STO (Safe torque off)

STO (Safe torque off) ist eine Sicherheitsfunktion nach DIN EN 61800-5-2 und entspricht einem ungesteuerten Stillsetzen nach EN 60204-1, Stopp-Kategorie 0.

Bei angefordertem STO wird der Motor sicher, unverzüglich und automatisch von der Energieversorgung im Wechselrichter getrennt, indem die IGBT Ansteuerung sicher unterbrochen wird. Es wird sicher verhindert, dass der Motor unerwartet anläuft. Wird STO während einer Bewegung angefordert, trudelt der Antrieb aus und generiert die Fehlermeldung 2320.

Die Funktion ist geeignet bis zu Performance Level (PL) d nach EN 13849-1, wenn die Signale STO und STO_GND mit einem Schaltgerät 2-kanalig unterbrochen werden.

Wenn das STO Signal durch mehrere Antriebe weitergeschleift wird, gilt der STO Zustand für alle Antriebe dieser Gruppe. Befindet sich ein Antrieb aufgrund eines Antriebsfehlers im Fehlerzustand SBM = 0, hat das keine Auswirkung auf den STO Zustand der anderen Antriebe in dieser Gruppe.

 

STO mit Hybridkabel im Antriebsstrang weitergeschleift

 

Normen und Kennzahlen

Normen

Thema

Einstufung

EN 61800-5-2

Sicherheitsfunktion

STO (Safe torque off)

Sicher abgeschaltetes Moment

EN 60204-1

Stopp-Kategorie

0

EN ISO 13849-1

Performance Level (PL)

d

Kategorie

3

IEC 61508

Safety integrated Level (SIL)

2

EN 61131-2

Schnittstelle STO

X08.1 und X08.2 (Signal STO / STO_GND)
Binäreingang Typ 3

 

Kennzahlen nach EN ISO 13849-1

Wert

Hinweis
PFH

1,4 E-8 1/h

1,4 % von SIL 2
PFDavg (T = 20a)

1,2 E-3

12 % von SIL 2
MTTFd

654 a

HOCH
DCavg

74,2 %

NIEDRIG

 

Reaktionszeiten

Werte

STO wird per Hardwareeingang ausgelöst

< 5 ms

Software reagiert auf Fehler (Fehlerreaktion)

< 20 ms

Diagnosemeldung wird ausgegeben

< 200 ms

Dynamisierung STO: Das Signal zur Ansteuerung STO darf dynamisiert werden mit einer Impulsdauer

≤ 1,5 ms

 

Hinweise zum Betrieb

Zu Ihrer Sicherheit

GEFAHR

Lebensgefahr durch Stromschlag beim Berühren elektrischer Anschlüsse!

Im Zustand 'Sicher abgeschaltetes Moment (Safe torque off, STO)' werden die Impulse zur Ansteuerung der Endstufe gesperrt, das Gerät bleibt mit dem Netz verbunden (keine automatische Netztrennung). Elektrische Klemmen und Anschlüsse führen weiter Spannungen, die beim Berühren Tod oder schwere Körperverletzungen zur Folge haben.

Gegenmaßnahmen:

  • Berührschutz errichten
  • Vor sämtlichen Arbeiten am Gerät: Netzeinspeisung über Hauptschalter auftrennen und gegen Wiedereinschalten sichern.
  • Mindestens 5 Minuten Entladezeit abwarten.
  • Anschlüsse dürfen nur im spannungsfreien Zustand gesteckt oder geöffnet werden.
  • Messen Sie die Klemmenspannungen z. B. am Zwischenkreis zwischen den Klemmen UZP und UZN. Es darf keine Spannung anliegen!

 GEFAHR

Lebensgefahr durch unerwartete Bewegungen!

Im Zustand 'Sicher abgeschaltetes Moment (Safe torque off, STO)', bei Netzausfall oder defektem Antriebsregler ist der Antrieb drehmomentfrei.
Bei externer Krafteinwirkung auf die Antriebsachse kann es zu lebensgefährlichen Bewegungen kommen. Hängende Achsen können herabfallen.

Gegenmaßnahmen:

  • Bringen Sie eine externe mechanische Bremse an, die eine Bewegung verhindert.
  • Bringen Sie ein Gegengewicht an, um die Achse im Gleichgewicht zu halten.

GEFAHR

Lebensgefahr durch ruckartige Bewegung der Motorwelle!

Durch gleichzeitig auftretende Defekte in der Leistungsendstufe oder deren Ansteuerung kann ein Kurzschluss im Stromkreis mit folgenden Auswirkungen entstehen:

 

  • Netzsicherung löst bei aktiver Sicherheitsfunktion STO aus.
  • Restbewegung! Ruckartiges Ausrichten des Motors (180° / Polpaar). Ein Drehfeld kommt nicht zustande.
    Beispiel 10 poliger Motor:
    10 Pole → 5 Polpaare
    180° / 5 Polpaare = 36° (Restbewegung)

 

Verhalten der Motorhaltebremse bei STO

Der Zustand von STO hat keine Auswirkung auf die Motorhaltebremse. Die Motorhaltebremse wird durch Anschluss X08.1 und X08.2 (Signal 24V, 0V) versorgt.

Hybridkabel

Kabel, wie beispielsweise das Hybridkabel enthalten Leistungs-, Signal- und Kommunikationsadern als auch sicherheitsrelevante Leitungen. Verlegen Sie sicherheitsrelevante Kabel gemäß EN ISO 13849-2 Tabelle D.4 dauerhaft (fest) und gegen äußere Beschädigungen geschützt, z. B. im Kabelkanal oder Panzerrohr. Auch eine Energieführungskette kann ein geeigneter Schutz gegen äußere Beschädigung sein.

 

Betrachten Sie mögliche Schadensursachen für Schäden an Kabeln und ergreifen Sie geeignete vorbeugende Maßnahmen:

  • Überfahren von Kabeln durch die Maschine selbst
  • Überfahren durch Fahrzeuge oder andere Maschinen
  • Berührung der Kabel mit der Maschinenkonstruktion oder anderer nahegelegener Teile während der Bewegung
  • Einlaufen in oder Auslaufen aus Leitungskörben oder Leitungstrommeln
  • Beschleunigungskräfte und Windkräfte auf Kabelgirlandensysteme oder freihängende Leitungen
  • Übermäßige Reibung durch Leitungsaufnehmer
  • Aussetzen übermäßiger Strahlungswärme

 

Weitere Hinweise zur korrekten Kabelverlegung finden Sie in der Norm EN 60204-1.

 

Um einem Ausfall durch Verschleiß vorzubeugen, sind Kabel auszutauschen, wenn die maximal zulässige Anzahl von Biegezyklen erreicht ist (relevant für Kabel, die einer zyklischen Biegung beispielsweise in einer Schleppkette ausgesetzt sind).

Der Schirm muss beidseitig auf PE aufgelegt werden.

Montage

Beachten Sie die Montagehinweise zur Wärmeabfuhr, damit die Sicherheitsfunktion im zulässigen Temperaturbereich betrieben wird.

Siehe ' Montagehinweise'.

Funktionstest STO

Überprüfung Sicherheitsfunktion STO!

Die erreichbaren Sicherheitskategorien sind nur gültig, wenn kundenseitig folgende Prüfungen durchgeführt werden:

  • Bei der Erstinbetriebnahme muss die Funktionsweise der Sicherheitsfunktion STO und die Signalübergänge 'STO inaktiv' → 'STO aktiv' überprüft werden
  • Jährliche Prüfung der Funktionsweise und Signalübergänge 'STO inaktiv' → 'STO aktiv'

Folgende Zustände müssen überprüft werden:

Weitere Informationen

Siehe '[X08] Versorgungsspannung 24 VDC und STO Zuleitung'.

Siehe '[X09] Weiterleitung Versorgungsspannung 24 VDC und STO'.

Siehe 'Anschlussbeispiele für Betrieb mit STO'.

Siehe 'Diagnose STO'.