Drive Monitor: Sicherheitsgerichtete Antriebsüberwachung mit Mehrwert

Im betrieblichen Umfeld von Maschinen und Anlagen ist die sicherheitsgerichtete Überwachung von Antrieben in verschiedenen Szenarien von Bedeutung. Sichere und zugleich wirtschaftliche Lösungen bietet das Produktportfolio Motion Control von Sick. Hierzu gehören der Drehzahlwächter Speed Monitor MOC3SA und der Standstill Monitor MOC3ZA. Beide erfüllen die Sicherheitsniveaus PL e nach EN ISO 13849, SIL3 nach IEC 61508 und SIL3CL nach EN 62061. Neu im Portfolio ist der Drive Monitor FX3-MOC - ein zentrales Modul, mit dem viele Funktionen der sicheren Antriebsüberwachung ausgeführt werden können.

Drive Monitor: Modular, migrations­fähig, kostenbewusst
Der Drive-Monitor ist ein Erweiterungsmodul für die modulare Sicherheitssteuerung Flexi Soft von Sick. Mit dem Modul können jetzt auch Antriebe ohne integrierte Sicherheitsfunktionen eingesetzt werden, um Sicherheitsfunktionen zu lösen. Der Drive Monitor ist zudem migrationsfähig: Eine Erweiterung auf bis zu sechs Drive Monitor-Module ist möglich. Dies ermöglicht die Realisierung intelligenter Mehrachsanwendungen mit bis zu zwölf Antrieben. Eine vollständige Netzwerkintegration des Drive Monitor ist durch die verschiedenen Flexi Soft-Gateways sichergestellt.

Überwachung von Antrieben an ­mobilen Anwendungen
Ein wichtiges Anwendungsgebiet für Motion Control und damit für den Drive Monitor ist die sichere Antriebsüberwachung von mobilen Maschinen wie beispielsweise fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Mit Hilfe der Sicherheitsfunktionen SSM (für: Safe Speed Monitor, sichere Geschwindigkeitsüberwachung) und SLS (für: Safety Limited Speed, sicher reduzierte Geschwindigkeit) wird bei einem FTF die Geschwindigkeit über Encoder an den Rädern sicher überwacht. Abhängig davon können die Warn- und Schutzfelder der an dem Fahrzeug angebrachten Sicherheits-Laserscanner umgeschaltet werden. Beim Verletzen von Warnfeldern ist es möglich, automatisch eine sichere Reduzierung der Geschwindigkeit einzuleiten. Beim Verletzen eines Schutzfeldes greifen die Antriebsüberwachungsfunktionen SBC (für Safe Brake Control, sicher Bremsenansteuerung) und SS1 (für: Safe Stop 1) bzw. SS2 (für: Safe Stop 2) ein, die einen Not-Stopp des Fahrzeug auslösen und sicher über­wachen.

Hat die Steuerung einen Not-Stopp eines FTF ausgelöst, sperrt die sichere Drehrichtungserkennung SDI (für: Safe Direction) die gerade verwendete Drehrichtung des Antriebes. Dadurch kann das Fahrzeug nur noch Bewegungen in eine Richtung durchführen und sich so sicher vom Hindernis entfernen. SDI leistet damit einen entscheidenden Beitrag zu einer flexibleren und effizienteren Gestaltung von Transportvorgängen.
Drive Monitor managt Sicherheits­funktionen an Antrieben stationärer Maschinen

Beim Arbeiten an oder in einer Maschine, z. B. im Einricht- oder im Wartungsbetrieb, mindert die sichere Drehzahlüberwachungs-Funktion SLS des Drive Monitor die Verletzungsrisiken. Hierzu wird eine reduzierte Maschinengeschwindigkeit, die beim Einrichten oder Warten beispielsweise einer Presse, einer Holz- oder Metallbearbeitungsmaschine oder eines Portalroboters gefahren werden muss, sicher überwacht - und dadurch das manuelle Eingreifen in den Gefahrenbereich ermöglicht. Das Überschreiten der Geschwindigkeit wird als Fehlerfall erkannt und der Antrieb der Maschine abgeschaltet. Der große Vorteil einer sicher reduzierten Geschwindigkeit SLS liegt darin, dass Prozesse nicht notwendigerweise gestoppt werden müssen. Rüstvorgänge können schneller durchgeführt werden, da die Maschine mit reduzierter Geschwindigkeit gefahren werden kann. Auf diese Weise verbessert der Drive Monitor die Produktivität der Maschine.

Sicherheit bei geöffneten mechanischen Schutzeinrichtungen
SSM (für: Safe Speed Monitor, sichere Geschwindigkeitsüberwachung) und SOS (für: Safe Operating Stop, sicherer Betriebshaltwachung) sind Antriebsüberwachungsfunktionen des Drive Monitor, die dort umgesetzt werden, wo mechanische Abtrennungen wie Hauben oder Schutztüren zur Absicherung von Gefahrstellen eingesetzt werden, der Bediener aber häufig per Hand in den Prozess eingreifen muss. Typische Maschinenbeispiele hierfür sind u. a. Handhabungssysteme oder Werkzeugmaschinen. Damit der Eingriff, z. B. für den für das Herausfahren von Palettenstapeln oder für einen Werkstück- oder Werkzeugwechsel, schnell und sicher erfolgen kann, stellt das Drive Monitor-Modul zunächst den Stillstand des Antriebes sicher fest und verhindert einen Wiederanlauf. Sofort danach gibt es das Öffnen der mechanisch trennenden Schutzeinrichtung und damit den Eingriff in die Gefahrenstelle frei. Dies schnellstmögliche und sichere Bedienung ohne Zeitverzögerungen verbessert entscheidend die Produktivität und die Verfügbarkeit der Maschine.

In Notsituationen ist ein schnelles Stillsetzen einer Maschine eine entscheidende Anforderung. In solchen Situationen wird die Stoppfunktion durch die Betätigung einer Nothalttaste, Öffnen einer nicht mechanisch verriegelten Schutztür oder Haube oder das Ansprechen einer optischen Schutzeinrichtung angefordert. Daraufhin kann die Maschine sicher und geführt über die Funktionen SS1 oder SS2 in den Stillstand gefahren werden. Spricht die Maschine aufgrund eines Fehler in der Steuerung oder dem Antriebsregler nicht an, so kann als letzte Maßnahme die mechanische Bremse über SBC (sicher Bremsenansteuerung) aktiviert werden. Die Funktionen SS1, SS2 und SBC des Drive Monitor gewährleisten ein sicheres Abschaltverhalten. Der Vorteil: Abschaltzeit und Abschaltweg sind bekannt - Maschinen können so räumlich optimal ausgelegt werden und benötigen einen geringeren Platzbedarf.

Trennung zwischen Sicherheits- und Antriebstechnik bietet mehr Flexibilität
Die sicherheitsgerichtete Überwachung von Antrieben mit dem Drive Monitor kann komplett integriert in der Sick-Sicherheitssteuerung Flexi Soft gelöst werden - ohne Trennung bzw. Verteilung der Sicherheitsfunktionen auf die Steuerungs- bzw. die Antriebsebene. Da das Drive Monitor-Konzept klar zwischen Automatisierungs- und Sicherheitstechnik trennt, können Maschinenhersteller und Integratoren individueller auf Vorgaben ihrer Endkunden eingehen, z. B. bezüglich der einzusetzenden Antriebskomponenten und Anbieter, und so Kosten optimieren und Vorteile eines regionalen Marktzuganges nutzen. Sie sind dadurch - im Gegensatz zu Safety integrated-Lösungen - unabhängig von den Steuerungs- und Antriebsherstellern und können somit sehr flexibel auf unterschiedliche Anforderungen der Endkunden reagieren.

Mit der bedienfreundlichen Software Flexi Soft Designer von Sick lassen sich Sicherheitslösungen sehr einfach projektieren und konfigurieren. Zudem sind die Grundfunktionalitäten schnell eingerichtet, getestet und in die Automatisierungswelt integriert. Für Standardanwendungen werden vorgefertigte Logikfunktionen geliefert - die Anwendung muss dann nur noch parametriert werden. Ansonsten helfen die zahlreichen Motion-Bausteine dabei, die Anwendung auf gewohnt einfache Weise zu erstellen. Unter dem Strich ermöglicht der Drive Monitor eine konsistente Dokumentation sowie eine unkomplizierte Projektverwaltung. Die Validierung und Zertifizierung einer Maschine ist Zeit und Kosten sparend möglich, da alle Daten des Maschinesicherheitskonzepts, inklusive der sicheren Antriebsüberwachung, als Flexi Soft-Projekt gespeichert werden und als Gesamt-Sicherheitsprojekt in einem File dokumentiert werden.

Sichere Antriebsüberwachung aus einem Guss
Motion Control von Sick eröffnet vielfältige Möglichkeiten einer integrierten und wirtschaftlichen Antriebsüberwachung auf sicherheitstechnisch höchstem Niveau. Hinzu kommt, dass Sick auch über nicht sicherheitsgerichtete Sensorik, z. B. Encoder oder Motor-Feedback-Systeme, verfügt und so eine komplette Sicherheitsanwendung inklusive Antriebsüberwachung aus einer Hersteller-Hand anbieten kann. Für die stationären Anwendungen können zahlreiche Antriebe unterschiedlicher Hersteller eingesetzt werden, die Motor-Feedback-Systeme der Produktfamilien SKS/SKM36S und SRS/SRM50S mit Hiperface-Schnittstelle bereits in ihren Motoren implementiert haben. Mit diesen Motor-Feedback-Systemen ist eine sichere Überwachung bis PL d/SIL2 mit nur einem Geschwindigkeitssensor - dem Motor-Feedback-System - möglich. Für zweikanalige Strukturen, z. B. im Anwendungsfeld von Werkzeug- und Bearbeitungsmaschinen, bietet Sick rotative Encoder wie den DFS60 und lineare Messsysteme an. In mobilen Anwendungen mit großen Weglängen und Messdistanzen, wie sie für Krananlagen, in der Intralogistik oder in der Fördertechnik typisch sind, eignen sich Systeme aus Encodern und Distanzmessgeräten zum Aufbau zweikanaliger Strukturen. Die optisch-linearen Messsysteme der Produktfamilie OLM oder die Long-Range-Distanzsensoren DME mit SSI-Schnittstelle sind hierfür bestens geeignet.

Sick wird auf diese Weise disziplinübergreifend zum Lösungsanbieter - Schnittstellen­risiken werden vermieden und Synergiepotenziale genutzt, z. B. bei der Projektierung der Applikation. Die sichere Antriebsüberwachung von Sick wird somit durch ihre zahlreichen Mehrwerte für Maschinenbauer und Integratoren noch interessanter.