Niezawodne systemy bezpieczeństwa z przekaźnikami Guardmaster

Istotnym elementem projektowania systemów automatyki stosowanych w maszynach jest stawianie bezpieczeństwa operatorów oraz maszyn na pierwszym miejscu. Istnieje wiele sposobów, by spełnić wymogi norm zharmonizowanych z Dyrektywą Maszynową. Jednym z nich jest stosowanie przekaźników bezpieczeństwa GSR. W niniejszym artykule wyjaśniamy:

• jaką rolę odgrywa przekaźnik bezpieczeństwa,
• dlaczego warto wybrać przekaźnik bezpieczeństwa zamiast zwykłego,
• jakie funkcje oferują przekaźniki GSR firmy Rockwell Automation,
• kiedy sięgnąć po prosty przekaźnik, a kiedy po rozwiązanie programowalne,
• jakie certyfikaty mają przekaźniki GSR,
• jak ich stosowanie upraszcza projektowanie układów bezpiecznych.

JAKA JEST ROLA PRZEKAŹNIKA BEZPIECZEŃSTWA?

Przekaźniki bezpieczeństwa serii Guardmaster Safety Relays (GSR) od Rockwell Automation to elementy, które analizują stan sygnałów pochodzących z urządzeń ochronnych i decydują o możliwości pracy maszyny.
Urządzenia wysyłające sygnał to np.:

• przyciski awaryjnego zatrzymania (E-STOP),
• kurtyny świetlne,
• zamki i rygle do drzwi/osłon,
• skanery obszaru,
• maty bezpieczeństwa,
• wyłączniki krańcowe,
• czujniki bezkontaktowe.

Przekaźnik bezpieczeństwa pełni funkcję bramki decydującej o tym, czy można zezwolić na pracę maszyny, czy też należy sprowadzić ją do stanu bezpiecznego lub wymusić bezpieczne zatrzymanie. Co istotne, dzięki dwukanałowej architekturze przekaźniki bezpieczeństwa pozwalają stosunkowo łatwo implementować architektury zgodne z rygorystyczną normą EN ISO 13849-1. Ułatwia to dostosowanie układu do PLr (Performance Level required) wymaganego dla danej aplikacji.

DLACZEGO WYBRAĆ PRZEKAŹNIK BEZPIECZEŃSTWA ZAMIAST ZWYKŁEGO?

Zasadniczo nie znajdziemy w dyrektywach informacji, że projektując układ bezpieczeństwa w konkretnej architekturze (mowa tu o kategorii bezpieczeństwa np. B, 1, 2, 3, 4 wg EN ISO 13849-1), należy korzystać z przekaźników bezpieczeństwa. Ich użycie przynosi jednak istotne korzyści:

• uproszczenie projektu – projektant nie musi budować skomplikowanych układów redundancji i diagnostyki; układ jest gotowy „z pudełka”;
• ułatwienie montażu – elektryk wykonuje mniej połączeń i szybciej uruchamia układ;
• szybsza walidacja – osoby weryfikujące poprawność systemu mogą wykorzystać gotowe dane (np. PL – Performance Level w dokumentacji przekaźnika) w takich narzędziach, jak SISTEMA;
• gwarancja jakości – przekaźniki bezpieczeństwa mają wbudowane mechanizmy testowania własnych wyjść, redundancję kanałów, monitorowanie zwarć oraz czasowe nadzorowanie sygnałów.

Krótko mówiąc: choć zwykły przekaźnik teoretycznie mógłby spełnić podobną funkcję, wymagałoby to bardzo złożonego i drogiego projektu.

Kiedy wybrać prosty przekaźnik, a kiedy programowalny?

FUNKCJE PRZEKAŹNIKÓW GSR

Rodzina przekaźników GSR obejmuje modele:

• SI (Single Input) – monitorowanie pojedynczego dwukanałowego wejścia bezpieczeństwa;
• DI (Dual Input) – monitorowanie dwóch dwukanałowych wejść. Logikę AND/OR ustawia się za pomocą pokrętła umieszczonego na froncie obudowy. Możliwe jest kaskadowanie przekaźników dzięki SWS – Single Wire Safety. Na wyjściach mamy do dyspozycji dwa bezpotencjałowe zestyki przekaźnikowe;
• DIS – taki jak wersja DI, ale z wyjściami półprzewodnikowymi PNP;
• CI – podobny do SI. Wyposażony w jedno dwukanałowe wejście i trzy bezpotencjałowe wyjścia przekaźnikowe.
  Dodatkowe moduły:
• GLT (Guardlocking Timer) – monitorowanie ryglowania; możliwość sterowania odblokowaniem po upłynięciu zadanego czasu;
• GLP (Guardlocking Prox) – monitorowanie prędkości za pomocą czujników zbliżeniowych i sterowanie ryglem;
• EM – moduł rozszerzeń z wyjściami bezpieczeństwa. To nie jest przekaźnik, ale służy do rozszerzania wyjść z wyżej wymienionych przekaźników;
• EMD – moduł z wyjściami opóźniającymi w czasie (ON delay, OFF delay, Jog), stosowany np. do sterowania sekwencyjnego zatrzymania.

KLUCZOWE ZALETY GSR

Przekaźniki zapewniają:

• diagnostykę zwarć między kanałami;
• komunikację Single Wire Safety (SWS) – pozwala ona kaskadować przekaźniki i budować systemy bezpieczeństwa w układach rozproszonych bez utraty PL;
• prostą konfigurację: logika ustawiana jest jednym pokrętłem z certyfikatem TÜV;
• łatwą obsługę takich urządzeń, jak E-STOP, kurtyny OSSD, maty, zamki, krańcówki itp.

Rekomendacja: w typowych aplikacjach maszynowych (OEM, retrofit, małe maszyny) przekaźnik GSR stanowi optymalny wybór. W dużych systemach i złożonych liniach warto sięgnąć po sterownik bezpieczeństwa.

JAK PRZEKAŹNIK GSR UŁATWIA PROJEKTOWANIE UKŁADÓW BEZPIECZNYCH?

• Pozwala w prosty sposób osiągnąć wymagany PLr zgodny z analizą ryzyka, wykorzystując diagram z EN ISO 13849-1. Dzięki dwukanałowej architekturze możliwe jest projektowanie układów aż do PL e.
• Eliminuje konieczność projektowania redundancji na poziomie sprzętu (hardware).
• Obliczenia w SISTEMA są szybsze i prostsze – producent podaje gotowe parametry PFHd i MTTFd.
• Moduły GSR z funkcją SWS umożliwiają budowę rozproszonych systemów bez potrzeby stosowania zaawansowanych sterowników.
• Gotowe funkcje czasowe eliminują konieczność stosowania zewnętrznych timerów (np. w aplikacjach zamków drzwiowych z opóźnieniem).

Zapraszamy do kontaktu z firmą Elmark Automatyka – nasz ekspert pomoże wybrać odpowiednie rozwiązania.

Damian Radomski
Producent: Rockwell Automation – Allen Bradley
rockwell@elmark.com.pl

Źródło: Elmark Automatyka