Moduły bezpieczeństwa w przetwornicach częstotliwości Danfoss VLT AutomationDrive FC 300
| TechnikaPowszechność stosowania przetwornic częstotliw ości spowodowała konieczność określenia nowych definicji funkcji bezpiecznego wyłączenia napędu regulowanego przetwornicą częstotliwości. W artykule przygotowanym przez firmę Schulz Infoprod, która od wielu lat współpracuje z firmą Danfoss jako jej jako autoryzowany dystrybutor, przedstawiono aktualne dyrektywy dotyczące wymogów bezpieczeństwa dla napędów o regulowanej prędkości oraz rozwiązania jakie oferuje w tym obszarze Danfoss.
Rys. 1. Moduł bezpieczeństwa MCB 150 w strukturze przetwornicy częstotliwości FC300
Dyrektywa Unii Europejskiej EN IEC618000- część 5-2 dotycząca wymogów bezpieczeństwa dla napędów o regulowanej prędkości obrotowej definiuje wymogi konstrukcyjne dla obecnie wykonywanych układów napędowych. Wymogi dotyczące elektronicznych, programowalnych systemów bezpieczeństwa maszyn określają normy EN IEC61508 i EN IEC 62021.
W świetle tych dyrektyw producenci układów napędowych są zobowiązani do dostarczenia informacji dotyczących kategorii i poziomu bezpieczeństwa Performance Level dla poszczególnych elementów systemu napędowego. Firma Danfoss dla spełnienia wymogów dyrektywy poszerzyła swoją ofertę modułów opcji wyposażenia przetwornic częstotliwości serii FC 300 o moduły bezpieczeństwa MCB 140 i MCB 150. Wstawienie jednego z tych modułów rozszerza funkcjonalność bezpiecznego wyłączenia napędu o zdefiniowane w normie funkcje:
- Safe Torque Off (STO) - bezpieczne zatrzymanie napędu przez wyłączenie momentu na wyjściu falownika,
- Safe Stop 1 (SS1) - bezpieczne zatrzymanie według rampy i następnie wyłączenie momentu na wyjścia falownika,
- SMS (Safe Maximum Speed) - zabezpiecza maszynę i operatora przed nadmiernym wzrostem prędkości,
- SLS (Safely Limited Speed) - aktywowana przez odpowiednie wejście cyfrowe, nie pozwala na przekroczenie wybranej bezpiecznej prędkości maszyny,
- SSM (Safe Speed Monitor) - zabezpiecza przed zejściem z obrotami poniżej wybranej bezpiecznej prędkości.
Rys. 2. Graficzne przedstawienie funkcji bezpieczeństwa zdefiniowanych w oparciu na normie IEC61800-5-2
Technologia bezpieczeństwa zapewnia ciągłą kontrolę sygnałów wejściowych i wyjściowych modułu elektroniki safety i ma na celu bezpieczne i pewne wyłączenie danego układu napędowego w przypadku wystąpienia warunków stanowiących zagrożenie dla bezpieczeństwa obsługi, a także w przypadku usterki samego modułu. Jedną z najczęściej stosowanych funkcji w układach z falownikiem jest Safe Torque Off, czyli funkcja zapewniająca zatrzymanie napędu przez wyłączenie momentu na wyjściu falownika.
Wbudowane w moduł safety falownika funkcje bezpieczeństwa eliminują potrzebę specjalnego programowania zewnętrznego sterownika bezpieczeństwa w układzie napędowym maszyny.
Zastosowanie modułu MC 150 zapewnia poniższą funkcjonalność:
- aktywuje funkcję bezpiecznego stopu napędu przez swoje wejścia cyfrowe
- kontroluje sekwencję bezpiecznego ruchu napędu (bezpieczne zatrzymanie lub bezpieczna prędkość)
- wysyła status funkcji bezpieczeństwa do nadrzędnego systemu magistralą fieldbus (jeśli jest używana)
- aktywuje wybraną reakcję falownika na wyłączenie awaryjne (STO, SS1, SLS, itd.).
Rys. 3. Dwie koncepcje budowy układu bezpieczeństwa z falownikiem
W połączeniu z blokadami otwarcia drzwi, barierami bezpieczeństwa, urządzeniami monitorowania obrotów MCB150 stanowi autonomiczny system bezpiecznego wyłączenia napędu.
W tabeli opisano korzyści, jakie dają nowe funkcje bezpieczeństwa zintegrowane w module safety falownika.
Moduł bezpieczeństwa MCB 150 ma certyfikaty: SIL 1, 2 wg EN 62061, EN 61508 (cz. 1, 2, 3), Performance Level (PL 'd') wg EN IEC ISO 13849 kategoria 3. Moduł MCB 15x dostępny jest w 2 wersjach: MCB150 (współpracuje z dekoderem TTL: 5V) oraz MCB 151 (współpracuje z dekoderami HTL: 24V).
|
Firma Danfoss należy do liderów branży napędowej. Od lat nazwa VLT określa przetwornice częstotliwości i softstarty o najlepszych parametrach technicznych, najwyższej niezawodności i funkcjonalności. Napędy VLT pracują w aplikacjach na całym świecie, a Danfoss oferuje najbardziej rozległą sieć doświadczonych specjalistów i partnerów z zakresu techniki napędowej. Szczegółowe informacje dotyczące przetwornic częstotliwości VLT można znaleźć na stronach internetowych: www.danfoss.pl/vlt |
Uzupełnieniem oferty jest moduł bezpieczeństwa MCB 140, który rozszerza funkcjonalność Safe Torque Off (STO) o bezpieczny pomiar czasu rampy wyłączenia (SS1, Safe Stop 1). Posiada także: funkcje SMS (Safe Maximum Speed) i SLS (Safely Limited Speed) oraz SSM (Safe Speed Monitor), 6 wejść bezpiecznych (3×2 kanały redundantne), 3 wyjścia bezpieczne (1 × 2-kanałowe, 1× 1 kanał), 2 wyjścia impulsowe i 2 wejścia czujników indukcyjnych PNP. Zgodnie z kategoriami bezpieczeństwa ISO 13849 zapewnia kategorię 4 , poziom PL e.
Istotną zaletą zastosowania modułu safety w falowniku jest eliminacja zewnętrznych styczników, przekaźnika bezpieczeństwa oraz uproszczone okablowanie i oprogramowanie systemu bezpieczeństwa maszyny (rys. 3). Ma to istotne znaczenie w przypadku dużych systemów z wieloma napędami regulowanymi.
Do modułów MCB 150/140 można podłączyć indukcyjne czujniki obrotów, enkodery TTL, HTL, co pozwala na bezpieczne monitorowanie obrotów przez falownik oraz na eliminację zewnętrznych modułów kontrolnych układu napędowego.
Po wstawieniu modułu safety do falownika można go zaprogramować z panelu LCP lub użyć programu Danfoss MCT 10, który prowadzi wizualnie użytkownika przez kolejne etapy konfiguracji systemu bezpieczeństwa. Program umożliwia również wygenerowanie pliku raportu, który może być elementem dokumentacji systemu bezpieczeństwa maszyny.
Zachęcamy projektantów i służby utrzymania ruchu do stosowania nowych modułów bezpieczeństwa w układach napędowych z falownikami, gdzie pewność wyłączenia czy osiągnięcie określonego stanu maszyny są krytyczne.
Danfoss
www.danfoss.pl
