Enkodery bezpieczeństwa

TROCHĘ TEORII…

SIL (Safety Integrity Level) – poziom nienaruszalności bezpieczeństwa, odnosi się do urządzeń elektrycznych lub oprogramowania. Jest to miara liczby zadziałań do wystąpienia usterki, jest definiowany przez THR (Tolerable Hazard Rate), w przypadku SIL3 wynosi ≥10−8<10−7. Normy EN 62061 oraz EN 61508 definiują standardy SIL oraz PL. Drugim ważnym pojęciem jest Performance Level (PL_), czyli poziom zadziałania, jest to koncepcja niezależna od technologii, można ją stosować do układów elektrycznych, hydraulicznych, mechanicznych czy pneumatycznych, mających wpływ na bezpieczeństwo. W zależności od stopnia obrażeń, częstotliwości narażenia na ryzyko oraz możliwości uniknięcia niebezpieczeństwa, można wyznaczyć wymagany poziom PL.

ENKODERY BEZPIECZEŃSTWA

Enkodery bezpieczeństwa odróżnia od standardowych rozwiązań zastosowanie podwójnego systemu detekcji, dodatkowo niektóre elementy jak np. mikrokontrolery muszą pochodzić od różnych dostawców lub pracować w różnych technologiach, aby zminimalizować ryzyko awarii. Dzięki zastosowaniu zintegrowanego systemu w jednym enkoderze pętla bezpieczeństwa jest zamknięta i maszyna jest kontrolowana w sposób kompletny.

Możemy rozróżnić dwie główne grupy urządzeń służących do kontroli prędkości i pozycji, analogicznie do systemów standardowych możemy wymienić enkodery bezpieczeństwa inkrementalne oraz absolutne.

Enkodery inkrementalne są to prostsze rozwiązania bez pamięci pozycji, można je stosować do kontroli prędkości maszyny, ale konieczne jest zastosowanie dodatkowego modułu zliczającego impulsy. Na wyjściu mamy sygnał kwadratowy (TTL/HTL) lub sin/cos. Ostateczny poziom bezpieczeństwa zależy od użytego modułu zliczającego, enkodery są wykonane w standardzie SIL3, natomiast najsłabszy element definiuje poziom całego urządzenia. Takie rozwiązania świetnie nadają się do prostych aplikacji.

Enkodery absolutne – mogą kontrolować zarówno prędkość, jak i pozycję. Rozwiązania TR-Electronic nie posiadają podtrzymania bateryjnego, lecz wykorzystują fizyczne satelity do kontrolowania zarówno pozycją kątowej, jak i liczby obrotów. Nie jest to cecha wyłącznie wersji safety, lecz całej gamy tego typu produktów. Komunikacja odbywa się przez sieci przemysłowe, co znacznie ułatwia integrację.

NOWA SERIA CD_582 +FS

Najnowsza seria redundantnych absolutnych enkoderów bezpieczeństwa jest kontynuacją świetnie przyjętej przez rynek oraz ciągle stosowanej serii CD_75. Jednak teraz cała funkcjonalność poprzedniej wersji została zamknięta w kompaktowej obudowie, identycznej jak standardowe enkodery 58 mm bardzo popularne na rynku. Możemy teraz stosować zaawansowane urządzenia w miejscach, gdzie wcześniej nie było to możliwe. Od strony mechanicznej również jest bardzo dobrze, dostępne wersje z wałkiem, przelotowe oraz półprzelotowe pozwalają na dostosowanie się do każdej aplikacji. Dostępna rozdzielczość to 8192 kroki na obrót oraz 65 536 obrotów, co daje całkowitą rozdzielczość 29 bitów. Możemy wyróżnić dwa typy absolutnych enkoderów bezpieczeństwa, magnetyczne oraz optyczne. Wersja optyczna powinna być stosowana w bardziej precyzyjnych układach, natomiast wersja magnetyczna to budżetowa opcja, jednak jej cechą jest większa odporność mechaniczna oraz zwiększone IP.

Stosując CD_582, możemy wykorzystać zaimplementowane funkcje bezpieczeństwa: SDI, SS1, SS2, SOS, SLS, SSR, SSM, SLP, SCA, co znacznie ułatwia integrację oraz skraca jej czas. Dodatkowo nie jesteśmy zmuszeni wykonywać skomplikowanych obliczeń współczynników MTTFd, standard SIL3 nam to gwarantuje.

PODWÓJNA KONTROLA NA JEDNYM WALE

Redundancja polega na zastosowaniu dwóch niezależnych systemów pomiarowych w jednej obudowie, można powiedzieć, że są to dwa enkodery połączone jednym wałem. Dodatkowo wał enkodera musi być zabezpieczony klinem względem wału maszyny. Dozwolone jest połączenie za pomocą sprzęgła lub wpuszczony wał.

KOMUNIKACJA I TECHNOLOGIA

Nowoczesne sieci przemysłowe stały się standardem do komunikacji w automatyce. Nasze enkodery bezpieczeństwa komunikują się, wykorzystując PROFINET z protokołem Profisafe, Profibus, CIPsafety Ethernet/IP, Powerlink, EtherCAT. Dzięki wykorzystaniu protokołu bezpieczeństwa w komunikacji dane przesyłane do sterownika są w specjalny sposób chronione oraz sprawdzane przez sumy kontrolne. Enkodery zostały zaprojektowane w architekturze kategorii czwartej, co oznacza, że aktualny system składający się z dwóch urządzeń można zastąpić jednym CD_582. Konfiguracja urządzenia jest prosta i odbywa się przez dowolną sieć przemysłową, zmiana parametrów jest łatwa, a kontrola sumy CRC przez zewnętrzny program zapobiega przypadkowym zmianom. W urządzenie wbudowana jest cyfrowa przekładnia, która pomaga dostosować rozdzielczość do wymagań. Czas odświeżania wynosi 1 ms dla kanału niezabezpieczonego oraz <3 ms dla kanału bezpiecznego. Ważną funkcją jest również ITR – Isochronous Real Rime. Do enkodera mogą być podłączone 4 różne sterowniki poprzez protokół bezpieczny oraz szary. Dodatkowo możemy wyposażyć urządzenie w dodatkowy kanał inkrementalny lub SSI niezabezpieczony do podłączenia np. z falownikiem.

SPECJALNE WYKONANIE

Funkcjonalność bezpieczeństwa jest również potrzebna w ciężkich warunkach. Wychodząc naprzeciw takim wymaganiom, przygotowano specjalne wersje: do stref wybuchowych ATEX, również offshore – ADV88, odporne na uszkodzenia mechaniczne CDV115, wykonanie w stali nierdzewnej dla przemysłu offshore.

PODWÓJNE ENKODERY BEZ CERTYFIKATU

Nie w każdej aplikacji istotny jest sam certyfikat, lecz równie ważne bezpieczeństwo. W takich sytuacjach możemy zastosować enkodery redundantne, których współczynnik niezawodności jest również bardzo wysoki. Przykładowym rozwiązaniem są enkodery CRV582 z interfejsem CAN, bardzo popularne w dźwigach mobilnych.

Stoltronic
www.stoltronic.pl