Témata
Reklama

CNC řídicí systémy s integrovanou bezpečností

K ochraně osob před pohybujícími se částmi obráběcích strojů musí být provedena příslušná technická opatření, která slouží především k tomu, aby při otevřených ochranných zařízeních zabránila nebezpečným pohybům stroje.

K technické realizaci bezpečnostních opatření byla dosud používána především externí zařízení, jako jsou stykače, spínače, hlídací přístroje atd. Při rozpoznání nebezpečné situace způsobí tato zařízení zastavení pohybu, čehož se dosahuje zejména přímým kontaktním ovládáním výkonových obvodů.
Reklama
Reklama

Integrace bezpečnostních funkcí do CNC řízení

Bezpečnostní funkce lze integrovat přímo do pohonů a CNC řízení, které tak ke své původní funkci přibírají i zabezpečovací úlohy. Díky velmi krátké datové cestě od zjištění nebezpečné situace (např. zvýšení otáček, chybná poloha) k jejímu vyhodnocení lze dosáhnout velmi krátké reakční doby. Systémy s integrovanou bezpečností reagují obecně velmi rychle na překročení povolené mezní hodnoty. Integrovaná bezpečnostní technika může působit přímo na výkonové členy v pohonovém regulátoru bez použití mechanických spínacích prvků.
CNC řízení Sinumerik Safety Integrated nabízí testované bezpečnostní funkce, pomocí kterých lze realizovat vysoce účinnou ochranu osob a strojů. Všechny bezpečnostní funkce splňují požadavky bezpečnostní kategorie 3 podle normy EN 954-1 a jsou součástí základního systému, který tak není nutno doplňovat dalšími vyhodnocovacími a snímacími prvky.

Bezpečnostní funkce

Základní funkce zajišťují jednak kontrolu klidového stavu a bezpečné rychlosti, jednak kontrolu bezpečné polohy a pracovního prostoru.
Dalšími integrovanými funkcemi v Safety Integrated (SI) bylo poprvé realizováno přímé připojení dvoukanálových periferních signálů, např. NOT-AUS nebo světelných závor. Logické vazby a reakce jsou prováděny interně bezpečnou technikou. Všechny chyby, které se v systému vyskytnou, vedou zásadně k bezpečnému zastavení pohybů nebo k rychlému bezkontaktnímu oddělení přívodu energie do motoru. Zastavení pohonu je provedeno optimálně podle provozního stavu stroje. Například v seřizovacím provozu při otevřených ochranných dveřích, kdy je kladen důraz na ochranu osob, lze zastavit co nejrychleji, naopak v automatickém provozu při zavřených ochranných dveřích je zastavení stroje optimalizováno tak, aby nedošlo k jeho poškození.
Bezpečnostní funkce nabízejí dosud neznámý, inteligentní systémový přístup až do oblasti elektrických pohonů a odměřovacích systémů. Spolehlivá funkce, rychlá reakce a široká použitelnost propůjčují tomuto certifikovanému bezpečnostnímu konceptu vysokou účinnost.
Pomocí víceprocesorové struktury obsažené v řízeních Sinumerik a Simodrive je realizována oddělená dvoukanálová struktura. Bezpečnostní funkce jsou obsaženy v NC, pohonech a PLC. Procesní veličiny a bezpečnostní data jsou křížově porovnávány (tzv. Cross Monitoring).
Bezpečnostní softwarové a hardwarové funkce jsou automaticky v určitých časových intervalech nuceně testovány. Zvláštností tohoto bezpečnostního konceptu je, že bezpečnostní kategorie 3 dle EN 954-1 je realizovatelná již s jedním odměřovacím systémem, který je standardní součástí motoru. Druhý odměřovací systém není požadován, ale lze jej nainstalovat.

Popis funkcí

Jednotlivé funkce SI jsou obsaženy ve dvou paketech, základním SI-1 a rozšiřujícím SI-2.
Bezpečné zastavení (SI-1) je koncipováno tak, aby všechny chyby v systému vedly ke koordinovanému a bezpečnému zastavení pohybů nebo k oddělení přívodu energie k motoru.
Stop-reakce (SI-1) se dělí na následující typy:
  • Stop A - pohon se volně dotáčí, pokud nejsou použity externí brzdové mechanismy (zkrat kotvy nebo brzda). Na konci je aktivní tzv. bezpečný stop SH.
  • Stop B - pohon je brzděn otáčkovým regulátorem na proudovém omezení a přejde do SH.
  • Stop C - pohon je brzděn otáčkovým regulátorem na proudovém omezení a přejde do tzv. bezpečného provozního stopu SBH.
  • Stop D - pohon je brzděn polohovým regulátorem (včetně simultánních os) a přejde do SBH.
  • Stop E - pohon je brzděn polohovým regulátorem, jsou akceptovány pohyby odjezdů od obrobku a přejde do SBH.
  • Stop F - tato reakce je pevně přiřazena křížovému porovnávání dat a umožňuje odhalit chyby v systému a pohonu. Podle projektu potom přejde do režimu Stop A nebo Stop B a následuje SH.
  • Bezpečný stop SH (SI-1) slouží v případě požadavku na oddělení přívodu energie k motoru. To se provádí pro každou osu zvlášť a bezkontaktně. Při bezpečném stopu není dále možný náhodný rozběh motoru a přívod energie k motoru je bezpečně přerušen. Galvanické oddělení motoru od pohonu není provedeno.
    Bezpečný provozní stop SBH (SI-1) slouží k bezpečné kontrole klidové polohy osy nebo vřetena. Pohon zůstává plně funkční v polohové nebo otáčkové vazbě. Osa zůstává v režimu regulace, toleranční pole hlídání je parametrovatelné. Při vzniku chyby je volba stop-reakce parametrovatelná (stop A nebo B).
    Bezpečně redukovaná rychlost SG (SI-1) - tato funkce slouží k bezpečné kontrole rychlosti zátěže.
    Bezpečné sw-koncové spínače SE (SI-1) slouží k bezpečné kontrole hranic pracovní oblasti. Díky této funkci mohou odpadnout klasické mechanické spínače.
    Bezpečná brzdicí rampa SBR (SI-2) - funkce kontroluje průběh brzdění při aktivaci stopu a rychle reaguje na eventuální zrychlení osy během zastavování.
    Bezpečná programovatelná logika SPL (SI-2) umožňuje bezpečné připojení čidel a výkonových členů včetně jejich logických vazeb. Pomocí této funkce lze např. realizovat NOT-AUS nebo blokovací funkce ochranných krytů pomocí softwaru Sinumerik Safety Integrated; to znamená, že mohou například odpadnout hardwarové bezpečnostní spínací členy.

    Systémové předpoklady

    V případě Simodrive 611D je možné Safety Integrated použít pouze ve spojení s digitálními pohony. Jako regulační jednotky pro S611D lze použít Performance nebo Standard 2. Regulační jednotky musí vždy obsahovat vstup pro přímé odměřování. Safety Integrated lze použít pro pohony posuvů, lineární pohony a vřetenové pohony. Zároveň musí být vždy použit minimálně jeden odměřovací systém.
    Safety Integrated lze použít s řídicím systémem Sinumerik 840C a 840D ve spojení se Simodrive 611D. Sinumerik Safety Integrated je softwarová opce skládající se ze základního paketu a osového rozšíření
    Co se týká snímačů a odměřování, lze v zásadě použít všechny odměřovací systémy, které splňují požadavky Simodrive 611D.

    Zkoušení a certifikace

    Podle předpisu 89/392/EWG je výrobce stroje nebo bezpečnostního komponentu povinen provést analýzu nebezpečí, která mohou na stroji nastat. Dle této analýzy musí být potom projektován bezpečnostní koncept. Vyhodnocení rizika musí obsahovat poukázání na zbytkové riziko po instalaci všech bezpečnostních opatření.
    Bezpečnostní funkce splňuje požadavky kategorie 3 (dle EN 954-1), eventuálně SIL 2 (dle IEC 61508). Certifikát byl vystaven na základě testování zkušebního vzorku institutem BIA. V České republice byla koncepce Safety Integrated certifikována Strojírenským zkušebním ústavem v Brně.
    Firma Siemens se tak stala prvním a zatím jediným výrobcem pohonů a CNC-řídicích systémů, která tento ucelený bezpečnostní koncept realizovala na zařízeních Sinumerik/Simodrive a zákonnou certifikací umožnila tuto pokrokovou technologii použít v praxi u výrobců a uživatelů obráběcích strojů.
    Reklama
    Vydání #4
    Kód článku: 10447
    Datum: 11. 04. 2001
    Rubrika: Trendy / Obrábění
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Strojírenské podniky v době pandemie

    Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

    Pohodlné upínání magnetem

    Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

    Kloubový robot uvnitř stroje

    V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

    Související články
    Vždy přímo na místě

    Čerpadla Spandau Pumpen dopravují chladicí kapalinu do obráběcích strojů v závodě SKF Lubrication Systems v České republice.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Efektivita a maximální dynamika

    Jedinečný koncept, možnost frézovat a vrtat bez nového upínání, a především vysoká procesní jistota při maximální přesnosti. Tyto přednosti udělaly věrného zákazníka firmy Grob i ze společnosti Hetec sídlící v německém Breidenbachu.

    Nová obráběcí centra na veletrhu EMO

    Z obráběcích center představených na EMO 2019 představujeme několik novinek společností Hwacheon a Takisawa Japan zaměřených na produktivitu, přesnost, kvalitu a automatizaci.

    Přesnost zvyšující produktivitu

    Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

    Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

    Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

    Československá stopa u nového rekordu

    Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

    Novinka z varnsdorfské líhně

    Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

    Pro větší efektivitu ve výrobě

    Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

    Vlajková loď pětiosého obrábění

    Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

    Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

    Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

    Vyvrtávání hlubokých otvorů

    V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit