Elektrische Antriebe mit funktionaler Sicherheit

Hinweis: Der Leitfaden zur Maschinen- und Anlagensicherheit (PDF) wird derzeit überarbeitet und auf den aktuellen Stand gebracht. Sollten Sie konkrete Fragen haben bzw. Unterstützung benötigen, können Sie jederzeit unsere Maschinensicherheitsexperten kontaktieren. Vielen Dank für Ihr Verständnis!

Was versteht man unter funktionaler Sicherheit bei elektrischen Antrieben?

Die funktionale Sicherheit bei elektrischen Antrieben gewährleistet, dass ein Bewegungssteuerungssystem im Falle einer Störung oder in gefährlichen Situationen vorhersehbar und sicher reagiert. Gemäß ISO 13849-1 dienen Sicherheitsfunktionen dazu, das Risiko gefährlicher Bewegungen zu verringern, das Bedienpersonal zu schützen und die Einhaltung der Maschinensicherheitsvorschriften zu gewährleisten. Für Servoantriebsregler bedeutet dies, Mechanismen zu integrieren, die Bewegungen zuverlässig stoppen, begrenzen oder steuern, sobald bestimmte Bedingungen eintreten.

Warum ist funktionale Sicherheit bei der Maschinenkonstruktion wichtig?

Eine effektive funktionale Sicherheit unterstützt Ingenieure dabei:

das Verletzungsrisiko durch unbeabsichtigte Bewegungen zu reduzieren.
Schäden an Maschinen im Falle von Fehlern oder Betriebsstörungen zu verhindern.
die Anforderungen der Norm ISO 13849-1 hinsichtlich der Performance Levels einzuhalten.
die Validierung und Dokumentation sicherheitsrelevanter Funktionen zu vereinfachen.
Maschinen zu entwickeln, die einfacher in Betrieb zu nehmen, zu bedienen und zu warten sind.

Wie sich wichtige Sicherheitsfunktionen in einem Bewegungssteuerungssystem verhalten

STO – sicher abgeschaltetes Drehmoment: sofortige Drehmomentabschaltung, um schnell einen sicheren Zustand zu erreichen.

Das Drehmoment wird sofort unterbrochen und der Motor läuft passiv bis zum Stillstand aus, wobei jede weitere, vom Antrieb verursachte Bewegung verhindert wird. STO ist bei allen unseren Servoantriebsreglern mit den Sicherheitsvarianten „Basis“, „Standard“ und „Erweitert“ verfügbar.

Grafik zur STO-Sicherheitsfunktion, die zeigt, wie die Spannung nach dem Ausschalten mit der Zeit schnell auf Null abfällt.

SBC – sichere Bremsenansteuerung: kontrolliertes Abbremsen, um ein Abdriften oder einen Lastabfall zu verhindern.

Aktiviert nach einem STO in einer sicherheitsgeprüften Abfolge die mechanische Haltebremse, um vertikale oder hängende Lasten zu stabilisieren. SBC ist für Servoantriebsregler mit Standard- und erweiterten Sicherheitsvarianten erhältlich.

Grafik zur SBC-Sicherheitsfunktion, das eine kontrollierte Bremsung zeigt, bei der die Drehzahl mit der Zeit abnimmt, bis der Motor sicher im Stillstand gehalten wird

SS1 – sicherer Stopp 1: kontrollierte Verlangsamung vor dem Übergang in einen sicheren Zustand.

Verlangsamt die Achse kontrolliert, bevor das Drehmoment abgeschaltet wird, wodurch die mechanische Belastung verringert und ein vorhersehbares Anhalten ermöglicht wird. SS1 ist bei Servoantriebsreglern mit den Sicherheitsvarianten „Standard“ und „Erweitert“ verfügbar.

Grafik zur SS1-Sicherheitsfunktion, das eine sichere Stoppsequenz darstellt, bei der die Drehzahl auf Null reduziert wird, bevor die sichere Drehmomentabschaltung (STO) aktiviert wird

SOS – sicherer Betriebshalt: hält die Achse sicher im kontrollierten Stillstand.

Der Motor wird in einer festen Position gehalten, solange der Servoantrieb unter Spannung steht, und ermöglicht so sichere Pausen und schnelle Neustarts ohne erneute Referenzfahrt. SOS wird bei Servoantriebsreglern mit erweiterter Sicherheit angeboten.

Grafik zur SOS-Sicherheitsfunktion, die zeigt, wie der Antrieb auf eine Drehzahl von Null abbremst und anschließend einen sicheren Betriebshalt aufrechterhält.

SS2 – sicherer Stopp 2: kontrollierter Stopp mit stromführender Haltefunktion für hohe Positionsgenauigkeit.

Bringt die Bewegung wie bei SS1 kontrolliert zum Stillstand, hält den Servoantrieb jedoch unter Spannung, um eine Position präzise zu halten – ideal für Anwendungen, bei denen Genauigkeit gefragt ist. SS2 ist bei Servoantriebsreglern mit erweiterter Sicherheitsfunktion enthalten.

Grafik zur SS2-Sicherheitsfunktion, die einen kontrollierten sicheren Stopp zeigt, gefolgt von einem sicheren Betriebshalt (SOS) bei Drehzahl Null.

SLS – sicher begrenzte Drehzahl: Verhindert Bewegungen, die eine bestimmte sichere Drehzahlbegrenzung überschreiten.

Überwacht kontinuierlich die Motordrehzahl und löst eine Sicherheitsreaktion aus, wenn die Achse den zulässigen Grenzwert überschreitet, wodurch eine sichere Einrichtung oder Bedienerinteraktion ermöglicht wird. SLS ist bei Servoantriebsreglern mit erweiterter Sicherheitsfunktion verfügbar.

Grafik zur SLS-Sicherheitsfunktion, die zeigt, dass die Drehzahl innerhalb festgelegter Grenzen überwacht wird, wodurch sichergestellt wird, dass der Antrieb sicher unterhalb des festgelegten Drehzahlgrenzwerts bleibt.

SMS – sichere maximale Drehzahl: Hält die Bewegung innerhalb festgelegter mechanischer Grenzen.

Regelt den Motor, um ein Überfahren, Kollisionen oder übermäßige Kräfte zu verhindern, die zu Schäden an der Anlage führen oder die Sicherheit gefährden könnten. SMS ist bei Servoantriebsreglervarianten mit erweiterter Sicherheit verfügbar.

Grafik zur SMS-Sicherheitsfunktion, welche die Drehzahl innerhalb eines definierten Bereichs überwacht und sicherstellt, dass der Antrieb sicher zwischen dem oberen und unteren Drehzahlgrenzwert bleibt.