Danfoss VLT FC Application guide [de]
ENGINEERING TOMORROW
Anwendungshandbuch für Funktionssicherheit
SLS-Sicherheitsfunktionen ohne Drehgeber, SSR mit DOLDFrequenzüberwachung
VACON® und VLT® FC-Serie
www.danfoss.de/vlt
Inhaltsverzeichnis Anwendungshandbuch für Funktionssicherheit
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
1.1 Zweck
1.2 Scope
1.3 Abkürzungen
2 Die Sicherheitsfunktionen SLS und SSR
3 SLS- und SSR-Implementierung
3.1 Schaltdiagramm
3.2 Betrieb und Zeitsteuerung der Sicherheitsfunktion
3.2.1 Ausgangsbedingungen 11
3.2.2 Fehlerbehandlung 11
3.2.3 SLS-Betrieb 11
3.2.4 SSR-Betrieb 12
3.3 Parameter und Konfiguration
4 Bestellinformationen für DOLD-Komponenten
4.1 Frequenzüberwachung
2
2
2
2
3
4
5
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17
17
5 Sicherheitsfunktionsrelevante Daten
5.1 SIL-Berechnung
Index
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18
19
MN91A103 Danfoss A/S © 04/2017 Alle Rechte vorbehalten. 1
Einführung
SLS-Sicherheitsfunktionen ohne Drehgeber, SSR mit DOLD-Frequenzüberwachung
11
1 Einführung
1.1 Zweck
In diesem Handbuch wird die Implementierung der Sicherheitsfunktionen „Sicher begrenzte Drehzahl“ (SLS – Safely Limited
Speed) oder „Sicherer Drehzahlbereich“ (SSR – Safe Speed Range) über die DOLD UH 6937-Frequenzüberwachung ohne
Drehgeber erläutert.
Sie können das DOLD-Modul mit folgenden Produkten einsetzen:
VLT® HVAC Drive FC102
•
VLT® Refrigeration Drive FC103
•
VLT® AQUA Drive FC202
•
VLT® Midi Drive FC 280
•
VLT® AutomationDrive FC301
•
VLT® AutomationDrive FC302
•
VACON® 100 Industrial
•
VACON® 100 Flow
•
VACON® NXP Liquid Cooled
•
VACON® NXP System Drive
•
VACON® NXP Air Cooled
•
VACON® NXP Common DC Bus
•
VACON® NXP Liquid Cooled Enclosed Drive
•
VACON® NXP Liquid Cooled Common DC Bus
•
Scope
1.2
Dieses Handbuch richtet sich an Anwendungs-Designer, die Frequenzumrichterfunktionen mit sicherer Drehzahl ohne
Geberrückführung mithilfe einer externen Frequenzüberwachung realisieren möchten.
Abkürzungen
1.3
PL Performance Level
SIL Safety Integrity Level
SLS Safely Limited Speed (Sicher begrenzte Drehzahl)
SSR Safe Speed Range (Sicherer Drehzahlbereich)
STO Safe Torque Off
Tabelle 1.1 Abkürzungsliste
2 Danfoss A/S © 04/2017 Alle Rechte vorbehalten. MN91A103
SLS limit
Speed
Time
130BF781.10
SSR upper limit
SSR lower limit
Speed
Time
130BF782.10
Die Sicherheitsfunktionen S... Anwendungshandbuch für Funktionssicherheit
2 Die Sicherheitsfunktionen SLS und SSR
Die Funktion „Sicher begrenzte Drehzahl“ (SLS) überwacht
die Drehzahl anhand eines festgelegten Grenzwerts ohne
Geberrückführung, siehe Abbildung 2.1. Die Frequenz des
Motors wird gemessen und mit dem Grenzwert verglichen.
Liegt der Messwert oberhalb des festgelegten Grenzwerts,
schaltet das Sicherheitsausgangsrelais ab, damit die STOFunktion ausgelöst wird.
Abbildung 2.1 SLS-Funktion
Die Funktion Sicherer Drehzahlbereich (SSR) überwacht die
Drehzahl innerhalb oder außerhalb eines festgelegten
Bereichs. Siehe Abbildung 2.2.
Bei der Standardmodul-Ausführung 0 wird eine der
folgenden Überwachungsfunktionen ausgewählt:
Überfrequenz
•
Unterfrequenz
•
Innerhalb des Frequenzbereichs
•
Außerhalb des Frequenzbereichs
•
Die Variante 1 des Moduls verfügt über zusätzliche
Eingänge für die Auswahl von 4 Frequenzmodi während
des Betriebs.
HINWEIS
Verfügt der Frequenzumrichter nicht über eine
integrierte STO-Funktion, können Sie die Relaisausgänge
für die Aktivierung der Motorschütze einsetzen, um
so die Stromversorgung zum Motor zu unterbrechen.
2 2
Abbildung 2.2 SSR-Funktion
Überwachung innerhalb des festgelegten Bereichs:
Liegt die Frequenz innerhalb des festgelegten Bereichs, ist
das STO-Signal nicht aktiv. Liegt die gemessene Frequenz
außerhalb der festgelegten Grenzwerte, löst der Relaisausgang die STO-Funktion des Frequenzumrichters aus.
Überwachung außerhalb des festgelegten Bereichs:
Liegt die Frequenz außerhalb des festgelegten Bereichs, ist
das STO-Signal nicht aktiv. Liegt die gemessene Frequenz
innerhalb der festgelegten Grenzwerte, aktiviert der Relaisausgang die STO-Funktion des Frequenzumrichters.
MN91A103 Danfoss A/S © 04/2017 Alle Rechte vorbehalten. 3
SLS- und SSR-Implementierun...
SLS-Sicherheitsfunktionen ohne Drehgeber, SSR mit DOLD-Frequenzüberwachung
3 SLS- und SSR-Implementierung
Die Implementierung der SLS-Sicherheitsfunktion erfolgt
auf Grundlage der STO-Funktion und folgender sicherheits-
33
relevanter Komponenten:
Frequenzüberwachung (DOLD UH 6937 von
•
einem Drittanbieter)
Das UH-6937-Frequenzmodul besitzt keine
sicheren Eingänge für die Aktivierung und Deaktivierung der Sicherheitsfunktionen. Bei Ausführung
0 überwacht das Modul stets die Frequenz. Sie
können die Überwachung nur durch Auswahl der
entsprechenden Parameter im Display
stummschalten. Bei Ausführung 1 stehen für die
Auswahl verschiedener Frequenzmodi 4 sichere
Digitaleingänge zur Verfügung und eine der
Kombinationen dient für die Stummschaltfunktion.
Entstörfilter für Messrelais (DOLD LG 5130 von
•
einem Drittanbieter), optional
Diese Filter sind nur erforderlich, wenn nach
Abschluss der Installation Messfehler auftreten.
Systeme für funktionale Sicherheit oder ausfalls-
•
ichere SPS (≤ SIL2), optional
Für die Implementierung der Sicherheitslogik auf
Grundlage des Status der Relaisausgänge eines
Frequenzmoduls ist eine ausfallsichere SPS
erforderlich. In einem Anwendungsfall wird der
Relaisausgangsstatus ignoriert, solange die Sicherheitstür für die SLS-Drehzahl verriegelt ist.
Nachdem die Tür geöffnet wurde, dient der
Sicherheitsrelaisausgang zur Aktivierung der STOFunktion des Frequenzumrichters aufgrund einer
Überschreitung der Drehzahlgrenze.
Der Beispielstromkreis in Kapitel 3.1 Schaltdiagramm
veranschaulicht den Einsatz der DOLD UH 6937 mit einem
Danfoss Frequenzumrichter der FC-Serie oder VACON®Serie.
Die Hilfsspannung von 24 V wird an die Klemmen A1–A2
angelegt. Dazu können Sie jede 24 V PELV- oder SELVStromversorgung verwenden. Wenn keine zusätzlichen
Geräte an Klemme 12 oder 13 (+24 V) angeschlossen sind,
können Sie A1 an Klemme 12 oder 13 anschließen. Sie
können A2 an Klemme 20 (0 V) anschließen.
Die Klemmen E1a, E1b, E2L, E2H, E3L und E3H bilden den
Messeingang. Für Niederspannungen (AC 8–280 V) wird die
Messspannung an die Klemmen E1a–E2L und E1b–E3L
angelegt. Für Hochspannungen (AC 16–600 V) wird die
Messspannung an die Klemmen E1a–E2H und E1b–E3H
angelegt.
Bei der Überwachung einer AC-Spannung mit einer Phase
müssen Sie die Klemmen E1a–E2L oder E1a–E2H direkt an
den Frequenzumrichter anschließen. Die Klemmen E1b–E3L
oder E1b–E3H müssen Sie direkt an die Motoranschlussklemmen anschließen.
HINWEIS
Für die einzelnen Frequenzeingänge müssen Sie separate
Adern in separaten Kabeln mit einem Abstand
dazwischen verwenden. Bei der Überwachung einer ACSpannung mit 3 Phasen müssen Sie diese Klemmen
direkt an die Motoranschlussklemmen anschließen.
WARNUNG
LEBENSGEFAHR UND GEFAHR SCHWERER
VERLETZUNGEN
Wenn externe Kräfte auf den Motor wirken, zum Beispiel
bei einer vertikalen Achse (hängende Lasten), und eine
unerwünschte Bewegung z. B. durch Schwerkraft eine
Gefahr darstellen könnte, müssen Sie den Motor mit
zusätzlichen Fallschutzmaßnahmen ausstatten. Installieren Sie beispielsweise zusätzliche mechanische
Bremsen.
Bei dem Entstörfilter (LG 5130) sind für die einzelnen
Strompfade der 3 Phasen (Eingang L1/L2/L3) 4 Induktivitäten in Reihe geschaltet. Dies filtert Breitbandrauschen
bis zu hohen Frequenzen. Ist der Schutzleiter
angeschlossen, wird ein an den Schutzleiter
angeschlossener Y-Kondensator aktiviert, der die Filterleistung erhöht (T-Filter). Der Entstörfilter ist über die
Eingangsklemmen L1/L2/L3 am Frequenzumrichterausgang
und die Frequenzüberwachungsvorrichtung an den Filterausgängen L1’/L2’/L3’ angeschlossen.
Indem der Entstörfilter zwischen den Frequenzumrichter
und die Messfrequenzüberwachungsvorrichtung geschaltet
wird, wird der Stromfluss über die Kopplungskapazität
verringert. Die Verringerung tritt auf, da die Filterelemente
eine ansteigende Impedanz und eine ansteigende
Frequenz erzeugen. Das vermeidet Störungen oder Beschädigungen an den angeschlossenen Geräten. Schutz siehe
Abbildung 3.5. Es ist nicht zwingend erforderlich, den
Schutzleiter an die Klemmen der Frequenzüberwachungsvorrichtung anzuschließen, allerdings verbessert dies die
Filterwirkung.
Kapitel 3.2 Betrieb und Zeitsteuerung der Sicherheitsfunktion
umfasst den Betrieb und das Timing des SLS.
4 Danfoss A/S © 04/2017 Alle Rechte vorbehalten. MN91A103
Remove the jumper wire between control
terminals 12, 37, 38 in the frequency converter.
-SF8
RESET
+FIELD
+FIELD
Ensure that the STO cables are shielded if they
are longer than 20 m (65.6 ft) or outside the cabinet.
-TA1
VLT FC 280
Frequency
converter
PE/GND
PE/GND
PE/GND
PE/GND
PE/GND
GND
PE/GND
L1 L2 L3
F
-FC1
_
95(PE)
91(L1)
92(L2)
93(L3)98(W)
97(V)
96(U)
99(PE)
12
37
38
55
U
-U2
V
W
U
NSGAFÖU 1.8/3 kV
BK
min. 2.5 mm
2
(14 AWG)
-WD1
-MA1
M
3~
BN BK GY
U1 V1 W1
E1a
E2L
E2H
E1b
E3L
E3H
13
13
14
14 23 24 A1+ A2 RES T1 T2 RF
4838
UH6937
E
-FC31
1
2
24 V DC 0 V DC
1
2 4 6
3 5
SH
130BF784.10
SLS- und SSR-Implementierun... Anwendungshandbuch für Funktionssicherheit
3.1 Schaltdiagramm
In Abbildung 3.1 ist das UH 6937-Schaltdiagramm dargestellt. Sie können die Relaiskontakte 13–14 und 23–24 als STOEingang zum Frequenzumrichter einsetzen.
3 3
Abbildung 3.1 FC 280- und UH 6937-Schaltbild
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