Kernfunktion der sicheren Antriebsüberwachung ist die Drehzahlerfassung. Doch meist ist diese oft nur eine von mehreren sicherheitsrelevanten Parametern, die es beispielsweise beim Einrichten, Warten oder Instandhalten zu berücksichtigen gilt. Mit einem Drehzahlwächter können jetzt beliebig viele Sicherheitsfunktionen in einer Applikation kombiniert und gleichzeitig gelöst werden.

Der Drehzahlwächter BWU2849 von Bihl+Wiedemann ist ein Erweiterungsmodul für unterschiedliche sichere Kleinsteuerungen und Gateways des Unternehmens und erfüllt die sicherheitstechnischen Anforderungen gemäß PL e nach EN ISO 13849-1 und SIL3 nach EN 62061. Der Safety-Baustein bildet alle Motion-Control-Funktionen der sicherheitsgerichteten Antriebsüberwachung der EN 61800-5-2 ab – auch simultan: Für jede der beiden mit dem Drehzahlwächter überwachbaren Achsen können entweder mehrere Sicherheitsfunktionen kombiniert oder eine identische Überwachung mit unterschiedlichen Parametern festgelegt werden.

Antriebsüberwachung an Maschinen mit mechanisch trennenden Schutzeinrichtungen

CNC-Fertigungszentren, Pressen, Bearbeitungsstationen, Abfüllanlagen oder Verpackungslinien sind typische Beispiele für Maschinen und Anlagen, an denen der Schutz vor einem Eingriff in einen gefahrbringenden Bereich im laufenden, in der Regel automatisierten Betrieb oftmals mit mechanisch trennenden Schutzeinrichtungen wie Klappen, Hauben, Schiebeelementen oder Türen gelöst wird. Diese sind seit Mitte 2015 mit Verriegelungseinrichtungen auszustatten, die den Anforderungen der DIN EN ISO 141191 entsprechen. Dabei muss die sicherheitstechnische Gesamtlösung zum einen berücksichtigen, dass nach dem Auslösen eines Not-Halts durch Öffnen der Schutzeinrichtung der Antrieb vollständig zum Stillstand gekommen ist, bevor die Gefahrstelle mit einem Körperteil erreicht werden kann. Zum anderen kann es sich aus der konkreten Applikation ergeben, dass ein Antrieb auch bei geöffneter Schutzeinrichtung sicher bewegt werden muss, z. B. bei Einricht-, Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten. Notwendig ist also eine Kombination verschiedener antriebstechnischer Sicherheitsfunktionen nach EN 61800-5-22. SOS (Safe Operation Stop, sicherer Betriebshalt) sorgt dafür, dass die Zuhaltung des Zugangs erst freigegeben wird, wenn der Antrieb steht.
Gleichzeitig verhindert sie dessen ungewollten Wiederanlauf. SLS (Safely Limited Speed, sicher begrenzte Geschwindigkeit) und SSM (Safe Speed Monitor, sichere Geschwindigkeitsüberwachung) ermöglichen es, die Antriebe im Einrichtbetrieb sicher zu bewegen. Je nach Aufgabenstellung wird mit SDI (Safe Direction) noch die sichere Bewegungsrichtung überwacht. Per SLI (Safely Limited Increment) ist auch die Programmierung eines sicher begrenzten Schrittmaßes für einen Tipp-Betrieb möglich. Erforderliche Arbeiten können schneller durchgeführt werden, da die Maschine mit reduzierter Geschwindigkeit gefahren werden kann. Der Drehzahlwächter BWU2849 führt diese Sicherheitsfunktionen aus und verarbeitet dazu die Messwerte der Antriebsencoder sowie die Sensorsignale der Verriegelungen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die sichere Stillstands- und Drehzahlüberwachung höchstmögliche Sicherheit für den Bediener gewährleistet, sie vermeidet Anreize zur Manipulation oder Umgehung der Schutzeinrichtungen bzw. der Sicherheitsfunktionen und sie optimiert die Produktivität der Maschine.

Mobile Antriebe sicher überwachen

Auf mobilen Maschinen lassen sich über die Drehzahl bzw. die Messwerte der Encoder zahlreiche sicherheitsgerichtete Funktionen einrichten. So können mit Hilfe von SS1 (Safe Stop 1) bzw. SS2 (Safe Stop 2) die Bremsrampen bei Horizontal- bzw. Vertikalbewegungen sicher überwacht und in der Stopp-Position entweder die Energiezufuhr abgeschaltet oder der Stillstand überwacht werden. Werden diese Funktionen frühzeitig, etwa bei der Auslegung von Regalgassen und Bediengeräten oder von Portalkrananlagen, berücksichtigt, können dadurch Sicherheitsabstände im Bereich der Endpositionen bzw. der Gassenenden optimiert werden. Auch die Ausführung einer sicher begrenzten Beschleunigung lässt sich im Drehzahlwächter über die Sicherheitsfunktion SLA (Safely Limited Acceleration) abbilden, z. B. bei schwebenden Lasten an einem Kran oder bei beladenen fahrerlosen Transportfahrzeugen. Nach Erreichen der Sollgeschwindigkeit kann die eigentliche Bewegungsgeschwindigkeit mit Hilfe der Sicherheitsfunktionen SSM (Safe Speed Monitor) in Form eines Grenzwertes überwacht oder mit SSR (Safe Speed Range) innerhalb eines zulässigen Korridors geregelt werden.

Wichtig für eine barrierefreie Nutzung von Aufzügen bzw. ein kollisionsfreies Handling von Förder- bzw. Lagergütern ist die Überwachung von Positionen und Endlagen sowie das Erkennen und Einhalten von Positionierbereichen. Die Tür eines Personen- oder Lastenaufzugs darf sich nur öffnen, wenn sich die Lastenkabine im Stockwerk befindet und präzise zur Bodenfläche gestoppt hat. Über die Sicherheitsfunktion SLP (Safely Limited Position) lässt sich diese Aufgabenstellung der sicher begrenzten Position im BWU2849 zuverlässig abbilden. Ebenfalls können die Positionierbereiche von Kranen und Regalbediengeräten in der Lage begrenzt sein. So dürfen Krane schwebende Lasten oft nicht über bestimmte Hallenbereiche bewegen und nur in bestimmten Flächen absetzen. Mit der Funktion SLP überwacht der Drehzahlwächter diese Positionsbereiche und kann ggf. per SLS die Geschwindigkeit beim Absetzen einer Last sicher überwachen.
Müssen in einer Regalgasse Wartungsarbeiten vorgenommen oder Störungen beseitigt werden, können mit Hilfe des Drehzahlwächters Teilbereiche gesperrt werden. Hierzu werden die für die Fahrzeugsteuerung notwendigen, zulässigen Positionswerte entsprechend sicher begrenzt. Per SOS kann beim Öffnen der Regalgassentür im laufenden Betrieb ein Sicherheitsstopp gemäß SS1 oder SS2 ausgelöst und der Stillstand des Regalbediengerätes über SOS sicher überwacht werden. Der Drehzahlwächter ist auf solche und zahlreiche weitere Kombinationen von Sicherheitsfunktionen ausgelegt: Insgesamt können bis zu 128 Sicherheitsfunktionen projektiert werden – entweder in Form mehrerer unterschiedlicher Funktionen oder als identische Funktionen mit unterschiedlichen Parametern pro Achse.

Maschinendefekte detektieren

Auch das Erkennen von Maschinendefekten kann eine Aufgabe der sicherheitsgerichteten Drehzahlüberwachung mit dem BWU2849 sein. Sind bei einem fahrzeugtechnischen Antriebs- bzw. Bremsprüfstand zwei Achsen über eine Kupplung miteinander verbunden, erkennt der Drehzahlwächter sofort einen Wellenbruch, indem er die Messwerte der beiden Achsencoder miteinander vergleicht und per SSM oder SSR sicher auswertet. Auch Schieflagen, z. B. bei Bandförderanlagen, Schlupf an Antriebsrädern oder ein asynchroner Lauf parallel angetriebener Seilzug-Hubwerke an einer Krankatze lassen sich mit Hilfe der Sicherheitsfunktionen des Drehzahlwächters erkennen und so Personen und Maschinen vor Gefahren und Schäden schützen.