gesponsertFunktionale Sicherheit Den Schutz in den Antrieb integriert

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Getriebebau Nord GmbH & Co. KG

Mit durchgängigen Sicherheits- und Kommunikationsstrukturen seiner dezentralen Frequenzumrichter macht Nord Drivesystems sichere und flexible Anlagenkonzepte möglich. Anwender profitieren – ohne Abstriche bei der Performance.

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 neuesten Varianten der dezentralen Frequenzumrichter-Familien Nordac on und Nordac Link des Herstellers ein umfassendes Sicherheitsupgrade, um den Anforderungen anspruchsvoller Safety-Applikationen gerecht zu werden.

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Bewegungsüberwachung leicht gemacht

Neben 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 (siehe Infokasten).

„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 beziehungsweise -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 zum Beispiel 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.

Dezentrale Antriebselektronik gefragt

Insbesondere in der weitläufigen Intralogistik sind häufig 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 kW bis 3,7 kW abdeckt, umfasst Nordac Link einen Leistungsbereich von 0,37 kW bis 7,5 kW. Beide Frequenzumrichter zeichnen sich durch ihre integrierte Ethernet-Schnittstelle und vollständige Steckbarkeit aus. Dank ihrer Plug-and-Play-Funktionalität reduzieren sie den Verkabelungsaufwand erheblich und stellen eine wartungsfreundliche, Lösung für moderne 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.

Dynamische Anwendungen ohne Drehgeber

Besonders effizient: Sowohl der Nordac on als auch der Nordac Link ermöglichen eine geberlose Regelung der hocheffizienten IE5+ Synchronmotoren (PMSM) des Herstellers. Über das CFC open-loop Injection-Verfahren kann die Rotorlage und Geschwindigkeit des Motors ohne zusätzliche Installation eines Drehgebers erfasst werden. Das CFC open-loop Injection-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) von Nord zeichnen sich durch einen konstant hohen Wirkungsgrad von bis zu 95 % über einen breiten Drehmomentbereich aus. Sie erreichen damit auch in Teillast- und Teildrehzahlbereichen eine optimale Energieverbrauchs-Performance 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 bringt das Unternehmen ein kraftvolles Antriebssystem auf den Markt, 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. Aufwändiges parametrieren oder eine zeitintensive Komponentenauswahl entfallen.

Die optimierten Motor-Umrichter-Kombinationen Nordac Fusion decken einen Leistungsbereich von 0,31 und 3,7 kW ab. Sie sind mit durchgängigen Sicherheits- und Kommunikationseigenschaften ausgestattet, weltweit einsetzbar und lassen sich mit einem Getriebe aus dem modularen Produktbaukasten des Herstellers ergänzen. Auch beim Nordac Fusion kann das Level an funktionaler Sicherheit individuell festlegt werden.

Ideal für anspruchsvolle Umgebungen

Die Antriebslösung Nordac Fusion ist bis zu einer Temperatur von -30 °C einsetzbar. Die Kombination aus IE5+ Synchronmotoren und Nordac on pure mit der Oberflächenveredelung NXD tupH® eignet sich zum Beispiel für Wash-Down-Anwendungen im Lebensmittelbereich. Weitere Merkmale wie Ethernet on Board, Hybridkabel und Daisy-Chain-Technologie ermöglichen effiziente und hygienefreundliche Topologien, die schlanker und leichter zu reinigen sind als klassische dezentrale Verkabelungen.

Hohe Flexibiltät für Anlagenplaner

Insgesamt hebt Nord das Thema Funktionale Sicherheit durch die erweiterten Safety-Funktionen des Nordac on und Nordac Link im Bereich der dezentralen Antriebselektronik auf ein neues Niveau – und integriert den Schutz von Mensch und Maschine direkt in den Antrieb. Zusätzliche Komponenten können entfallen. Die dezentralen Frequenzumrichter sind nun mit durchgängigen Kommunikations- und Sicherheitsstrukturen ausgestattet, sodass Anlagenplaner flexibel zwischen Wand- und Motormontage wählen können und so von mehr Gestaltungsfreiheit im Anlagendesign sowie einem erweiterten Leistungsbereich profitieren.

Hochleistungssysteme wie der Nordac Fusion reduzieren darüber hinaus bei umfangreichen Projekten mit hohem Automatisierungsgrad das Engineering sowie den Zeitaufwand bei der Inbetriebnahme und ermöglichen eine durchgängig hohe Antriebsqualität. „Unsere Kunden vertrauen darauf, dass wir unsere Produkte stets praxisnah weiterentwickeln“, betont Jörg Niermann abschließend. „Mit unserem modular erweiterbaren Produktbaukasten bieten wir individuelle Antriebssysteme, die sich exakt auf die Anforderungen der jeweiligen Branche oder Applikation zuschneiden lassen.“

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