Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> CNC řídicí systémy s integrovanou bezpečností
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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.

    Další články

    Obráběcí stroje a technologie

    Komentáře

    Nebyly nalezeny žádné příspěvky

    Sledujte nás na sociálních sítích: