Fachbericht von TWK ELEKTRONIK zum Thema Elektronische Nockenschaltwerke mit SIL 2 Zertifikat im Windmesse Newsletter

Der Grund: Mensch und Umwelt dürfen durch Schäden oder Fehlfunktionen von Maschinen nicht gefährdet werden. Um dieser Forderung gerecht zu werden, gibt es neue Regelwerke und Richtlinien, die die Auslegung von Neukonstruktionen vorschreiben. Diese Thematik betrifft auch die Hersteller von Sensoren.

Die Normen EN 62061 und EN ISO 13849-1 zum Beispiel schreiben vor, wie Maschinen und Anlagen – z.B. Hubbühnen oder Papierherstellungsmaschinen – auszulegen sind. Während bei Windkraftanlagen der Germanische Lloyd die Marschrichtung in dieser Hinsicht bestimmt und entsprechende Richtlinien erlässt. In jedem Fall aber sind bestimmte Vorgaben zu erfüllen, die man unter dem Begriff Safety Technologie zusammenfassen kann.

TWK ELEKTRONIK als langjähriger und erfolgreicher Komponentenlieferant für Winkel- und Wegmessung – dieses Jahr feiern wir unser 50-jähriges Jubiläum – hat auf diese Entwicklung frühzeitig reagiert. Wir bieten nunmehr eine Reihe von Sensoren an, die dieser Safety Anforderung entsprechen. Zu den schon lange lieferbaren Drehgebern mit SIL2 Zertifikat nach IEC 61508 gesellen sich seit einigen Monaten die Neigungssensoren der Reihe NBN65 – ebenfalls SIL2 zertifiziert.

Hinzukommen werden unsere elektronischen Nockenschaltwerke der Serie NOC. Sie beinhalten einen vollwertigen Drehgeber und zusätzliche, galvanisch getrennte Relais-Schaltkontakte. Sie werden vornehmlich – aber nicht nur – in Windkraftanlagen eingesetzt, da diese Geräte eine kompakte Bauweise mit gleichzeitiger hoher Robustheit und hoher Schutzklasse vereinen. Die Vielseitigkeit dieser Nockenschaltwerke, die auf der erfolgreichen Baureihe der T-Serie von TWK aufbauen, ermöglicht es, mit wenig Aufwand die unterschiedlichsten Flansch- und Wellenausführungen sowie Gehäusematerialien (Aluminium / Edelstahl) anzubieten. Die CANopen Variante ist sehr einfach vom Benutzer programmierbar. Das gilt für das Drehgebersignal und die einstellbaren Nocken. Oder der Kunde bestellt bereits vorprogrammierte Geräte, die dann beim Einbau nur noch durch die Preset-Funktion justiert werden müssen. Analoge Schnittstellen und die digitale Schnittstelle SSI sind ebenfalls erhältlich. Beide sind mit der Presetfunktion ausgestattet.

Ein großer Vorteil – verglichen mit den bekannten mechanischen Nockenschaltwerken mit eingebautem Drehgeber – ist, dass das Drehgebersignal und die Schaltkontakte umkehrspielfrei arbeiten. Ein wichtiger Punkt, um die Effizienz einer Windkraftanlage zu erhöhen. Unterstützt wird dieser Vorteil durch das von TWK entwickelte spielausgleichende Messzahnrad ZRS, mit dem das NOC an einen Zahnkranz angebunden werden kann.

Da auch in der Windbranche die Sicherheitsanforderungen stetig steigen, lässt TWK dieses Gerät vom TÜV Nord ebenfalls zertifizieren, so dass es bald in einer SIL2 Ausführung erhältlich ist.

Erreicht wird dieses Ziel durch einen redundanten Aufbau, durch Sicherheitsfirm- und Software und durch eine sichere Datenübertragung zur Steuerung über das CANopen Safety Interface. Die Schaltkontakte, die die Nockenschaltwerkfunktion übernehmen, werden mit Relais realisiert. Diese werden pro Schaltkontakt doppelt ausgelegt, um ein sicheres Schalten zu garantieren. Ein Kontaktkleben und damit die Gefahr, dass der Kontakt nicht schaltet, wird damit ausgeschlossen. Die ansteuernde Microcontroller-Elektronik ist ohnehin so ausgelegt, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit sehr gering ist (SIL2 = PLd). Sollte dennoch ein Fehler auftreten, wird dieser erkannt und an die Steuerung weitergeleitet, um die Anlage zu veranlassen, einen sicheren Zustand einzunehmen.

Haupteinsatzgebiet der elektronischen Nockenschaltwerke sind die Pitch- und Yaw-Regelung. Der Drehgeber im NOC gibt jederzeit die genaue Position zu Regelungszwecken an die Steuerung aus. Die Schaltkontakte haben die Funktion von Endschaltern. Auf diese Weise können Frequenzumrichter oder andere Periferiegeräte geschaltet werden, um z.B. einen Motorstopp zu initiieren.

Für eine Vielzahl weiterer sicherheitsrelevanter Anwendungen sind diese Geräte ebenfalls geeignet.

Mit der Weiterentwicklung des etablierten Nockenschaltwerkes NOC auf dem Gebiet der Safety Technologie trägt die TWK ELEKTRONIK, wie gewohnt, den Anforderungen des Marktes frühzeitig Rechnung und erweitert damit das Programm von zertifizierten Sicherheits-Sensoren für den Maschinen- und Anlagenbau.