Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Značení laserem s funkční bezpečností od B&R

Když společnost TRUMPF zahájila vývoj svých mobilních zařízení pro značení laserem, měli její technici v plánu vyvinout současně i vlastní řešení pro zajištění jejich funkční bezpečnosti. Tyto plány však změnili, když společnost B&R představila cenově dostupné integrované bezpečnostní řešení – SafeLOGIC-X. To přesně specialisté na průmyslové lasery hledali.

 
Široké využití průmyslových laserů firmou Trumpf sahá od svařování a řezání přes povrchové úpravy až po značení. Když inženýr Matthias Kauffmann začal v roce 2013 pracovat u firmy Trumpf, jeho prvním projektem bylo nové mobilní zařízení pro značení laserem. Cílem bylo překonat parametry několika málo tehdy na trhu dostupných konkurenčních zařízení, a to především ohledně kvality a bezpečnosti. To byl poměrně ambiciózní záměr, protože šlo o první laserové zařízení pro značení, které kdy firma Trumpf vyráběla.
 

Otázka bezpečnosti

Na rozdíl od stacionárních zařízení pro značení laserem nelze u mobilní jednotky (obr. 1) jednoduše zavřít bezpečnostní dveře. Laserová hlava pro ruční značení je tedy prostřednictvím podtlaku pevně přitisknuta k povrchu, který má být laserem označen (obr. 2). Jestliže kontakt hlavy s povrchem není dokonalý, buď je nutné laser vypnout, nebo se vůbec nesmí zapnout. „Otázkami bylo, jaké snímače na ruční laserové hlavě použít a jakým způsobem vyhodnotit jejich výstupní signály, co je třeba sledovat a jaké situace předem vyloučit. To určovalo celý proces vývoje, protože naším cílem bylo dosáhnout certifikace stupně ochrany před laserem třídy 1. Znamená to, že uživatelé nebudou muset používat ochranné brýle, a to ani při ruční práci s laserem,“ vysvětluje Kauffmann.
 

Vyvíjet vlastní bezpečnostní systém?

„Velkou část vývoje za nás nakonec udělala společnost B&R, a to dokonce více, než jsme původně plánovali. Pro logické řízení jsme totiž chtěli použít klasické PLC od B&R a pro zpracování bezpečnostních signálů z ruční laserové hlavy si vyvinout vlastní bezpečnostní systém. Máme ve firmě zkušené specialisty na bezpečnostní systémy a naše dosavadní certifikovaná bezpečnostní řešení pro laserová zařízení dosahují nejvyšších úrovní vlastností z hlediska bezpečnosti
strojů (PL – Performance Level). Zkušeností tedy máme dostatek,“ říká Kaufmann.
 

Příjemné překvapení: SafeLogic-X přichází na trh

Firma Trumpf tedy zahájila vývoj vlastního bezpečnostního systému, protože na trhu nenašla žádné cenově dostupné bezpečnostní PLC s malým počtem vstupů a výstupů. Protože vývoj bezpečnostního systému stojí peníze i čas, a zvláště času bylo velmi málo, firma souběžně stále hledala vhodnou alternativu. Ovšem výběr se velmi zužoval, jelikož úloha vyžadovala připojit na bezpečnostní analogové vstupy snímače tlaku. Společnost B&R byla od začátku na seznamu možných dodavatelů bezpečnostního systému. Když však B&R v roce 2013 představila první prototypy svého systému SafeLogic-X, bylo jasné, že toto řešení dokonale odpovídá požadavkům projektu. SafeLogic-X je bezpečnostní PLC se všemi výhodami integrovaného bezpečnostního řešení, a přitom je cenově dostupné i pro malé úlohy.
 

Překvapivě jednoduché řešení funkční bezpečnosti

SafeLogix-X je bezpečnostní PLC, které nahrazuje bezpečnostní systém z pevně zapojených bezpečnostních relé. Písmeno X v jeho názvu znamená, že jde o bezpečnostní PLC, které nemá žádný vlastní hardware. Všechny bezpečnostní funkce jsou totiž distribuovány do hardwaru již používaného v řídicím systému. Bezpečnostní úloha běží na modulu bezpečnostních vstupů/ /výstupů, zatímco všechny parametry a nastavení spojené s bezpečností spravuje běžné PLC (obr. 3). Uživatelské rozhraní bezpečnostního systému je zobrazeno na standardním HMI. Realizovat unikátní architekturu bezpečnostního PLC SafeLogic-X je možné jen díky použití otevřeného protokolu OpenSafety. Tento bezpečnostní protokol lze použít pro zařízení s požadovanou úrovní funkční bezpečnosti až SIL 3 a zajišťuje, že data a parametry bezpečnostního systému jsou bezpečně distribuovány a monitorovány v celé řídicí síti. Právě proto, že SafeLogic-X nemá žádný vlastní hardware, bývá také označován jako virtuální bezpečnostní PLC.
Obr. 1. Mobilní zařízení značky TruMark pro laserové značení materiálů
Obr. 2. Pro zajištění bezpečnosti obsluhy smí být laser spuštěn jen v případě, že je popisovací hlava pevně přitisknuta k materiálu; při
ztrátě kontaktu mezi hlavou a materiálem se značení zastaví
Obr. 3. Prostor v rozváděči popisovacího zařízení je omezen, proto je výhodné, že SafeLogic-X zabírá jen málo místa (žluté I/O moduly vpravo; uprostřed je běžné CPU, vlevo zdroj a dole regulátor laseru