebstechnik von Siemens mit Mehrwert - und zertifiziert
Mit seiner funktionalen, antriebsbasierten Sicherheitstechnik zeigt sich der Umrichter Sinamics G120 als innovative neue Gerätegeneration am Markt der Niederspannungsumrichter. In seiner Modularität von fehlersicheren Control Units und Power Modules erweist sich der G120 gegenüber herkömmlichen Sicherheitslösungen erheblich unkomplizierter bei gleichzeitiger Vereinfachung der Installationstechnik. Wobei die Ansteuerung der Sicherheitsfunktionen sowohl über Profibus mit Profisafe Profil als auch über fehlersichere digitale Eingänge erfolgen kann. Die antriebsbasierte Sicherheitstechnik fügt sich also nahtlos und effizient in die Automatisierungstechnik ein, insbesondere da die Funktionen SS1 (Safe Stop 1) und SLS (Safely Limited Speed) weltweit einzigartig ohne Geber realisiert - und zertifiziert sind.
Sinamics G120 - Highlights im Überblick
Sicherheitsfunktionen integriert:
Sicher abgeschaltetes Moment (STO)
Sicherer Stopp 1 (SS1)
Sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS)
Sichere Bremsansteuerung (SBC)
Kommunikationsfähig via Profibus und Profinet
Modular und flexibel erweiterbar
Power Module mit hoher Rückspeisefähigkeit
Robust durch innovatives Kühlkonzept
Engineering und Inbetriebnahme mit bekannten Siemens Tools (Starter und Sizer)
erschienen in: KEM Informationsvorsprung für Konstrukteure 11/06 // teilweise in elektrotechnik 1/07 |
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