Servoměniče Lexium – naprogramovány na bezpečnost

číslo 12/2006

Servoměniče Lexium – naprogramovány na bezpečnost

V dnešní době je kladen velký důraz na bezpečnost strojů a strojních zařízení. Servoměniče Lexium značky Telemacanique požadavkům bezpečnosti vyhovují především integrovanou funkcí bezpečného odpojení. Pomáhají projektantům a konstruktérům plnit náročné požadavky na vytvoření moderních, výkonných, spolehlivých a bezpečných strojů.

Obr. 1.

Bezpečné odpojení

Servoměniče Lexium jsou vybaveny vestavěnou funkcí bezpečného odpojení (power removal). Při aktivaci této funkce je odpojeno napájení a pohon dále nevyvozuje žádný krouticí moment.

Tato bezpečnostní funkce vyhovuje pro použití u zařízení zařazených do kategorie 3 podle ČSN EN 954-1 (Bezpečnost strojních zařízení – Bezpečnostní části řídicích systémů – Část 1: Všeobecné zásady pro konstrukci) a splňuje podmínky pro třídu vlastní funkční bezpečnosti až SIL 2 podle ČSN EN 61508 (Funkční bezpečnost elektrických, elektronických a programovatelných elektronických systémů souvisejících s bezpečností). Funkce dále vyhovuje návrhu normy IEC/EN 61800-5-2: Adjustable speed electrical power drive systems. Part 5: Safety Requirements – Section 2: Functional pro obě funkce zastavení: bezpečné odpojení (STO, Safe Torque Off), kdy je okamžitě odpojeno napájení pohonu, a bezpečné zastavení 1 (SS1, Safe Stop 1), kdy pohon nejprve zpomalí a teprve potom je odpojeno napájení (obdobně též ČSN EN 418: Bezpečnost strojních zařízení. Zařízení nouzového zastavení)

Elektronické obvody této bezpečnostní funkce jsou samostatné a zcela nezávislé na ostatních elektronických obvodech servoměniče. Mají redundantní architekturu a jsou trvale monitorovány.

Obr. 2.

Obr. 1. Ochrana nebezpečného prostoru stroje
Obr. 2. Schéma zapojení výkonových obvodů

Funkci bezpečného odpojení ovšem nelze použít tam, kde je požadováno úplné elektrické odpojení pohonu od napájení. Zde je nezbytné použít např. odpojovač Vario.

Lexium 05

Servoměnič Lexium 05 je vybaven dvěma vstupy s funkcí bezpečného odpojení a lze jej zapojit v těchto variantách:

  • Mezi servoměnič a servomotor je zapojen odpojovač Vario a funkce bezpečného odpojení se nevyužívá. Zastavení motoru splňuje podmínky kategorie 0 podle ČSN EN 60204-1 (Bezpečnost strojních zařízení – Elektrická zařízení strojů. Část 1: Všeobecné požadavky), popř. STO, a zapojení lze použít u zařízení do kategorie 1 podle ČSN EN 954-1 (úroveň vlastní funkční bezpečnosti je SIL 1).

  • Pro zařízení s krátkou dobou doběhu (malým momentem setrvačnosti, velkým třecím momentem) se používá zapojení, kdy po aktivaci vstupů nonPWRR_A a nonPWRR_B je okamžitě odpojeno napájení (kategorie 0 podle ČSN EN 60204-1). Do doby, než pohon zcela zastaví, jej nelze znovu rozběhnout. Funkce bezpečného odpojení je aktivní, dokud jsou vybaveny vstupy nonPWRR_A a nonPWRR_B. Obvody bezpečného zastavení je nutné monitorovat vhodným bezpečnostním modulem (např. Preventa). Toto zapojení je možné použít také u zdvihacích zařízení. Zde je ovšem nutné zařadit brzdu; jeden z bezpečnostních vstupů modulu Preventa potom musí být zapojen do ovládacího obvodu této brzdy.

  • U zařízení s dlouhou dobou doběhu (velkým momentem setrvačnosti, malým třecím momentem) je nejprve nutné pohon zpomalit a teprve potom aktivovat funkci odpojení vybavením signálů nonPWRR_A a nonPWRR_B. Doba zpoždění se ovládá vhodným modulem z řady Preventa XPS AV. V tomto případě jde o zastavení kategorie 1 podle ČSN EN 60204-1 (nebo SS1 podle IEC/EN 61800-5-2).

Obr. 3.

Obr. 3. Schéma zapojení řídicích obvodů

Druhá a třetí varianta vyhovují pro zařízení do kategorie 3 podle ČSN EN 954-1 a úroveň vlastní funkční bezpečnosti je SIL 2.

Lexium 15

Servoměniče Lexium 15 LP (low power) mají pro bezpečné odpojení vyhrazen jeden logický vstup PWR. Jeho funkce je totožná s předchozím typem servoměniče. U verzí Lexium MP a HP (medium power a high power) se funkce anulování výkonu realizuje prostřednictvím pomocného relé zapojeného mezi vstupy PWRI+ a PWRI-. Jestliže řídicí systém toto relé aktivuje, servomotor se odpojí od napájení. Kontakty relé jsou zapojeny také na výstupy PWRO1 a PWRO2, které jsou určeny k monitorování a testování činnosti bezpečnostní funkce.

Servoměniče Lexium 15 LP lze použít u zařízení do kategorie 3 podle ČSN EN 954-1, servoměniče Lexium 15 MP a HP u zařízení do kategorie 1. Pro použití u strojů vyšší kategorie je nutné zajistit redundanci bezpečnostních funkcí.

Příklad využití

Popišme si dále typický příklad použití funkce bezpečného odpojení k ochraně nebezpečného prostoru (obr. 1).

Obr. 4.

Obr. 4. Časový diagram

Při aktivaci tlačítka S1 (požadavek na vstup obsluhy) začnou pohony okamžitě zpomalovat, až zastaví. Po nastaveném časovém zpoždění (0 až 300 s) se aktivuje blokovací cívka bezpečnostního polohového spínače (řady XCSE, XCSTE apod.), který v tomto případě blokuje dveře. Aktivace blokovací cívky umožní otevření dveří a vstup obsluhy. Jsou-li dveře opět uzavřeny (tj. sepne dveřní kontakt), je možné tlačítkem reset vybavit bezpečnostní modul Preventa a následně signálem enable z řídicího systému opět spustit stroj.

Na obr. 2 a obr. 3 jsou schémata zapojení výkonových a řídicích obvodů pro zapojení vyhovující pro zařízení kategorie 2 podle ČSN EN 954-1 a na obr. 3 je časový diagram činnosti. Používá-li se servoměnič Lexium 15 LP s bezpečnostní funkcí bezpečného odpojení na zařízeních zařazených do bezpečnostní kategorie 3 nebo dokonce 4, musí se zdvojovat řídicí obvody a popř. i výkonové stykače. Konkrétní provedení záleží na analýze rizika u daného stroje.

Další informace

Všechna certifikovaná zapojení, včetně popsaného příkladu, jsou uvedena v katalogu Lexium 05 a v katalogu Lexium 15, popř. je možné bezplatně kontaktovat Zákaznické centrum společnosti Schneider Electric.

Jaroslav Hanus,
Marketing, Schneider Electric CZ, s. r. o.

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Středisko služeb zákazníkům - tel.: 382 766 333
http://www.schneider-electric.cz