Стандарт функциональной безопасности IEC 61508 значительно облегчил жизнь машиностроителям, а также конечным пользователям. Результатом стали более безопасные, умные, меньшие, простые и производительные машины.
Безопасность машин значительно изменилась с 1990-х годов: выпуск стандарта функциональной безопасности IEC 61508 в 1998 году стал поворотным моментом для машиностроителей и конечных пользователей. Благодаря стандартизированной концепции безопасности поставщики оборудования и производители машин могли вселить уверенность в своих клиентов в том, что их системы безопасности были тщательно протестированы и проверены, а пользователям больше не нужно было тратить время и ресурсы на анализ риска отказа машины или системы.
Внедрение функциональной безопасности и связанных с ней стандартов также (почти) освободило машиностроителей от задачи проектирования безопасности, а также от необходимости приобретать, устанавливать и подключать наборы аппаратных средств, таких как защитные контакторы, реле, переключатели, устройства ввода-вывода. и контроллеры тормозов, а также утомительный процесс оценки безопасности машин и процессов утверждения.
Раньше безопасная работа машины достигалась с помощью реле, которые отключали питание в случае нарушения условий безопасности, например, когда оператор входил в ограждение или ломал световую завесу. Функциональная безопасность заменила аппаратное обеспечение и дорогостоящий процесс утверждения программным обеспечением. Результатом является не только по-настоящему «функциональная» безопасность, но и увеличение времени безотказной работы, повышение производительности и сокращение количества отходов для конечных пользователей.
В отличие от традиционных аппаратных систем безопасности, функциональная безопасность опирается на компоненты, имеющие класс безопасности. Основное отличие состоит в том, что вместо использования множества компонентов безопасности большая их часть может быть интегрирована, например, в сервопривод. Конечная цель — заменить большую часть аппаратного обеспечения безопасности программным обеспечением, таким как Failsafe over EtherCat (FSoE). Некоторое оборудование по-прежнему необходимо, например предохранительные тормоза, устройства ввода-вывода и энкодеры, для управления рабочими параметрами оборудования.
Вместо того, чтобы мгновенно отключать питание оси в случае нарушения параметра безопасности, системы функциональной безопасности ограничивают движение оси. Это позволяет системе обрабатывать неисправности, сохраняя при этом заранее заданный уровень безопасности и информируя пользователя посредством самодиагностики и автоматических оповещений.
Контролируйте и реагируйте
Функции безопасности на базе привода охватывают широкий спектр задач: от безопасной остановки привода до мониторинга параметров движения, таких как скорость, положение или крутящий момент. Функции безопасности, встроенные в некоторые сервоприводы, включают:
Безопасное отключение крутящего момента (STO). Это отключает питание двигателя. Вал продолжает вращаться на выбеге без приложения крутящего момента до тех пор, пока кинетическая энергия не иссякнет. Привод остается под напряжением для более быстрого перезапуска. STO может быть активирован либо двумя аппаратными сигналами, либо посредством связи FSoE.
Безопасный останов 1 (SS1). Активное торможение приводит вал к быстрой и контролируемой остановке, в результате чего ось перестает вращаться. В этот момент вызывается STO. SS1 используется там, где движение оси может представлять опасность для людей или оборудования.
Безопасный рабочий останов (SOS). Привод удерживает двигатель на нулевой скорости, не снимая крутящий момент. Оборудование может быть перезапущено немедленно без перезагрузки.
Сервоприводы Elmo Platinum включают в себя комплексные функции безопасности, одновременно сокращая количество необходимых компонентов безопасности, а также энергопотребление, сложность и стоимость оборудования.
Безопасный останов 2 (SS2). Управляемое торможение приводит к контролируемой остановке оборудования с высокой кинетической энергией, после чего срабатывает сигнал SOS. Он используется, когда дополнительное движение может быть опасным для людей, продуктов или оборудования.
Безопасное управление тормозом (SBC). Это обеспечивает безопасное управление внешним тормозом при отключении питания и обычно используется на вертикальных осях. Если резервная тормозная система выходит из строя, привод обычно вызывает SOS.
Безопасно ограниченная скорость (SLS). Это устанавливает максимальную скорость. Если из-за неисправности система превышает пороговое значение, привод переводит ось в безопасное состояние.
Безопасно ограниченный крутящий момент (SLT). Это ограничивает крутящий момент двигателя за счет ограничения тока, подаваемого приводом.
Безопасно ограниченная позиция (SLP). Это ограничивает диапазон, в котором может перемещаться нагрузка, отслеживая ее положение с помощью обратной связи энкодера. Если это сообщает, что нагрузка вышла за пределы допустимого диапазона, она останавливается с помощью SS1/STO или SS2/SOS. Быстрое реагирование этих функций сводит к минимуму запас безопасности вокруг оборудования.
Безопасный ввод/вывод. Для сервоприводов с безопасным вводом/выводом (таких как серия Elmo Platinum) поддерживаются два типа цифровых безопасных входов – цифровой вход с выходом тестовых импульсов для диагностики и цифровой вход с OSSD (устройство переключения выходного сигнала) для световых барьеров, световых шторы и так далее. Безопасный выход тормоза соответствует SIL3. Логика безопасного входа аналогична управлению FSoE, а логика безопасного выхода аналогична состоянию FSoE.