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FachartikelEMV im Maschinenbau
Der zunehmende Einsatz von elektronischen Baugruppen und Geräten in der industriellen Automatisierung, zwingt Entwickler, Konstrukteure, Projektanten und Anlagenplaner, sich intensiv mit den Fragen der EMV zu befassen.
Die Forderung nach elektromagnetisch verträglichem Zusammenwirken von Komponenten der gesteuerten Leistungselektronik mit erhöhter Störaussendung und informationsverarbeitenden Einrichtung mit reduziertem Energieniveau, stellt hohe Ansprüche an die EMV von Maschinen. Maschinen dürfen sich nicht gegenseitig behindern und die eingesetzten Geräte in Maschinen müssen untereinander verträglich sein. Besonders kritisch ist im Maschinenbau das Problem der impulsförmigen transienten Störgrößen. Die Maschine selbst hat in zeitlicher Abfolge verschiedene Taktzustände mit unterschiedlicher Störfestigkeit der Störsenken. Die Störgrößen der Störquellen treten in einer davon zeitlich abweichenden Abfolge auf. Es besteht somit die Möglichkeit einer Beeinflussung nur wenn eine Störgröße zufällig mit einem störanfälligem Taktzustand der Maschine zusammentrifft. Solche Störungen einer Maschine sind statistisch schwer zu erfassen und die Ursache messtechnisch nur durch umfangreiche Untersuchungen im Zeitbereich oder durch bewusste Einkopplung einer großen Anzahl von Störimpulsen zu finden. Eine Fehlersuche und Neuqualifizierung jedes Mal nach Auftreten einer Störung durch Nachweismessungen ist zeitaufwendig und kostspielig.
Die interne EMV ist deshalb im Vorhinein durch eine EMV Planung konstruktiv in die Maschine zu implementieren. Dies betrifft vor alten Dingen den Sondermaschinenbau mit Einzelkonstruktionen und vielen Maschinenvarianten. Der Schluss daraus ist, dass der wirtschaftlichste Weg eine EMV Planung von Beginn der Konstruktion an ist EMV Planung "EMV a priori" Eine EMV Planung hat gleichzeitig zwei Gesichtspunkte zu berücksichtigen:
Zusätzlich sind in die Betrachtung
einzubeziehen, soweit EM
Belange berührt werden:
Das Vorgehen
einer EMV Planung muss sich an Elektrokonstrukteure, Qualitäts- und
Produktmanager von Maschinenherstellern richten. Es muss eine
Strategie für die Produktentwicklung und Projektabwicklung zur
technischen und wirtschaftlichen Umsetzung der EMV enthalten. Zielsetzung einer EMV Planung ist, den Praktikern einen Weg
aufzuzeigen wie die Einhaltung der EMV bezüglich der Verfügbarkeit
sichergestellt werden kann. Wird eine Maschine gestört, kann es
daran liegen, dass:
Da ein Messaufbau im
Störungsfall grundsätzlich nicht einfach ist, sind in komplexen
Systemen wie in einer Maschine auch vorab Überlegungen vorzunehmen,
wie und wo im System evtl. vor Inverkehrbringen eine Vorsorgemessung
des elektromagnetischen Störabstandes von Störquellen und Senken
möglich und sinnvoll ist.
Die EMV
Planung beginnt mit der Festschreibung der funktionellen und
physikalischen Rahmenbedingungen für die Gesamtmaschine.
Grundlagen jeder EMV Planung ist ein EMV Zonen
Konzept mit Strukturierung von Geräteeinbauorten, folgender
Strukturierung von Verkabelungswegen und der konstruktiven
Festlegung der Art der Verkabelungswege. Der nächste Schritt ist
die Auswahl der einzusetzenden Geräte basierend auf einer plausiblen
Beurteilung der EM Eignung. Auf dieser Grundlage werden in den
weiteren Planungsschritten die Struktur der Einbauorte der Geräte
und die Struktur der Verkabelung erarbeitet.
Durch die EMV Planung entstehen dabei als sogenannter
„EMV Plan“ 5 Dokumente:
Diese Dokumentation "EMV Plan" ist dann im weiteren Verlauf der
Maschinenkonstruktion Grundlage für:
Auch in der Maschinenrichtlinie sind EMV Forderungen
enthalten, die sich jedoch ausschließlich auf die funktionale
Sicherheit der Maschine beziehen. Dabei hat die Betrachtung von
Sicherheitsaspekten in der Maschinenrichtlinie Vorrang gegenüber der
Verfügbarkeit im EMV Gesetz. Diese EMV Forderungen sind nicht
unmittelbar Forderungen der EMV Richtlinie, sind aber trotzdem vom
EMV Planer zu berücksichtigen. Ob und welche Teilbereiche
Sicherheitsfunktionen sind, und mit welchen Sicherheitsstufen, ist
festzulegen. Die weitere Vorhergehensweise in der Planung und der
Umfang evtl. Qualifikationsnachweise durch EMV
Störfestigkeitsnachweise von Geräten oder Baugruppen in
Sicherheitsfunktionen ist festzulegen. Aus den Normen für Risikobetrachtung
von Maschinen ist ersichtlich dass eine EMV Betrachtung in 2 Stufen
notwendig sein kann:
All diese Überlegungen zeigen dass eine eigenständige EMV Planung notwendig ist, und als selbstständiger Planungsvorgang zu betrachten ist.
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