Not-Halt in PL e - Siemens Industry Online Support

Anwendungsbeispiel  10/2015
Not-Halt in PL e
SINUMERIK Safety Integrated
Gewährleistung und Haftung
Gewährleistung und Haftung
Hinweis
Die Anwendungsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf
Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher
Eventualitäten. Die Anwendungsbeispiele stellen keine kundenspezifischen
Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen
Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen
Produkte selbst verantwortlich. Diese Anwendungsbeispiele entheben Sie nicht
der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und
Wartung. Durch Nutzung dieser Anwendungsbeispiele erkennen Sie an, dass wir
über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden
haftbar gemacht werden können. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen
an diesen Anwendungsbeispiele jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei
Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesem Anwendungsbeispiel und
anderen Siemens Publikationen, wie z. B. Katalogen, hat der Inhalt der anderen
Dokumentation Vorrang.
Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine
Gewähr.
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Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der
in diesem Applikationsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme,
Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen,
soweit nicht z. B. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der
groben Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der
Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer
Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen
Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den
vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder
grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers
oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu
Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden.
Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Anwendungsbeispiele oder Auszüge
daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von der Siemens AG
zugestanden.
Securityhinweise
Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an,
die den sicheren Betrieb von Anlagen, Lösungen, Maschinen, Geräten und/oder
Netzwerken unterstützen. Sie sind wichtige Komponenten in einem
ganzheitlichen Industrial Security-Konzept. Die Produkte und Lösungen von
Siemens werden unter diesem Gesichtspunkt ständig weiterentwickelt. Siemens
empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt-Updates zu informieren.
Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es
erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu
ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept
zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Dabei sind auch
eingesetzte Produkte von anderen Herstellern zu berücksichtigen.
Weitergehende Informationen über Industrial Security finden Sie unter
http://www.siemens.com/industrialsecurity.
Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, melden Sie sich für unseren
produktspezifischen Newsletter an. Weitere Informationen hierzu finden Sie
unter http://support.industry.siemens.com.
AB-Kurztitel
Beitrags-ID 109479356
10/2015
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Gewährleistung und Haftung .....................................................................................2 1 Aufgabenstellung .............................................................................................4 2 Beschreibung der Sicherheitsfunktion ...........................................................5 2.1 2.1.1 2.1.2 3 Ermittlung des Performance Levels ................................................................7 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2  Siemens AG Copyright-Jahr All rights reserved
Funktionsweise der Sicherheitsfunktionen ...........................................5 Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit SINUMERIK
Safety Integrated .................................................................................5 Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit den SINAMICS
Safety Integrated Basic Functions .......................................................6 3.2.1 3.2.2 3.2.3 AB-Kurztitel
Beitrags-ID 109479356
Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit SINUMERIK
Safety Integrated .................................................................................7 Blockschaltbild .....................................................................................7 Verwendete Komponenten ..................................................................8 Berechnung .........................................................................................8 Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit den SINAMICS
Safety Integrated Basic Functions .......................................................9 Blockschaltbild .....................................................................................9 Verwendete Komponenten: .................................................................9 Berechnung .......................................................................................10 10/2015
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1 Aufgabenstellung
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Aufgabenstellung
Die Sicherheitsfunktionen der SINUMERIK 840D sl/SINAMICS S120 erfüllen in
Verbindung mit Safety Integrated den Performance Level d.
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Durch ein Sicherheitsschaltgerät und ein Leistungsschütz als zusätzlicher
Abschaltpfad können die Architekturanforderungen für Kategorie 4 erreicht werden.
In diesem Beispiel soll nachgewiesen werden, dass hiermit auch Performance
Level e gemäß ISO 13849 erreicht werden kann.
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2 Beschreibung der Sicherheitsfunktion
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Beschreibung der Sicherheitsfunktion
Eine Sicherheitsfunktion besteht in der Regel aus den Teilfunktionen „Erfassen“,
„Auswerten“ und „Reagieren“. Zu „Erfassen“ gehören die Sicherheitssensoren wie
NOT-HALT-Taster, Positionsschalter oder Lichtvorhänge, zu „Auswerten“ gehören
Sicherheitsschaltgeräte oder Sicherheitssteuerungen, und zu „Reagieren“ gehören
die Sicherheitsaktoren wie Schütze oder Antriebe mit integrierten Sicherheitsfunktionen.
In diesem Applikationsbeispiel werden zwei Sicherheitsfunktionen betrachtet:

Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit SINUMERIK Safety
Integrated

Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit den SINAMICS Safety
Integrated Basic Functions
Funktionsweise der Sicherheitsfunktionen
2.1.1
Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit SINUMERIK Safety
Integrated
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2.1
In diesem Beispiel ist der Not-Halt Taster zweikanalig auf ein
Sicherheitsschaltgerät der Serie 3SK verdrahtet. Wird nun der Not-Halt Taster
betätigt, wird dies unverzögert über eine sichere Eingangsbaugruppe an die
sichere Programmierbare Logik von SINUMERIK Safety Integrated gemeldet. Die
SINUMERIK 840D sl/SINAMICS S120 setzt den Antrieb mit einem STOP C/A still.
Zeitlich verzögert trennen die Leistungsschütze K1 und K2 den Antrieb vom Netz.
Abbildung 2-1
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2 Beschreibung der Sicherheitsfunktion
2.1.2
Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit den SINAMICS Safety
Integrated Basic Functions
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In diesem Beispiel ist der Not-Halt Taster zweikanalig auf ein
Sicherheitsschaltgerät der Serie 3SK verdrahtet. Wird nun der Not-Halt Taster
betätigt, wird der Antrieb über die Klemmen X122.4 und M auf der NCU und EP
+24V und EP M auf dem SINAMICS S120 über SS1 stillgesetzt und in den STO
geschaltet. Zeitlich verzögert trennt das Leistungsschütz K1 den Antrieb vom Netz.
Abbildung 2-2
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3 Ermittlung des Performance Levels
3
Ermittlung des Performance Levels
Beide Varianten erfüllen die Architekturanforderungen gemäß Kategorie 4.
Zum Nachweis, dass auch PL e gemäß ISO 13849-1 erfüllt wird, muss zusätzlich
die Zuverlässigkeit der Schaltung und der eingesetzten Komponenten ermittelt
werden.
3.1
Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit SINUMERIK Safety
Integrated
Durch die Funktionalität von SINUMERIK Safety Integrated kann für die Not-Halt
Funktion ein PL d erreicht werden.
PL e für Not-Halt wird durch das Sicherheitsschaltgerät 3SK sowie die beiden
Leistungsschütze K1 und K2 erreicht.
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Somit geht die SINUMERIK 840D sl nicht in die Berechnung der
Sicherheitsfunktion „Not-Halt“ mit ein.
3.1.1
Blockschaltbild
Schütz
B10d = 1.000.000
K1
I1
L1
Not-Halt Taster
3SB3
B10d = 100.000
Sicherheitsrelais
3SK1121-.CB4.
3,70 x 10-09
K2
Schütz
B10d = 1.000.000
Abbildung 3-1
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3 Ermittlung des Performance Levels
3.1.2
Verwendete Komponenten
Als Not-Halt Taster wurde eine Komponente aus dem 3SB3 Spektrum mit einem
B10d Wert von 100.000 vorgesehen.
-09
Das Sicherheitsschaltgerät 3SK hat einen PFH-Wert von 3,70 x 10 .
Bei den Leistungsschützen wurde ein B10d Wert von 1.000.000 zu Grunde gelegt.
Bei der Berechnung des PFH-Wertes für die Sicherheitsfunktion wurde davon
ausgegangen, dass der Not-Halt Taster einmal am Tag betätigt wird.
Der Diagnose Deckungsgrad beträgt 99%.
3.1.3
Berechnung
Mit den unter Kapitel 3.1.2 getroffenen Annahmen ergeben sich für die einzelnen
Komponenten folgende PFH-Werte:
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Bezeichnung im
Blockschaltbild
Komponente
PFH Wert
I1
Not-Halt Taster
2,47 x 10-08
L1
Sicherheitsschaltgerät
3,70 x 10-09
K1/K2
Leistungsschütze
2,47 x 10-08
Summe
5,31 x 10-08
Tabelle 3-1
Die Sicherheitsfunktion hat einen Gesamt PFH Wert von 5,31 x 10-08 erfüllt somit
die Anforderungen nach PL e.
Detaillierte Berechnungen entnehmen Sie bitte dem SET oder SISTEMA Projekt.
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3 Ermittlung des Performance Levels
3.2
Not-Halt in PL e für SINUMERIK 840D sl mit den SINAMICS Safety
Integrated Basic Functions
In diesem Beispiel werden für den STO (Safe Torque Off) die Safety Integrated
Basic Functions des SINAMICS genutzt.
Die SINAMICS Safety Integrated Basic Functions bestehen aus:

Safe Torque Off (STO)

Safe Stop 1 (SS1)

Safe Brake Control (SBC)
Im vorliegenden Beispiel wurde von einer Maschine mit einer Spindel und 4
Servoachsen ausgegangen. Es wurde die Annahme getroffen, dass alle Achsen
mit Ein-Achs Motormodulen ausgerüstet sind.
Es wurde eine NCU 730.3B PN der SINUMERIK 840D sl zu Grunde gelegt.
Es soll nachgewiesen werden, ob mit dem integrierten STO im SINAMICS S120, in
Verbindung mit einem Sicherheitsschaltgerät und einem zusätzlichen
Leistungsschütz für den Not-Halt ein PL e erreicht werden kann.
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3.2.1
Blockschaltbild
Schütz
B10d = 1.000.000
K1
I1
L1
Not-Halt Taster Sicherheitsrelais
3SB3
3SK1121-.CB4.
B10d = 100.000
3,70 x 10-09
4,29 x 10-08
L2
L3
SINUMERIK 840D sl
NCU 730.3B PN
6FC5373-0AA30-0AA1
PFH = 1,00 x 10-08
L4
L5
L6
L7
SINAMICS
Motormodul
6SL312x-1xExx-xAx4
PFH = 1,00 x 10-08
Abbildung 3-2
3.2.2
Verwendete Komponenten:
Als Not-Halt Taster wurde eine Komponente aus dem 3SB3 Spektrum mit einem
B10d Wert von 100.000 vorgesehen.
Das Sicherheitsschaltrelais hat einen PFH Wert von 3,70 x 10-09.
Bei dem Leistungsschütz wurde ein B10d Wert von 1.000.000 zu Grunde gelegt.
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3 Ermittlung des Performance Levels
Folgende SINUMERIK/SINAMICS Komponenten wurden zu Grunde gelegt:
5 x 6SL312x-1xExx-xAx4 (Einachsmodule) PFH = 1,00 x 10-08
NCU 730.3 (6FC5373-0AA30-0AA1) PFH = 1,00 x 10-08
Bei der Berechnung des PFH Wertes für die Sicherheitsfunktion wurde davon
ausgegangen, dass der Not-Halt Taster einmal am Tag betätigt wird.
Der Diagnose Deckungsgrad beträgt 99%.
3.2.3
Berechnung
Laut Herstellerangabe und bestätigt durch die BGIA ermittelt sich der ErsatzMTTFd Wert für genau diese SINUMERIK/SINAMICS-Einsatzkonfiguration (L2, L3,
L4, L5, L6, und L7) wie folgt:
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MTTFd =
=
1
PFHges x 50,5 x 8760
1
6 x 1,00 x
10-08
x 50,5 x 8760
= 37,68 Jahre
Bedingung für Kategorie 4 aus ISO 13849-1: MTTFd >= 30 Jahre
Mit den unter Kapitel 3.2.2 getroffenen Angaben, ergeben sich für die einzelnen
Komponenten folgende PFH Werte:
Tabelle 3-2
Bezeichnung im
Blockschaltbild
Komponente
PFH Wert
I1
Not-Halt Taster
2,47 x 10-08
L1
Sicherheitsschaltrelais
3,70 x 10-09
Kanal 1 : K1
Kanal 2: L2, L3, L4, L5, L6, L7
Kanal 1: Leistungsschütz
Kanal 2: SINUMERIK 840D sl/
SINAMICS S120
3,49 x 10
Summe
-08
6,33 x 10-08
Die Sicherheitsfunktion hat einen Gesamt PFH Wert von 6,33 x 10-08 und erfüllt
somit die Anforderungen nach PL e.
Detaillierte Berechnungen entnehmen Sie bitte dem SET oder SISTEMA Projekt.
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10/2015
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