Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Měniče frekvence Power Flex předjímají změny v bezpečnostní legislativě

číslo 7/2006

Měniče frekvence Power Flex předjímají změny v bezpečnostní legislativě

Aktuální změny v normě IEC/EN 60204-1 Bezpečnost strojních zařízení – Všeobecné elektrické vybavení strojů znamenají, že v budoucích verzích tohoto standardu již nebude vyžadováno odpojování zdrojů napětí pro zajištění bezpečnosti výhradně elektromechanickými prostředky.

Systém Drive Guard

Důsledkem nedávných změn bezpečnostní legislativy je, že k odpojování elektrických motorů již nebude za všech okolností nutné používat stykače. Namísto toho budou uživatelé pohonů opatřených bezpečnostními funkcemi zajišťujícími v případě potřeby vypnutí a zastavení pohonu moci odpojovat motory právě prostřednictvím těchto funkcí. Tak lze využít přínos v podobě úspor dosažených v důsledku nižší pořizovací ceny zařízení (tj. bez stykačů), menších nákladů na instalaci a kabeláž, menších rozměrů ovládacího panelu a zjednodušení celého systému. V čele firem, jejichž zařízení umožňují takovýchto přínosů dosáhnout, je společnost Rockwell Automation se svým systémem Drive Guard – volitelným příslušenstvím dodávaným v současnosti pro měniče typů Power Flex 70, Power Flex 700H a 700S a pro nový typ Power Flex 40P.

Systém Drive Guard zajišťuje cenově efektivní odpojení motoru prostřednictvím funkce bezpečného vypnutí (safe-off) s příslušnou certifikací podle evropské normy pro bezpečnost strojů a strojních zařízení (EN 954-1, kategorie 3). K přerušení přívodu proudu do výstupních výkonových tranzistorů typu IGBT měniče Power Flex používá redundantní signály. Vlastní obvod je realizován s použitím pevně připojeného „povolovacího„ signálu a relé s nuceně vedenými kontakty, které současně zpětnou vazbou informuje bezpečnostní systém o stavu měniče. Kombinací těchto funkcí vzniká velmi celistvý a spolehlivý prostředek k zamezení přívodu energie do motoru a k zabránění jeho opětovného rozběhu dříve, než jsou obnoveny normální provozní podmínky. Jde o řešení vhodné zejména pro úlohy klasifikované jako středně nebezpečné a tam, kde se pohon při poruše měniče může nechat do zastavení volně doběhnout.

Obr. 1.

Obr. 1. Zjednodušená ukázka řešení bezpečnostního obvodu pohonu bez systému Drive Guard (k úplnému zajištění redundance jsou nutné dva stykače)

Podle své konfigurace je systém Drive Guard uváděn v činnost při narušení některé z bezpečnostních bariér nebo ochran stroje nebo prostřednictvím běžného signálu zastavení stroje, přičemž se motor buď zastaví způsobem naprogramovaným v měniči, nebo se – v nejhorším – nechá volně doběhnout. Systém je zcela zabezpečen proti selhání a nedovoluje pohon znovu spustit dříve, dokud není obnoven bezpečný stav stroje. Současně může být systém Drive Guard použit ve spojení s dalšími bezpečnostními zařízeními (např. bezpečnostními relé Minotaur nebo bezpečnostními programovatelnými automaty Guard PLC); tím lze dosáhnout kategorie nouzového zastavení 0 (okamžité přerušení přívodu energie do motoru) nebo 1 (nejprve zabrzdění motoru a teprve poté odpojení přívodu energie).

Proč systém Drive Guard

Pro výrobce zařízení i uživatele měničů má systém Drive Guard velký význam z několika důvodů.

Za prvé deaktivuje motor, a nikoliv měnič frekvence: zabraňuje otevření výstupních IGBT v měniči, neodpojuje však měnič od přívodu napájení (obr. 1, obr. 2). Při novém spouštění stroje tudíž odpadá zdlouhavá opětná inicializace měniče, jehož motor byl odpojen. Současně je plně zachována funkce měniče jako uzlu řídicího systému celého výrobního provozu, neboť i po deaktivaci motoru zůstávají napájeny, a tudíž jsou aktivní všechny ostatní funkce měniče.

Obr. 2.

Obr. 2. Podobně zjednodušená ukázka použití měniče Power Flex v kombinaci se systémem Drive Guard (výstupní stykače odpadají, což znamená menší rozměry, rychlejší instalaci a menší celkové náklady na pohon)

Za druhé při použití systému Drive Guard výrazně klesá celkové opotřebení měniče nebo měničů, které jsou k systému připojeny, a optimalizuje se délka jejich provozního života. Je tomu tak proto, že při ohrožení obsluhy či selhání stroje nebo zařízení je deaktivován motor, a nikoliv celý měnič. Výsledkem je minimalizace počtu spuštění a odstavení jako situací, v nichž dochází k poruchám měničů nejčastěji.

Za třetí: Poněvadž systém Drive Guard vyhovuje kategorii 3 podle EN 954-1, nemusí konstruktéři a výrobci řídicích systémů řešit složité úkoly spojené s montáží externích bezpečnostních zařízení a nést příslušné náklady. Za běžných okolností to pro koncového uživatele znamená úsporu výdajů jinak nutných na nákup a instalaci bezpečnostního systému se stykači.

Za čtvrté byl systém Drive Guard od samého počátku navrhován jako volitelné příslušenství měničů frekvence řady Power Flex (modely 70, 700H, 700S a 40P). Jako takový tedy nabízí maximální možnou míru celistvosti, snazší instalaci a – protože odpadají nákladné alternativní moduly a přídavná bezpečnostní relé – také menší rozměry panelu.

Obr. 3.

Obr. 3. Měniče frekvence Power Flex se systémem bezpečnostního vypínání Drive Guard kombinují technicky bezproblémově a hospodárně bezpečnostní a standardní funkce řízení pohonů

A za páté: Systém DriveGuard snižuje náklady na realizaci úloh zařazených podle normy EN954-1 v kategorii 4, kde jsou u standardních pohonů striktně požadovány dva stykače. Při použití systému Drive Guard však stačí k zařazení obvodu do kategorie 4 pouze jeden přídavný stykač. Výsledkem je opět přínos v podobě nižších nákladů (o jednu komponentu méně, menší počet kabelů, menší rozměry panelu) při zachování vlastností požadovaných od bezpečnostního obvodu kategorie 4.

Ideální kombinace: Power Flex a Drive Guard

Kombinace měničů Power Flex 70, 700H, 700S a 40P se systémem bezpečnostního vypínání Drive Guard přináší všem uživatelům mnoho výhod, pro které je všeobecně ideálním řešením systémů střídavých pohonů. Mimořádně přínosné je ovšem její použití ve strojích a zařízeních využívajících systémy tvořené větším počtem sestav měnič-motor v centralizovaném i distribuovaném uspořádání. Jde o typ úloh, kde inicializace bezpečnostních funkcí či vlastní selhání stroje nebo zařízení strojů mohou snadno způsobit úplné vypnutí všech řídicích systémů stroje. Při použití Drive Guard lze však v rámci systému snadno a rychle oddělit každý jednotlivý motor, aniž by přitom byla jakkoliv ovlivněna činnost zbývajících pohonů v systému.

„Naše řešení Drive Guard je důkazem toho, že bezpečnost a produktivita mohou spolu jít ruku v ruce a že zpřísňující se požadavky bezpečnostní legislativy mohou výrobě ve skutečnosti spíše pomáhat, než že by ji omezovaly,„ vysvětluje Felix End ze společnosti Rockwell Automation. „Naše snaha je jasná – nabízet taková řešení, která bez problémů spojují bezpečnostní a standardní zařízení (obr. 3). Výsledkem bude větší zisk dosahovaný výrobními závody vybavenými spolehlivými a bezpečnými automatizačními systémy, které bude možné rychle přizpůsobovat měnícím se požadavkům nyní již globální výrobní sféry.„

(Rockwell Automation s. r. o.)