Applikationsbeispiel STO-Funktion (Kat. 3, PL d)

Applikationsbeispiel (STO – Safe Torque Off)

Das folgende Applikationsbeispiel zeigt wie die EL72x1-9014 zusammen mit einer EL2904 beschaltet werden kann, um eine STO Funktion nach EN 61800-5-2 zu realisieren.

Für die Verdrahtung zwischen der Safety-Ausgangsklemme (EL2904) und der Servoklemme (EL72x1-9014) muss der Anwender eine entsprechende Bewertung realisieren, damit ein Fehlerausschluss für Fremdeinspeisung und Querschluss in dieser Verdrahtung zulässig ist.

Beteiligte Komponenten

• Not-Halt-Gerät (Taster S1) nach ISO 13850 und Taster S2
• 1 Safety-Eingangsklemme (EL1904) und 1 Eingangsklemme (EL 1004)
• 1 Safety-Ausgangsklemme (EL2904)
• 1 Safety-Logikklemme (EL6900) mit Funktionsbaustein „ESTOP“
• 1 Servoklemme (EL72x1-9014) mit STO Eingang
• Speicherprogrammierbare Steuerung (PLC) und Feldbus EtherCAT

Eine Schutztür (S1 und S2) und ein Restart Signal (S3) werden logisch auf einen ESTOP Baustein verknüpft. Das EStopOut Signal wird an die NC Steuerung übergeben, mit der z.B. das Enable Signal der EL72x1-9014 geschaltet werden kann. Über den verzögerten Ausgang EStopDelOut wird der STO-Eingang der EL72x1-9014 bedient. Die EL72x1-9014 liefert über die Standard-Steuerung eine Information, dass die STO Funktion aktiv ist. Diese Information wird an den EDM Eingang des ESTOP Bausteins und zusätzlich an den EDM Baustein übergeben, um eine Erwartungshaltung für dieses Signal zu generieren.

Berechnung EL72x1-9014 In der Berechnung des Performance Levels DIN EN ISO 13849-1 wird die EL72x1-9014 nicht berücksichtigt, da sie sich rückwirkungsfrei gegenüber der Sicherheitsfunktion verhält. In der Berechnung nach den EN 62061 geht der PFH Wert mit einem Wert von 0 ein.

Mehrere EL72x1-9014 gleichzeitig bedienen Mit einem Abschaltkanal der EL2904 können max. 10 STO-Eingänge der entsprechenden EL72x1-9014 gleichzeitig bedient werden.

Parameter der sicheren Ein- und Ausgangsklemmen

EL1904

EL2904

Blockbildung und Safety-Loops
Sicherheitsfunktion 1

Berechnung
PFH / MTTFd /B10d – Werte

Diagnostic Coverage DC

Berechnung Block 1

Berechnung der PFH-/ und MTTF_d-Werte aus den B10_d-Werten:

Aus:

und:

Eingesetzt ergibt das:

S1:

S2:

und der Annahme, dass S1 und S2 jeweils einkanalig sind:

ergibt sich für

S1:

S2:

Nun sind folgende Annahmen zu treffen:

Die Türschalter S1/S2 werden immer gegenläufig betätigt. Da die Schalter verschiedene Werte haben, der vollständige Schutztürschalter aber aus einer Kombination von Öffner und Schließer besteht und beide Schalter funktionieren müssen, kann man den schlechteren der beiden Werte (S1) für die Kombination heranziehen!

Es gibt einen Kopplungsfaktor zwischen den Komponenten, die zweikanalig verschaltet sind. Beispiele sind Temperatur, EMV, Spannungsspitzen oder Signale zwischen diesen Komponenten. Dieser wird als Worst-Case-Abschätzung mit β =10% angenommen. Die EN 62061 enthält eine Tabelle, mit der dieser β–Faktor genau bestimmt werden kann. Weiterhin wird angenommen, dass alle üblichen Maßnahmen getroffen werden, um zu verhindern, dass beide Kanäle gleichzeitig durch einen Fehler (wie z.B. Überstrom durch Relais-Kontakte, Übertemperatur im Schaltschrank) unsicher ausfallen.

Daraus folgt für die Berechnung des PFH-Wertes für Block 1:

PFHges = β* (PFH(S1)+ PFH(S2))/2 + PFH(EL1904) + PFH(EL6900) + PFH(EL2904) + PFH(EL7201-9014)

zu:

PFHges = 10%* (1,68E-09+1,68E-09)/2 +1,11E-09 + 1,03E-09 + 1,25E-09 + 0,00 = 3,558E-09

Die Berechnung des MTTF_d-Wertes für Block 1 (unter der gleichen Annahme) berechnet sich mit:

als:

mit:

Sind für EL1904, EL6900 und EL2904 nur PFH Werte vorhanden, gilt folgende Abschätzung:

Somit:

Herstellerangaben Interface Typ C – Senke

In Verbindung mit der EL2904 kann der Parameter Testing eingeschaltet werden.