Сейфти контролери

АвтоматизацияСп. Инженеринг ревю - брой 5/2022 • 26.07.2022

  • Сейфти контролерите са универсално решение за гарантиране на оптимална машинна безопасност в съвременната индустриална автоматизация

  • Само едно устройство от този тип може да обезпечи функционалността на множество предпазни релета

  • Контролерите за безопасност са отказоустойчив механизъм за предотвратяване на аварии на оборудването от различен характер и всички свързани с тях рискове за човешкото здраве

 

Машинната безопасност е един от ключовите аспекти на съвременната индустриална автоматизация, тъй като освен безпроблемната работа на оборудването касае и здравето на персонала. С цел ефективното й обезпечаване са въведени редица нормативни актове и стандарти на национално и международно ниво. Покриването на изискванията им обаче в много случаи се оказва предизвикателство за предприятията, тъй като списъкът с приложими регулации е дълъг, а съдържанието им често отчасти се припокрива. Ето защо производителите на технологии за машинна безопасност предлагат богат избор от стандартизирани защитни устройства и системи, които могат да бъдат комбинирани в цялостно решение, осигуряващо пълно съответствие с действащата нормативна уредба в областта. Пример за такова решение са сейфти контролерите.

 

Контролери или релета за безопасност?

При инсталацията и експлоатацията на промишлени машини и технологично оборудване е задължително въвеждането и изпълнението на множество процедури във връзка с безопасността на материалните активи и персонала. Внедряването на единна, модулна и интегрирана система за тази цел пести много време и усилия на ръководствата на предприятията и звената по безопасни условия на труд и по-важното – предотвратява всички рискове, провокирани от човешка грешка. В тази връзка сейфти контролерите са се превърнали в универсално решение за гарантиране на оптималната сигурност на служителите и производствената техника, надминавайки по ефективност и надеждност популярните релета за безопасност.

Гъвкави и мащабируеми, сейфти контролерите са “гръбнакът” на всяка съвременна защитна система, като само едно устройство от този тип може да покрие функционалността на множество предпазни релета. Основната му функция е да свързва защитните устройства в производствената система и чрез конфигурируема и програмируема логика да управлява опасностите във връзка с енергийно задвижваните елементи на оборудването, които не могат да бъдат елиминирани чрез по-оптимален дизайн.

Контролерите за безопасност осигуряват отказоустойчив механизъм за предотвратяване на аварии, очаквани и непредвидими щети по оборудването вследствие на нормалното му или неизправно функциониране и всички свързани с тях рискове за човешкото здраве и живот. Сейфти системите обикновено се състоят от главен модул с PC базиран програмируем софтуер и определен брой входно-изходни (I/O) модули. Контролерите от този тип могат да се използват самостоятелно, като базовите модели разполагат с осем входа и два до четири независими и програмируеми едно- или двуканални изходa. Когато е необходимо мащабиране на системата, е възможно добавянето на разширителни устройства с допълнителни I/O точки, свързани към главния модул посредством специална шина с функции за безопасност или дигитална комуникационна връзка.

Сейфти контролерите са подходящи както за по-малки, така и за по-големи и комплексни приложения, за разлика от релетата за безопасност, които са подходящ вариант основно за по-дребномащабни системи, които се нуждаят само от функция за аварийно спиране и няколко предпазни превключвателя. С нарастването на броя свързани защитни устройства в производствената мрежа се увеличават и потребностите от интегрирано решение, което да улесни мониторинга и експлоатацията. Такова е именно контролерът за безопасност.

Сейфти релетата изискват непременно кабелна връзка с предпазните устройства. Наличието на множество механизми за аварийно спиране и защитни превключватели налага тяхното серийно свързване в система за безопасност с единична или двойна кабелна линия за мониторинг. И макар подобна конфигурация да е приложима за по-малки приложения, големият брой серийно свързани устройства значително би забавил реакцията на системата при риск от възникване на опасна повреда (сравнителният анализ обикновено се извършва на база дефинираните сценарии за възникване на такива повреди съгласно стандарта БДС/EN ISO 13849-1:2015 “Безопасност на машините. Части от системите за управление, свързани с безопасността”). Освен удължаване на времето за реакция, прекалено многото свързани в серия предпазни устройства водят и до усложняване на диагностиката и мониторинга.

 

Мащабируемост и мултифункционалност

Предимствата от използването на сейфти контролер проличават още при калкулирането на времето, разходите и усилията, необходими за интеграцията на две или повече релета за безопасност в дадена промишлена система. Обикновено пазарната стойност на един такъв контролер не надвишава сумата, необходима за закупуването на едва две до три релета. Ползите в дългосрочен план по отношение на инсталацията, експлоатацията и поддръжката обаче са несъизмерими.

С подходящите допълнителни модули сейфти контролерите могат да бъдат разширени до над 100 входа, 30 или повече изхода за безопасност и дузина изходи за мониторинг на състоянието. Разширителните модули обикновено включват входни устройства с функции за диагностика, например за сигнали от енкодери и сензори за близост, изходни устройства – също с функции за безопасност, сигнални изходи за състояние, релейни изходи за безопасност с принудително насочване, както и възможности за свързване с различни полеви шини.

Някои предпазни релета разполагат с опция за свързване с полева шина за мониторинг, но не всички. Разширителните модули за сейфти контролери, от друга страна, задължително включват такава опция, чрез която главният модул безпроблемно да се свързва с шини от всички популярни типове. Това позволява разширена диагностика, I/O мониторинг и проверки на статуса по отношение на безопасността, като резултатите от тези процедури могат да бъдат изпращани към контролери за автоматизация посредством EtherNet/IP, Modbus TCP, EtherCAT, Profinet, Profibus, CANopen, DeviceNet, CC-Link, Modbus RTU и други протоколи. Данните за статуса на конкретен вход или изход за безопасност представляват полезна информация, която се подава към платформата за индустриална автоматизация и интерфейса за управление без да е необходимо дискретно окабеляване между системата и сейфти контролера.

Възможностите за връзка с полева шина на контролерите за безопасност свеждат до минимум необходимостта от окабеляване, тъй като елиминират дискретните сигнали за състояние, свързани с контролерите за автоматизация. Вградените в сейфти устройството функции за мониторинг на повреди също допринасят за по-малкия брой кабелни връзки в системата. Ако някоя точка е в състояние на неизправност, сейфти контролерът отказоустойчиво обезопасява цялата система, като може да бъде програмиран да изключи само дадени сегменти от решението за безопасност. Някои модели разполагат и с функция за кръстосано регистриране на грешки и неизправности, която предотвратява възможността за късо съединение на предпазните входове и причиняване на повреда в дадена точка.

 

Предимства на програмируемите технологии

Платформите за машинна безопасност обединяват множество различни сензори, устройства, процедури и технологии за защита на персонала и оборудването. Консолидирането на цялата тази функционалност в един корпус е сред водещите предимства на сейфти контролерите. Гъвкави, интегрирани и разширяеми, те осигуряват изчерпателно решение за мониторинг и управление на широко разнообразие от защитни компоненти, включително оптоелектронни датчици, светлинни завеси, лазерни скенери, магнитни сензори и предпазни превключватели за врати, енкодери, датчици за скорост, бутони за управление с две ръце, механични превключватели, механизми за аварийно спиране, ключове за блокировка, предпазни подложки и др.

Независимо дали се използват за управление на функциите за безопасност на единична машина или на цяла технологична линия, програмируемите функции на сейфти контролерите позволяват сканиране на множество сензорни входове и създаване на мултизонални и мултифункционални системи за безопасност. Софтуерът на контролерите може да бъде използван за изграждане на комплексни платформи за машинна сигурност с помощта на логически функционални блокове като предпазно заключване, заглушаване, таймери, броячи и др. Той позволява конфигуриране, програмиране, симулация и мониторинг на всички компоненти на системата за безопасност с помощта на опростен, унифициран и интуитивен графичен интерфейс. Софтуерните приложения за безопасност разполагат и с функции за изготвяне на логически диаграми на връзките между главния и разширителните модули, както и на сензорните входове за безопасност и изходите за състояние. Тези диаграми могат да бъдат генерирани офлайн на персонален компютър и след това качени на главния модул на сейфти контролера.

В програмирането на някои модели контролери за безопасност се прилагат ладер логика (ladder logic) и предефинирани функционални блокове, докато при други се използват функционални блокови диаграми, генерирани посредством графичен “drag-and-drop” интерфейс (с влачене и пускане).
Всяка завършена програма за безопасност подлежи на валидиране и тестване. Някои контролери предоставят базирани на правила насоки и доклади за безопасност, които улесняват дефинирането на системата и програмирането, а това помага и при валидирането й. След завършване на процеса, сваляне на програмата на сейфти контролера и свързване на всички полеви предпазни устройства се извършва тестова процедура, която гарантира безпроблемната последваща работа на системата.

 

Насоки за избор на сейфти контролер

На пазара се предлага широка гама продукти и технологии в сферата на машинната безопасност. Това с пълна сила важи и за сейфти контролерите, които присъстват в множество различни версии в продуктовите портфолиа на всички големи производители на решения в сегмента. Експертите препоръчват при избор на система освен изискванията на конкретното приложение да се вземат предвид и няколко ключови фактора, които биха осигурили оптимални резултати при внедряване и експлоатация. Сред тях е интуитивното програмиране, което пести на системните интегратори и операторите време, средства и усилия. Графичните потребителски интерфейси с “drag-and drop” функции значително намаляват необходимото време за разучаване на платформата и въвеждането й в експлоатация. С подобен интерфейс се улеснява и последващото конфигуриране на системата, когато се налага такова. Редица продукти на пазара разполагат с възможност за йерархична организация на достъпа до различните функции на устройството, като отделните акаунти са защитени с уникални потребителски имена и пароли. Важно условие с оглед на бързата и лесна инсталация е интерфейсът на контролера да включва и функция за автоматично генериране на диаграми за свързване.

Специалистите съветват при възможност да се инвестира в решения с функция за симулация “на живо”, която позволява на потребителите бързо и лесно да тестват пробни конфигурации и промени в системата. От съществено значение за безпроблемната работа на платформата са и възможностите за мониторинг на грешките и неизправностите в реално време. Препоръчителни за почти всички промишлени приложения са сейфти контролерите, които могат да комуникират с PLC компонентите на системата посредством Profinet, Modbus, TCP/IP, PCCC и т. н. Така всички свързани защитни устройства могат да бъдат наблюдавани отдалечено, а централният контролер и операторът по машинна безопасност незабавно да бъдат уведомявани при проблем в системата. Конфигурируемите I/O модули позволяват входовете да бъдат трансформирани в небезопасни изходи за управление на светлинни индикации с цел локално известяване за повреда.

Сред най-важните фактори при избора на подходящ продукт безспорно са възможностите за мащабиране на сейфти контролера посредством разширителни модули при необходимост от промени в системната конфигурация.

Важно е да се отчетат и някои технически характеристики на контролерите за безопасност, чието правилно съобразяване с нуждите на приложението би гарантирало оптимална работа на системата. Такива са изискванията по отношение на захранващото напрежение, входящия мониторинг, обратната връзка и връщането към заводски настройки (дали се извършва автоматично, ръчно и т. н.), изходните изисквания (времезакъснение, полупроводникови елементи, “сухи” контакти и др.), както и минималното ниво на производителност, което системата налага.

Новият брой 5/2022

брой 5-2022

  ЧЕТЕТЕ БРОЯ ОНЛАЙН

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top