Safety Integrated Sinamics S120

Safety Integrated Sinamics S120 Stručný přehled a novinky

Možnosti využití bezpečnostních funkcí integrovaných v pohonech Sinamics - hardware Ovládání přes EP - svorky jen STO, SS1, SBC Ovládání přes F-DI modulu TM54F Pro všechny funkce každá Safety - osa musí mít snímač Ovládání přes Pro všechny funkce každá Safety - osa musí mít snímač CU 320: 1 vedení na CU, 1 vedení na MM CU310: Oba signály na CU Všechny signály na TM54F (EP-svorky lze volitelně využít také) Všechny Safety-signály přes Fieldbus (EP-svorky lze volitelně využít také) Strana2/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Ovládání bezpečnostních funkcí EP-svorky u víceosých pohonů DI0 DI7 na konektoru X122 a X132 EP-svorka X21 (SMM) resp. EP-svorky X21 / X22 (DMM) EP-svorka X41 na CIB SIMOTION D4x5 SINAMICS CU320 Strana3/22 15-18.června 2009 Safety Integrated Motor Module Booksize Motor Module Chassis

Ovládání bezpečnostních funkcí EP-svorky u jednoosých pohonů SINAMICS CU310 SIMOTION D410 EP-svorky pro Power Module na konektoru -X120 DI0 DI3 na konektoru -X121 F-DI na konektoru X130 a X131 SINAMICS CU305 EP-svorky na svorkovnici -X9 SINAMICS CUA31/32 EP-svorky pro Power Module na konektoru -X210 Strana4/22 15-18.června 2009 Safety Integrated svorkovnice X9 Power Module Chassis

Řízení přes terminál TM54F 10 bezpečných digitálních vstupů (F-DI) 4 bezpečných digitálních výstupů (F-DO) se zpětnou vazbou 3 nápájení senzorů 24 V (2 spínané, 1 pevné) 2 DRIVE-CLiQ-konektor 2 oddělené konektory pro externích 24 V Pohony připojení na CU320 / D4x5 mohou být rozděleny až do 4 skupin Pro každou skupinu lze aktivovat příslušné Safety-funkce přes vstupy F-DI Možnost Safety-Reset přes vstup F-DI Interní Safety-stavové signály lze spojit funkcí AND a převést na výstup F-DO Strana5/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Přehled základních bezpečnostních funkcí Řízení přes EP-svorky + DI na CU3xx / D4xx / CX32 Bezpečnostní funkce pohonů dle IEC 61800-5-2 Safe Torque Off (STO) Safe Stop 1 (SS1) Safe Brake Control (SBC) Safety Integrated Basic Functions pro SINAMICS S120: Řízení je realizováno přes EP-svorky a digitální vstupy řídicí jednotky Basic funkce jsou k dispozici vždy (není nutná licence) Basic funkce nevyžadují snímač Strana6/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Přehled rozšířených bezpečnostních funkcí Bezpečnostní funkce pohonů dle IEC 61800-5-2 Safe Torque Off (STO) řízení Řízení Safe Stop 1 (SS1) s protokolem přes modul TM54F Safe Brake Control (SBC) Safe Stop 2 (SS2) Safe Operating Stop (SOS) Safely-Limited Speed (SLS) Safe Speed Monitor (SSM) přes PROFIBUS nebo PROFINET Safety Integrated Extended Functions pro SINAMICS S120: Řízení je realizováno přes terminálový modul TM54F nebo přes na sběrnici PROFIBUS / PROFINET Strana7/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Přehled Safety-funkcí bezpečných pohonů Pohon/měnič ET200S FC SINAMICS G120 SINAMICS G120D SINAMICS G130/150 SINAMICS S150 SINAMICS S120 Chassis a Cabinet Modules SINAMICS S120 Booksize & Blocksize Aktuálně použitelné safety-funkce STO, SS1, SLS STO, SS1, SLS, SBC STO, SS1, SLS STO, SS1 STO, SS1 STO, SS1, SOS, SS2, SLS, SSM Předpoklad => firmware V2.6 a nový hardware (MLFB: 3) STO, SS1, SOS, SS2, SLS, SSM, SBC SINAMICS S110 Strana8/22 15-18.června 2009 Safety Integrated STO, SS1, SOS, SS2, SLS, SSM, SBC

Bezpečnostní funkce a licence Drive based SI Funktion EP- nebo svorky F-DI na TM54F Safe Torque Off (STO) Safe Stop 1 (SS1) Safe Brake Control (SBC) Safe Stop 2 (SS2) Safe Operating Stop (SOS) bez licence bez licence bez licence nelze nelze bez Nutná licence licence bez Nutná licence licence bez Nutná licence licence Nutná licence Nutná licence V2.6 SP4 jen Profisafe Safely-Limited Speed (SLS) nelze Nutná licence Safe Speed Monitoring (SSM) nelze Nutná licence Připravovaná změna pro Sinamics verze 2.6 SP4 Pro Basic SI-funkce přes nebude potřeba licence a nebude vyžadován encodér Strana9/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Objednací čísla licencí Při ovládání bezpečnostních funkcí přes nebo TM54F je nutná licence. Každá osa potřebuje licenci. se vztahuje na bezpečnostní funkce dané osy. předkonfigurované na CF-kartě (SINAMICS, SIMOTION): přes Z-opci: Z = Fnn (nn= počet licencovaných os) pro jednu osy (Certificate of License CoL): SINAMICS: 6SL3074-0AA10-0AA0 SIMOTION: 6AU1820-2AF20-0AB0 Volné licence je nutné aktivovat v pohonech a zaregistrovat přes licenční manažér. TM54F Terminal Module: MLFB: 6SL3055-0AA00-3BA0 Strana10/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Řízení přes - přehled Řízení přes bezpečnou komunikaci s F-Programm Sensorik Strana11/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Omezení při řízení přes auf PROFINET für SINAMICS ab V2.6 aktivace Extended-funkcí Safety Integrated přes a TM54F na jedné CU není možné. Současné použití Basic funkcí (aktivace přes svorky) a Extended funkcí je nadále možná. -Routing přes SIMOTION D4x5 (DP-I-Slave) na integrované pohony SINAMICS S120 možná od V4.1.1 HF6 -Routing přes SIMOTION D4x5 (DP-I-Slave) na druhé (taktsynchronní) DP-rozhraní je možné V4.1 SP2 (neplatí pro SIMOTION P!). -křížová komunikace mezi ET200S-F a na SIMOTION D4x5 (DP-I-Slave) připojené pohony zatím ani ve V4.1 SP2 není možná. Strana12/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Aktivace bezpečnostních funkcí v integrovaných pohonech SINAMICS S120 přes TM54F (klasické zapojení) V4.1 SP1 SIMATIC S7-300 DP-Master PROFIBUS with I-Slave SIMOTION D4x5 I-Slave F-Host DRIVE-CLiQ ET200S-F-CPU SIMOTION CX32 Sinamics Integrated + rozšíření přes CX32 TM54F TM54F Od verze Simotion V4.1 SP1 Strana13/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Aktivace bezpečnostních funkcí v externích pohonech SINAMICS S120 přes TM54F (klasické zapojení) V4.1 SP1 SIMATIC S7-300 DP-Master PROFIBUS with I-Slave SIMOTION D4x5 I-Slave F-Host SINAMICS S120 DP-Master 2. PB ET200S-F-CPU Sinamics Integrated vše na Profibus DP TM54F TM54F Od verze Simotion V4.1 SP1 Strana14/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

s S7 F-CPU a SIMOTION D4x5 Routing na integrovaný SINAMICS S120 V4.1 SP1 HF6 SIMATIC S7-300 F-CPU DP-Master F-Host PROFIBUS with F-Device Slave ET200S with F-I/O F-Device I-Slave SIMOTION SIMOTION D4x5 CX32 DRIVE-CLiQ Profisafe-telegramy jsou routovány ze Simotion do Sinamics Integrated Od Simotion V4.1 SP1 HF6 Strana15/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

s S7 F-CPU a SIMOTION D4x5 Routing na externí SINAMICS S120 (2. PROFIBUS) V4.1 SP2 SIMATIC S7-300 F-CPU DP-Master F-Host PROFIBUS with F-Device Slave ET200S with F-I/O F-Device I-Slave SIMOTION D4x5 SINAMICS S120 DP-Master 2. PB Profisafe-telegramy jsou routovány ze Simotion do Sinamics Integrated do 2. Profibus DP Od Simotion V4.1 SP2 Strana16/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

- IM151F externí SINAMICS S120 SIMOTION D4x5 je DP-Master bez SI-os (rozšířené funkce) V4.1 SP1 Simotion je DP-master integrované pohony ale nedostávají Profisave-t. SIMOTION D4x5 DP-Master Od Sinamics V2.6 PROFIBUS with I-Slave F-Host ET200S-F-CPU Slave F-Device SINAMICS S120 QVK Strana17/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

- IM151F externí SINAMICS S120 SI-osy v SIMOTION D4x5 přes TM54F Alternativa k předchozí V4.1 SP1 topologii. Safety v pohonech D4x5 přes TM54F Od Sinamics V4.1 SP1 SIMOTION D4x5 DP-Master TM54F PROFIBUS with I-Slave F-Host ET200S-F-CPU Slave F-Device SINAMICS S120 QVK Strana18/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

na PROFINET s S7 F-CPU (IO Controller a F-Host) a SINAMICS S120 SIMATIC S7-300 F-CPU IO Controller F-Host V2.6 Simatic je Profinet Controler, obsahuje F-program Od Sinamics V2.6 IO Device F-Device ET200S with F-I/O PROFINET with IO Device F-Device SINAMICS S120 Strana19/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Safe Stop splňující PL e (ISO 13849-1) a SIL 3 (IEC 62061) Základem pro zapojení v kat. 4 je řešení s přídavným stykačem Návod pro měnič SINAMICS G120 http://support.automation.siemens.com/ww/view/en/30566267 Stykač lze umístit před nebo za měnič (podle varianty pro jedno nebo víceosý systém pohonů) Netz -A1 -A2 -A3 SINAMICS Mehrachssystem F-I/O F-CPU P24 -K2.1 STO -K2.2 -K2.3 Strana20/22 15-18.června 2009 Safety Integrated Motor Motor Motor

Cesta k PL e / ISO 13849-1 SINAMICS S120 (-A3) a stykač (-K1) jsou paralelní bloky v odpovídajícím safety-diagramu Pro stanovení Performance Levelu tohoto zapojení, je nutné vypočítat MTTFd ve smyslu ISO 13849-1 pro oba bloky Vzhledem k faktu, že obecně hodnoty MTTFd nejsou k dispozici, je nutné zjistit MTTFd pro toto zapojení náhradním způsobem. Verifikace ukazuje, že MTTFd a DC mají úroveň High. Podle histogramu (ISO 13849-1, obrázek 5) je patrné, že bylo dosaženo úrovně PL e Použitím normy ISO 13849-1, příloha K, Mohou být zjištěny hodnoty PFHd. Strana21/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Možnosti určení úrovně PL dle ISO 13849-1 MTTFd: střední doba mezi výskyty poruchy Pro hrubý odhad MTTFd se používá tabulka z normy a MTTFd je statisticky v hodnotách 3, 10 nebo 30 let DC : diagnostické krytí, úroveň diagnostiky Statisticky žádné, nízké (60-90%), střední (90-99%), vysoké CCF: faktor nasazení Norma ISO 13849-1 nabízí statistické hodnoty MTTFd pro celou řadu prvků Výpočet podle počtu sepnutí MTTFd = B10d / 0,1xnop CCF lze zjistit podle tabulky v příloze F Větší množství subsystémů (typicky 3 a více), dochází ke snížení úrovně PL Strana22/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Cesta k SIL 3 / IEC 62061 The subsystem 3 (actuator) bezpečnostního systému (SRECS) je tvořen dvěma identickými elementy: - element 1: stykač - element 2: SINAMICS S120. Prostřednictvím architektury subsystémů popsaných v normě IEC 62061 je možné vypočítat pravděpodobnost vzniku nebezpečí PFH D Strana23/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Zjištění hodnot PFH pro systém pohonů CU320 TM54F PFH = 10 x 10-9 / h ALM/SLM není relevantní pro PFH PFH = 35 x 10-9 / h Single Motor Module PFH = 10 x 10-9 / h Snímač přes SMC20 PFH = 10 x 10-9 / h Double Motor Module PFH = 12 x 10-9 / h DRIVE-CLiQ-Motor (2 Stück) PFH = 2 x 26 x 10-9 / h Suma: PFH = 1,29 x 10-7 / h SIL 2 Strana24/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Další kroky k PL e / ISO 13849-1 a SIL 3 / IEC 62061 Aktuální status Dokument popisující metodiku dosažení PL e a SIL 3 je v přípravě. Tzn. Interní příprava na straně Siemens. Poté bude poslán k revizi společnosti BGIA Výsledek se očekává na podzim 2009 Dokument bude publikován standardně přes ProdIS Praktické pomůcky Prostřednictvím popsaných procesů lze stanovit úroveň PL SIL a PFH D pro reálnou aplikaci. Pro výpočet lze použít nástroj Safety Evaluation Tool a ve vstupním boxu zvolit Third-party manufacturer. Společnost BGIA vydala návod k použití normy ISO 13849-1 Strana25/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Vzorové aplikace na www.siemens.cz/safety Příklady zapojení a parametrování bezpečných pohonů a dalších bezpečnostních prvků v kombinaci s řízením SIMOTION nebo SIMATIC S7 Dokumentace Návody Katalogy Strana26/22 15-18.června 2009 Safety Integrated

Safety Evaluation Tool Internet www.siemens.de/safety-evaluation-tool www.siemens.com/safety-evaluation-tool Nástroj pro stanovení bezpečnostních tříd SIL resp. PL dle aktuálních norem IEC 62061 resp. ISO EN13849-1 Uživatel zadá, použité bezpečnostní prvky a je proveden výpočet dle normy Industry Sector

Děkuji za pozornost Radek Novotný Siemens s.r.o. I IA&DT MC PM Tel: 541 191 767 Email: novotny.radek@siemens.com Siemens s.r.o. Technická 15, 616 00 Brno