Frequenzumrichter mit FS-Prüfzeichen

Pilotprojekt erhielt Plakette

Siemens hat für den Frequenzumrichter Sinamics G110D das Functional Safety Listed-Prüfzeichen von UL erhalten.

Der Frequenzumrichter Sinamics G110D. (Foto: Siemens)

Weltweit erkennen immer mehr Unternehmen die Wichtigkeit von "Funktionaler Sicherheit" - und zugleich die wachsende Marketingrelevanz entsprechender Prüfzeichen. Funktionale Sicherheit (FS) hängt vor allem auch von der fehlerfreien Funktionsfähigkeit der Mikroelektronik und Software ab. Wenn ein Unternehmen seinen Kunden durch FS-Prüfzeichen belegen kann, dass es sich auch in diesem Bereich engagiert und für Risikominimierung sorgt, ist dies ein wichtiges, zusätzliches Verkaufsargument für entsprechend zertifizierte Produkte. Europäische Unternehmen haben in Sachen FS sogar eine internationale Vorreiterrolle. Auf dem nordamerikanischen Markt beispielsweise ist Functional Safety noch nicht so weit ins Bewusstsein gedrungen, wie sie es in Europa und besonders auch in der Maschinenbau-Nation Deutschland ist. Aber eine deutsche Premiere war es dann doch: Das erste FS-Prüfzeichen, das Underwriters Laboratories (UL), das große internationale Zertifizierungsunternehmen mit Stammsitz in den USA, für ein Siemens-Produkt vergab, ging an den Sinamics G110D Frequenzumrichter. Er hat das Functional Safety Listed-Prüfzeichen von UL erhalten.

Der G110D von Siemens ist ein dezentraler Frequenzumrichter in Schutzart IP65 für den schaltschranklosen Aufbau. Zu seinen Vorzügen zählen die flache Bauform, das robuste Metallgehäuse, motornahe Montage und standardisierte Steckverbindungen. Dr. Thomas Winkovich ist der zuständige Functional Safety Manager bei Siemens in Erlangen im Bereich Industry Sector, Drive Technologies Division, Motion Control Systems. Er erklärt, warum sich gerade dieser Frequenzumrichter für ein Zertifizierungs-Pilotprojekt mit UL in Deutschland anbot: "Der Sinamics G110D ist eine Entwicklung, die wir auch getrennt verkaufen können. Andere Projekte bei uns fließen oft in ganze Systeme ein, und solche neuen Module werden dann in das bestehende Systemzertifikat aufgenommen. Darum haben wir beim Sinamics G110D erstmals die Gelegenheit genutzt, die Prüfung durch UL durchführen zu lassen."

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Functional Safety spielt bei vielen Produkten eine Rolle
Thomas Maier als Primary Designated Engineer Functional Safety der Projektverantwortliche bei UL in Deutschland weist darauf hin, dass Funktionale Sicherheit auch bei UL Tradition hat: "Schon seit den 90er Jahren hat UL Prüfstandards im Bereich der FS entwickelt, und seit gut zwei Jahrzehnten werden bei UL Produkte auf ihre Funktionale Sicherheit hin geprüft und evaluiert. Neu ist allerdings, dass wir auf der Basis dieser Erfahrungen unser Functional Safety-Programm 2010 um ein spezielles FS-Prüfzeichen erweitert haben." Die FS-Prüfung bei UL bewertet die Erfüllung und Einhaltung der anwendbaren Normen und Standards bezüglich Zuverlässigkeit und Wirksamkeit sicherheitstechnischer Systeme. UL prüft dabei die Eingangsparameter eines Geräts und stellt fest, ob seine Reaktion innerhalb des Kenndatenbereichs liegt. Zu dieser Überprüfung gehört auch die Beurteilung von Software, Hardware, Umweltfaktoren sowie der zugrundeliegende Lebenszyklusprozess der Funktionalen Sicherheit. Functional Safety spielt bei vielen Produkten eine Rolle: bei Regelungssystemen für Brenner, Verbrennungssteuerungen, Innen- und Außenkomponenten von Elektrofahrzeugen, berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen, Aufzugskomponenten, Gasdetektoren, Prozesssteuerungsanlagen, speicherprogrammierbaren Steuerungen, Robotertechnik, Schutz- und Sicherheitsrelais oder - wie im Projekt bei Siemens - um Frequenzumrichter.

Zertifizierung als strategisches Projekt
Die Geschäftsbeziehungen zwischen Siemens und dem UL-Bereich Power & Controls bestehen in Deutschland schon seit Jahrzehnten. Bislang war Siemens das UL-Prüfzeichen wichtig, um für den nordamerikanischen Markteintritt nachzuweisen, dass die Produkte die Normen für elektrische Sicherheit, also für Fire & Shock Safety, erfüllen. Dass die seit 1894 bestehenden Underwriters Laboratories in Sachen Prüfung und Zertifizierung in Nordamerika eine hohe Marktakzeptanz haben, ist im Grunde jedem deutschen Unternehmen bewusst. Die gute, langfristige Kollaboration mit UL spielte sicherlich eine Rolle, als sich Siemens in Erlangen dafür entschied, durch UL auch die Einhaltung der relevanten Normen für Funktionale Sicherheit des G110D zertifizieren zu lassen. "Für uns hatte diese Functional Safety-Zertifizierung des Frequenzumrichters auch den Charakter eines strategischen Projekts", erklärt Dr. Winkovich von Siemens dazu. "Wir hatten Gelegenheit, UL unsere Denkweise und Abläufe in Sachen Funktionaler Sicherheit zu vermitteln, und wir konnten dabei auch Anregungen von UL aufgreifen."

Im ersten Schritt fand ein Kick-off-Meeting zwischen UL und Siemens statt, welches als erste Phase im Zertifizierungsprozess gesehen wird. Hier geht es darum, dass alle Beteiligten schon in der Gestaltungsphase gemeinsam daran arbeiten, dass das Produkt die grundlegenden Merkmale erfüllt, die von den jeweils relevanten Standards gefordert sind. Der Zeitplan und die wichtigsten Etappen werden gemeinsam besprochen, Prototypen werden diskutiert. Dieses Kick-off-Meeting bereits in der Forschungs- und Entwicklungsphase stattfinden zu lassen, vermeidet die Notwendigkeit späterer Änderungen und erhöht die Effektivität und Wirtschaftlichkeit des Functional Safety-Prozesses. Die zweite Phase umfasst üblicherweise ein Vor-Audit und eine Erstbewertung durch UL. Auch dieses Audit sollte während der Entwicklung des neuen Produkts stattfinden. Die Ingenieure von UL führen dabei vor Ort eine Gap-Analyse für Hardware, Software und für die Qualitätssysteme im Hinblick auf die Funktionale Sicherheit durch, die auf dem Produktkonzept und den Verfahrensweisen des Kunden basiert. Vor-Audit und Erstbewertung zielen darauf ab, die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Zertifizierungs-Audits zu erhöhen. "UL ist natürlich der Neutralität verpflichtet und darf keine Beratungsleistung erbringen", so Thomas Maier, "aber wir können dem Kunden doch ständig unsere Review-Ergebnisse mitteilen und so schon in der Entwicklungsphase helfen, Fehlern vorzubeugen."

In mehreren Phasen zur Zertifizierung
In der dritten Phase findet das eigentliche Zertifizierungs-Audit statt. Hier prüft UL die Übereinstimmung des Qualitätsmanagementsystems für FS mit den vorgesehenen Standards bezüglich der Sicherheitsstufen. Im Fall des G110D fanden die eigentlichen Tests bei Siemens im englischen Congleton statt. Die Entwicklungsdokumentation und die Dokumentationen zur Prüfung werden dann durch UL ebenso sorgfältig ausgewertet wie die Durchführung der Tests. Die vierte Phase wiederum besteht aus regelmäßigen Folge-Audits für Produkte, die die Zertifizierung bereits durchlaufen haben und das UL-Prüfzeichen für Funktionale Sicherheit tragen. UL stellt die Integrität des Prüfzeichens durch ein zweistufiges Kontrollprogramm sicher. Dazu gehören vierteljährliche Audits durch einen UL-Inspektor und - im Drei-Jahres-Rhythmus - ein Audit des Qualitätssystems zur Funktionalen Sicherheit.

Das Thema Funktionale Sicherheit ist in Europa - auch aus der starken Maschinenbautradition in Deutschland heraus - schon weiter fortgeschritten ist als im nordamerikanischen Markt. Dennoch unterstützt UL durch seine Arbeit und sein Dienstleistungsportfolio auch in den USA und Kanada das Verständnis und die Akzeptanz der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit. Wenn deutsche Unternehmen mit UL zusammenarbeiten, um das Functional Safety Listed-Prüfzeichen zu erhalten, nutzt ihnen das auch auf dem Wachstumsmarkt Nordamerika.  pb

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