Sicherheitsfunktionen bis Performance Level e mit sensorlosem DN3PD1

Aufgrund einer Normänderung der ISO 13849 in Bezug auf die Sicherheit von Holzbearbeitungsmaschinen war ein Unternehmen aus der holzbearbeitenden Industrie auf der Suche nach einer Lösung zur sicheren Drehzahlüberwachung in seinen Kantenanleimmaschinen. Hierbei werden Holzelemente auf einem Transportband durch die Maschine zu weiteren Verarbeitung befördert. Zur Trocknung von Leimstellen werden Heizelemente verwendet, die rund um das Förderband angebracht sind. Wenn sich der Kettenbandvorschub nicht schnell genug bewegt, erhitzen diese Elemente zu stark und stellt somit bei falscher Aussteuerung eine potentielle Gefährdung dar. Funktioniert dieser Mechanismus der Anlage einmal nicht, kann dies schwere Folgen haben: Das Holz könnte sich entzünden und einen Brand an der Maschine oder, noch schlimmer, im Betrieb verursachen. Für diesen ein untragbares Risiko.

Neues sensorloses System zum Schutz von Maschinen vor dem Totalausfall

Um dies zu verhindern, war das Unternehmen auf der Suche nach einer kosteneffizienten Lösung zur Drehzahlüberwachung seiner Maschinen. Drehzahlwächter gibt es bereits seit mehr als 30 Jahren, sind sie doch für die Sicherheit von Mensch und Maschine unerlässlich. Die bisherige Technologie ermöglichte jedoch aufgrund ihrer Konstruktion lediglich eine sensorgebundene Überwachung. Näherungsschalter oder Inkrementalgeber waren daher zwingend erforderlich, um Sicherheitsmaßnahmen und gegebenenfalls den Stillstand der Maschine auszulösen. Auf der Suche nach einer geeigneten Technologie stieß das Unternehmen schließlich auf DINA Elektronik. Unserem Team gelang es, ein System zu entwickeln, das die sensorlose Drehzahlüberwachung von Antrieben bis Performance Level e ermöglicht.

Sensorlose Überwachung von Maschinen - Der Teufel steckt im Detail

Auf eine erste Vorstellung unseres Produktes, dem DN3PD1, im November 2017 folgte eine intensive Testphase mit unterschiedlichsten Frequenzumrichtern und Servoverstärkern. Diese brachte neue Erkenntnisse, die bisher nicht bedacht wurden: So lag die Hauptschwierigkeit, um eine korrekte Funktionsweise des Drehzahlwächters zu gewährleisten, in der Integration der Drahtbruch-Erkennung. Speziell im Stillstand, beim Anlauf oder bei schnellen Richtungswechseln werden unterschiedlichste Signale erzeugt, die die Diagnosefunktionen des DN3PD1 beeinflussen. Vermeintliche Fehler würden dadurch fälschlicherweise zum sofortigen Abschalten der Maschine führen und die Zuverlässigkeit der Maschine und ihrer Sicherheitsfunktionen beeinträchtigen. Mit der neuen Technik ist es möglich, diese Schwierigkeit zu umgehen, indem solche Signale gefiltert werden.

Einfache und kompakte Maschinensicherheit bis Performance Level e

Ein diversitär redundanter Aufbau des Gerätes und die Integration umfangreicher Diagnosemaßnahmen, wie der zweifarbigen LED-Anzeige an der Frontseite und zwei Meldeausgängen, die auf Fehler hinweisen, erlauben einen Einsatz in Sicherheitsfunktionen bis zum höchsten Performance Level e. Dieses ermöglicht es dem Anwender je nach Bedarf einen Geschwindigkeitsbereich (SSR), eine Maximalgeschwindigkeit (SLS) oder eine Minimalgeschwindigkeit (SSM) einer Maschine zu überwachen. Die Vorteile des DN3PD1 gegenüber herkömmlichen sensorgebundenen Drehzahlwächtern liegen in seiner kompakten Bauform und der einfachen Parametrierung. Bei Bedarf kann er so auch für die Nachrüstung in Betracht gezogen werden, da nur die Anschlüsse benötigt werden, die im Schaltschrank ohnehin bereits vorhanden sind. Eine Veränderung oder der zusätzliche Einbau von mechanischen Komponenten entfällt. Die einfache Handhabung ist besonders in Zeiten, in denen Anlagenbauer mit einem Fachkräftemangel zu kämpfen haben, ein weiterer entscheidender Aspekt. Da die einzige Alternative zu einem sensorlosen Drehzahlwächter Frequenzumrichter mit integrierter Sicherheit und entsprechendem Encoder sind, ergibt sich für unseren Kunden zusätzlich eine enorme Kosteneffizienz. Das Ergebnis jedoch bleibt dasselbe: Sobald die Minimalgeschwindigkeit des Kettenbandes nicht mehr eingehalten wird, löst die Sicherheitsfunktion aus und die Maschine kommt zum Stillstand. Ein weiterer Grund, warum die Entscheidung auf uns fiel, war die einfache Integration, da die sensorlose Applikation den konstruktiven Aufwand verringert. So müssen weder die mechanische noch die elektrische Einbindung der Sensorik berücksichtigt werden. Für den Hersteller aus der holzbearbeitenden Branche kam die Applikation daher gerade zum richtigen Zeitpunkt.

Erweiterung der Produktpalette um sensorlose Überwachungsmodule

War die Drehzahlüberwachung bisher immer auf Signale von Gebern angewiesen, entstehen durch unsere sensorlose Applikation vor allem kosteneffiziente Möglichkeiten zur unkomplizierten Antriebsüberwachung. Das bedeutet für uns aber nicht, dass bereits das Ende der Fahnenstange erreicht ist: Wir stehen kurz vor der Markteinführung einer Kombi-Lösung, die sowohl die Überwachung des Stillstands als auch die Parametrierung jeder gewünschten Frequenz ermöglicht.

Weiterführende Informationen zum Thema Maschinensicherheit haben wir für Sie in unserem kostenlosen Whitepaper zusammengefasst.

Titelbild © Saja Seus