Dezentrale Umrichter übernehmen die Safety-Funktionen

In der automatisierten Produktion ermöglicht Antriebselektronik mit integrierten Sicherheitsfunktionen den sicheren Betrieb nahezu aller Bewegungsabläufe. Die funktionale Sicherheit schützt Menschen, Maschinen und Umwelt vor den Folgen technischer Fehlfunktionen. Sie stellt sicher, dass Systeme auch im Fehlerfall zuverlässig und kontrolliert reagieren. In vielen Branchen und industriellen Anwendungen ist die Umsetzung funktionaler Sicherheit außerdem gesetzlich vorgeschrieben.

Damit gewinnt das Thema auch in den Antriebssystemen von Nord eine immer größere Bedeutung und wird kontinuierlich ausgebaut. Nun erhalten die neuen Varianten der dezentralen Frequenzumrichter-Familien Nordac On und Nordac Link ein umfassendes Sicherheits-Upgrade, um den Anforderungen anspruchsvoller Safety-Applikationen gerecht zu werden.

Bewegungsüberwachung leicht gemacht

Neben den Sicherheitsfunktionen STO und SS1 sind nun auch die Bewegungsüberwachungsfunktionen SLS, SMS oder SSM für eine sicherheitsgerichtete Kontrolle der Drehbewegung integriert. Damit verfügen die dezentralen Frequenzumrichter nicht mehr nur über sichere Stopp-Funktionen, sondern ermöglichen auch die sichere Kontrolle der Geschwindigkeiten einer Antriebslösung.

„Durch den Einsatz sicherer Ethernet-basierter Protokolle erfolgt der Datenaustausch fehlerfrei und manipulationsgeschützt in Echtzeit“, betont Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing bei Nord Drivesystems. „Die neuesten Varianten unserer dezentralen Frequenzumrichter lassen sich vollständig via ProfiSafe oder FSoE in sicherheitsgerichtete Applikationen innerhalb eines bestehenden Industrial-Ethernet-Verbunds integrieren – der gewünschte Industrial-Ethernet-Dialekt wird dazu einfach bei der Inbetriebnahme parametriert.“ Ein Stand-alone-Einsatz ist ebenfalls möglich.

Die sicheren digitalen Ein- und Ausgänge der dezentralen Frequenzumrichter können für die Einbindung sicherheitsgerichteter Peripherie-Komponenten oder -Funktionen genutzt werden. Damit lassen sich unter anderem Not-Halt-Taster, Schutztürschalter oder Lichtschranken direkt anschließen. Zwei sichere einkanalige Digitaleingänge können zu einem sicheren zweikanaligen Digitaleingang sowie zwei sichere Ausgänge zu einem sicheren zweikanaligen Ausgang zusammengefasst werden.

Anwender profitieren darüber hinaus von einer skalierbaren Anlagenarchitektur mit klaren Hierarchien, der einfachen Verkabelung sowie dem reduzierten Installationsaufwand durch die integrierte Kommunikation über Standard-Sicherheitsprotokolle. Auf Zusatzinstallationen wie sichere Drehgeber kann somit verzichtet werden. Die Nord-Frequenzumrichter mit drive-based Functional Safety bieten Sicherheitsfunktionen mit SIL2 oder SIL3 sowie Performance Level 'd' oder 'e'. Die Zuverlässigkeit der Systeme ist nach den internationalen Normen IEC 61508 (SIL) und EN ISO 13849-1 (PL) zertifiziert. Damit bietet das Unternehmen Lösungen für Applikationen mit höchsten Sicherheitsanforderungen.

Maschinenschutz passgenau erneuern

Werkzeugmaschinen sind oft über Jahrzehnte im Einsatz. Entsprechend wichtig ist ein dauerhaft zuverlässiger Maschinenschutz. Hema weiß, wie sich individuell ausgelegte Faltenbälge reproduzieren, austauschen und an veränderte Anforderungen anpassen lassen.

Jürgen Heberer

Durchgängige dezentrale Antriebselektronik

Insbesondere in der weitläufigen Intralogistik sind platzsparende, dezentrale Antriebslösungen gefragt. Wenn Frequenzumrichter für die Wandmontage und den Motoraufbau jedoch über verschiedene Sicherheits- und Kommunikationseigenschaften verfügen, schränkt das die Anlagenplanung ein. „Die dezentralen Frequenzumrichter Nordac On und Nordac Link sind Teile unseres umfassenden Systembaukastens und stellen dieselben Kommunikations- und Sicherheitseigenschaften zur Verfügung“, so Niermann. „Das heißt, unsere Kunden können sich bei der Planung ihrer Anlagen dank dieser Durchgängigkeit flexibel zwischen Frequenzumrichtern für den Motoraufbau oder für die Wandmontage entscheiden.“

Ein weiterer Vorteil: Während Nordac On einen Leistungsbereich von 0,37 bis 3,7 kW abdeckt, umfasst Nordac Link einen Leistungsbereich von 0,37 bis 7,5 kW. Beide Frequenzumrichter zeichnen sich durch ihre integrierte Ethernet-Schnittstelle und vollständige Steckbarkeit aus. Dank ihrer Plug-and-Play-Funktion reduzieren sie den Verkabelungsaufwand und stellen eine wartungsfreundliche Lösung für Produktionsumgebungen dar. In Kombination mit den effizienten IE3- und IE5+-Motoren des Herstellers entstehen leistungsstarke, effiziente und zukunftssichere Antriebssysteme, die sich problemlos in bestehende Netzwerke integrieren lassen.

Geberlose Regelung in dynamischen Anwendungen

Sowohl der Nordac On als auch der Nordac Link ermöglichen eine geberlose Regelung der effizienten Nord-IE5+-Synchronmotoren (PMSM). Über das CFC-Open-Loop-Injection-Verfahren kann die Rotorlage und Geschwindigkeit des Motors ohne zusätzliche Installation eines Drehgebers erfasst werden. Dieses Verfahren ermöglicht einen Anlauf mit 150 % Überlast und realisiert durch kurze Rampenzeiten dynamischere Beschleunigungen. Vor allem im Teillastbereich lässt sich dadurch eine hohe Energieeffizienz erzielen. Da kein Drehgeber erforderlich ist, spart die CFC-Open-Loop-Injection-Regelung Material- und Installationskosten. Damit bietet Nord eine robuste und wirtschaftliche Antriebslösung, die sich auch für dynamische Applikationen eignet.

Die IE5+-Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) des Herstellers zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad von bis zu 95 % über einen breiten Drehmomentbereich aus. Sie erreichen damit auch in Teillast- und Teildrehzahlbereichen einen optimalen Energieverbrauch und ermöglichen somit eine Variantenreduzierung für schlankere Produktions-, Logistik-, Lager- und Serviceprozesse.

Hochleistungseinheit auf kleinem Raum

Für alle, die maximale Antriebsleistung auf kleinstem Raum suchen, bietet Nord den Nordac Fusion: Damit bietet das Unternehmen ein kraftvolles Antriebssystem, das Motor und Umrichter zu einer kompakten Einheit verschweißt. Der Nordac Fusion kombiniert Asynchronmotoren (IE3) und Permanentmagnet-Synchronmotoren (IE5+) in belüfteter und unbelüfteter Ausführung mit einem dezentralen Frequenzumrichter aus der Nordac-On-Familie. Durch die optimale elektrische und mechanische Abstimmung beider Komponenten wird eine hohe Leistungsdichte erreicht – der Bauraum wird dabei so klein wie möglich gehalten. Anwender profitieren von einem zuverlässigen und effizienten System, das schnell einsatzbereit ist. Aufwendiges parametrieren oder eine zeitintensive Komponentenauswahl entfallen.