Drehgeber mit SIL2- und SIL3-Zulassung

Zahlreiche Anwender in der Automatisierungstechnik stehen seit Ende 2009 vor der Aufgabe, die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/EG umzusetzen. Diese schreibt unter anderem eine Risikobeurteilung und -minimierung vor. Zur Risikoeinschätzung und -bewertung der Sicherheitsfunktion dienen der Safety Integrity Level (SIL) nach EN/ IEC 62061 oder der Performance Level (PL) nach EN ISO 13849-1. Auch die in der jeweiligen Applikation eingesetzten Drehgeber müssen dann die entsprechenden Sicherheitsanforderungen erfüllen.   Da die von der Maschinenrichtlinie betroffenen Anwendungen und damit auch die Anforderungen an die eingesetzten Drehgeber naturgemäß sehr unterschiedlich sind, hat Baumer, bekannt als ein Pionier auf dem Gebiet sicherheitsgerechter Drehgeber, sein Programm kontinuierlich erweitert, sodass sich jetzt praktisch alle denkbaren Einsatzbereiche abdecken lassen, angefangen von Verpackungsmaschinen über Krananlagen und Hebezeuge bis hin zu Elektrohängebahnen, Bühnentechnik oder Windkraftanlagen. In all diesen Branchen könnten Ausfälle und Fehlfunktionen zu Risiken für Personen, Umwelt und Sachwerten führen. Schwere Lasten sicher unter Kontrolle Eine gute Wahl dürfte in vielen dieser Applikationen der sicherheitsgerechte Multiturn-Absolut-Drehgeber mit zwei redundanten Schnittstellen (SIL-3-Zulassung bzw. PLe) sein, der sich mittlerweile im Praxiseinsatz bewährt hat, z.B. in der Bühnentechnik oder bei Kranen und Hängebahnen. Der SIL3-Drehgeber mit magnetischer Multiturn- und optischer Singleturnabtastung arbeitet mit einer Auflösung von 25 Bit (13 Bit im Singleturn- und 12 Bit im Multiturnbereich). Er ist so aufgebaut, dass sich beide Abtastungen gegenseitig überwachen. Beide Signale werden auf zwei getrennte Mikroprozessoren geführt, die unabhängig voneinander zyklisch die gleichen Aufgabenschritte abarbeiten. Die Ausgangssignale der Prozessoren stehen dann – ebenfalls voneinander unabhängig – an zwei SSI-Schnittstellen zur Verfügung. Optional bietet der Drehgeber auch zusätzliche Inkrementalsignale. In Anwendungen, die nicht nur eine präzise Positionierung, sondern auch eine Geschwindigkeitserfassung benötigen, kann man dann einen zusätzlichen Inkrementalgeber einsparen. Wenn´s rau hergeht: magnetische Abtastprinzipien und vollredundant Sind die Umgebungsbedingungen für sicherheitsgerechte Drehgeber besonders rau, z.B. bei Windkraftanlagen, Hafenkrananlagen oder im schweren Fahrzeugbau, empfehlen sich Ausführungen, die mit magnetischer Abtastung arbeiten. Die neue Drehgeberfamilie MAGRES redundant liefert dafür ein gutes Beispiel. Trotz des redundanten Aufbaus von Single- und Multiturnteil sind die Drehgeber mit den auch bei anderen Drehgebern üblichen 58 mm Durchmesser sehr kompakt. Das integrierte Kontrollsystem vergleicht die Werte der Einzelsysteme und gibt im Störfall eine Fehlermeldung aus. Gleichzeitig wird durch die Fehlerüberwachung die übergeordnete Steuerung entlastet und der Verkabelungsaufwand sinkt. Auch ein Notbetrieb ist denkbar. Den robusten Drehgeber gibt es außerdem in Kombination mit einem – ebenfalls kompakten – Seilzug. Die Seilzuglänge beträgt 5 m. Dieser Seilzug-Drehgeber bietet sich als wirtschaftliche Lösung zur Längenmessung in sicherheitsrelevanten Anwendungen an, z.B bei Fahrzeug-Krananlagen. Inkrementale und Sinus-Drehgeber mit SIL2-Einstufung Vielseitig einsetzbar ist auch der Inkrementalgeber GI357 mit SIL2-Zulassung bzw. PLd-Einstufung, Typische Anwendungen für diese Sicherheitsstufe gibt es in der gesamten Antriebstechnik für den Maschinen- und Anlagenbau, wo es darum geht, Abläufe zu überwachen, um Menschen und Anlagen zu schützen.
Die gleichen Sicherheitsanforderungen nach SIL 2 erfüllen die mit optischer Abtastung arbeitenden Heavy-Duty Sinus-Drehgeber OGS71S als Vollwellen- und HOGS100S als Hohlwellenversion. Mit einer Auflösung von bis zu 5.000 Impulsen pro Umdrehung und integrierter LowHarmonics-Technologie liefern die Drehgeber zwei um 90° versetzte Sinussignale in höchster Güte. Die Geber erfüllen zudem die hohen Ansprüche an Robustheit, Temperatur- und Wellenbelastung, die beim Einsatz in Papier-, Stahl- und Windkraftanlagen notwendig sind. Weitere Applikationen sind Positioniersysteme in Hafenkrananlagen sowie allgemein bei großen Antrieben, wenn hierfür Drehgeber gemäß SIL2 bzw. PLd vorgeschrieben sind. Für industrielle Standard-Anwendungen gibt es darüber hinaus mit dem ITD22H einen Sinus-Drehgeber, der für Wellendurchmesser von 10mm, 12mm und 14mm lieferbar ist. Neben der SIL2-Zulassung zeichnet sich das Motor-Feedback-Gerät durch seine kompakte Bauform und ein modulares Kabelkonzept aus, was höchste Flexibilität bei der Auswahl der Anschlüsse zulässt. Der ebenfalls mit der LowHarmonics- Technologie ausgestattete Geber ist mit Auflösungen bis zu 2048 Impulse pro Umdrehung erhältlich und bietet einen ungewöhnlich großen Betriebstemperaturbereich von -30 °C bis +120 °C.     Sicherheitsstufen im Detail – Was bedeutet SIL bzw. PL? Anlagen und Maschinen können bei gefährlichen Ausfällen und Fehlfunktionen zu Risiken für Personen, Umwelt und Sachwerten führen. Gemäß der EN/IEC 62061 werden Anlagen und risikoreduzierende Maßnahmen in jeweils vier Sicherheitsstufen unterteilt: von SIL 1 für ein geringes Risiko bis SIL 4 für ein sehr hohes Risiko. Je höher das Risiko, desto zuverlässiger müssen die Maßnahmen zur Risikoreduzierung durchgeführt werden und um so zuverlässiger müssen die in der jeweiligen Automatisierungskette eingesetzten Komponenten sein. Die in der EN ISO 13849-1 definierten fünf Performance Level a, b, c, d und e stehen für unterschiedliche durchschnittliche Wahrscheinlichkeitswerte eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde. Die Spanne reicht von PLa (≥ 10-5 bis < 10-4) bis PLe (≥ 10-8 bis < 10-7). Zur Abschätzung des Risikos und den davon abhängigen Performance-Levels der eingesetzten Komponenten werden die gleichen Risikoparameter wie bei der SIL-Einordnung verwendet. PLe entspricht einer Klassifizierung gemäß SIL3, PLd der SIL2-Zulassung, PLc und PLb sind mit SIL1 gleichzusetzen und für das niedrigste Performance Level a sieht die SIL-Klassifizierung keine Entsprechung vor.