2-Geberkonzept (nur mit MOVISAFE^® CSA31A)

Die vom System benötigten Bewegungsgrößen werden aus 2 unabhängigen nicht-sicheren Gebern abgeleitet, die am gleichen Antriebsstrang angebracht sind.

Für den Motorgeber können sin/cos-Geber und HIPERFACE^®-Geber verwendet und am Umrichter an X15 angeschlossen werden.

Als Streckengeber können sin/cos-Geber und HIPERFACE^®-Geber, sowie SSI-Geber und Geber mit sin/cos- und SSI-Signalen verwendet und an X17 der Sicherheitsoption angeschlossen werden. Bei HIPERFACE^®-Gebern werden ausschließlich die sin/cos-Signale ausgewertet.

Für die sichere Position kann die HIPERFACE^®-Position des Motorgebers und über einen Steckengeber die Position eines SSI-Gebers verwendet werden.

Der Anwender ist verantwortlich für die Eignung und Verwendung des Gebersystems im Rahmen der Funktionalen Sicherheit. Der Anwender muss sicherstellen, dass die Anforderungen für den geforderten Sicherheitslevel PLr oder SIL gemäß den entsprechenden Normen wie z. B. EN ISO 13849 und EN 62061 erfüllt werden.

Wenn ein zweikanaliges Gebersystem mit nicht sicherheitsbewerteten Gebern aufgebaut wird, kann PL d gemäß EN ISO 13849 und SIL 2 gemäß EN 61508 erreicht werden. Dazu muss nachgewiesen werden, dass die Geber technologisch diversitär aufgebaut sind. Wenn eine der folgenden Forderungen erfüllt ist, lassen sich die beiden Geber als technologisch diversitär betrachten:

1. Beim ersten Geber ist Embedded-Software beteiligt. Der zweite Geber ist ohne Embedded-Software komplett in Hardware realisiert.
2. Beide Geber benutzen diversitäre Embedded-Software, z. B. verschiedene Betriebssysteme auf gleicher oder unterschiedlicher Hardware.
3. Beide Geber verwenden unterschiedliche Hardware. Dabei wird angenommen, dass die Programmierung der zugehörigen eingebetteten Software in einer anderen Entwicklungsumgebung stattgefunden hat.

Die Forderung nach Diversität ist ein fundamentaler Bestandteil dieser Betrachtung. Eine vage Beurteilung dieser Diversität ist nicht zulässig. Es muss eindeutig nachweisbar sein, dass eine der aufgeführten Forderungen durch die Geberkombination erfüllt wird.

Außerdem muss die Unabhängigkeit der eingesetzten Geber auch hinsichtlich ihrer Befestigung und Maßverkörperung gewährleistet sein. Ein Fehler, z. B. Wellenbruch, darf nicht die Drehzahl- oder Positionserfassung der beteiligten Geber beeinträchtigen. Die Geberkombination muss innerhalb ihrer spezifizierten Umgebungsbedingungen (z. B. Klima, EMV, Verschmutzung, Vibration) betrieben werden. Durch die Auswahl geeigneter diversitärer Gebertypen können Common-Cause-Ausfälle vermieden werden. Wenn trotz der Diversität durch die Umgebungsbedingungen doch noch eine Quelle für Common-Cause-Ausfälle besteht, muss die Quelle betrachtet und geeignete Maßnahmen angewendet werden.

Die beiden Geber werden gegenseitig auf Plausibilität überwacht. Um die sicherheitstechnische Funktion des Gebersystems und die Verfügbarkeit der Anlage zu gewährleisten, darf die Abweichung der Geber einen parametrierten Toleranzwert nicht übersteigen. Dies kann durch eine schlupffreie und spielarme Konstruktion erreicht werden. Alternativ kann bei schlupfbehafteten Systemen der in MOVISAFE^® CSA31A integrierte Schlupfabgleich (siehe Kapitel Funktion "Schlupfabgleich") verwendet werden. Die Geber des Grundgeräts sind im Antriebsstrang so zu konfigurieren, dass sich für alle ausgewerteten Geber, unter Berücksichtigung der konfigurierten Geber-Zählrichtung sowie der Drehrichtungsumkehr, die gleiche effektive Zählrichtung ergibt.

Relative Position und Drehzahl

Am Antriebsstrang sind 2 Inkrementalgeber, die an die Geber-1- und Geber-2-Schnittstellen des Umrichters angeschlossen sind. Die Geber werden vom Umrichter und der Sicherheitsoption parallel ausgewertet.

Aus jedem der inkrementellen Gebersignale kann die Drehzahl, die Drehrichtung, die Relativposition und die Beschleunigung abgeleitet werden, die dann nach entsprechender Skalierung zu gemeinsamen Prozesswerten zusammengeführt werden.

Absolutposition und Dehzahl aus zwei Inkrementalgebern

Am Antriebsstrang sind 2 Inkrementalgeber angebracht, die an die Geber-1- und Geber‑2‑Schnittstellen des Umrichters angeschlossen sind.

Die Referenzierung erfolgt sinngemäß wie im Kapitel "1-Geberkonzept - FS-Motorgeber" beschrieben. Es wird ein redundanter Referenzschalter verwendet, der bei der vom Umrichter gesteuerten Referenzfahrt überfahren wird. Dabei werden beide Geber gleichzeitig referenziert, indem der parametrierte Wert der Referenzposition für beide Positionszähler übernommen wird.

Absolutposition und Drehzahl aus zwei Absolutwertgebern

Am Antriebsstrang sind 2 Absolutwertgeber angebracht, die an die Geber-1- und Geber‑2‑Schnittstellen des Umrichters angeschlossen sind. Die Geber werden vom Umrichter und der Sicherheitsoption parallel ausgewertet.

Von beiden Absolutwertgebern werden in Bezug auf die Applikation absolute Positionen abgerufen, die dann nach entsprechender Skalierung zu einem gemeinsamen Prozesswert zusammengeführt werden.

Die beiden Geber werden zur Geschwindigkeitsermittlung verwendet und aus den Signalen jedes Gebers wird ein Geschwindigkeitswert, die Bewegungsrichtung und ein Beschleunigungswert gebildet, die nach entsprechender Skalierung zu gemeinsamen Prozesswerten zusammengeführt werden.

Wenn der Geber 1 einen sicherheitsgerichteten sin/cos-Teil aufweist, kann dieser allein zur Geschwindigkeitsermittlung herangezogen werden.

Absolutposition aus einem Inkrementalgeber und einem Absolutwertgeber

Am Antriebsstrang ist ein Inkrementalgeber und ein Absolutwertgeber angebracht, die an die Geber-1- und Geber-2-Schnittstellen des Umrichters angeschlossen sind. Die beiden Geber werden vom Umrichter und der Sicherheitsoption parallel ausgewertet.

Beim Einschalten des Systems liefert nur der Absolutwertgeber eine Absolutposition, während der Inkrementalgeber noch nicht referenziert ist. Der Startwert für die Position ist also nicht redundant vorhanden. Um eine sichere Absolutposition zu erhalten, muss der Inkrementalgeber mit einer geeigneten Maßnahme referenziert werden.