Norma funkčnej bezpečnosti IEC 61508 značne uľahčila život výrobcom strojov, ako aj koncovým používateľom. Výsledkom boli bezpečnejšie, inteligentnejšie, menšie, jednoduchšie a výkonnejšie stroje.
Bezpečnosť strojov sa od 90. rokov výrazne vyvinula, pričom vydanie normy funkčnej bezpečnosti IEC 61508 v roku 1998 znamenalo pre výrobcov strojov a koncových používateľov prelomový bod. Vďaka štandardizovanej bezpečnostnej koncepcii môžu dodávatelia zariadení a výrobcovia strojov vzbudiť u svojich zákazníkov dôveru, že ich bezpečnostné systémy boli prísne testované a preverené a používatelia už nemusia tráviť čas a zdroje analýzou rizika zlyhania stroja alebo systému.
Zavedenie funkčnej bezpečnosti a súvisiacich noriem tiež (takmer) oslobodilo výrobcov strojov od úlohy bezpečnostného projektovania, ako aj od potreby nákupu, inštalácie a pripojenia bánk hardvéru – ako sú bezpečnostné stykače, relé, spínače, IO. a ovládače bŕzd – ako aj vyčerpávajúci proces hodnotenia bezpečnosti strojov a schvaľovacích procesov.
Predtým sa bezpečná prevádzka stroja dosahovala pomocou relé, ktoré prerušili napájanie, ak bola porušená bezpečnostná podmienka – napríklad operátor vstúpil do uzavretého priestoru alebo rozbil svetelnú závoru. Funkčná bezpečnosť nahradila hardvér a nákladný schvaľovací proces softvérom. Výsledkom je nielen skutočne „funkčná“ bezpečnosť, ale aj zvýšená prevádzková doba, lepšia produktivita a znížená šrotovnosť pre koncových používateľov.
Na rozdiel od tradičných bezpečnostných systémov založených na hardvéri sa funkčná bezpečnosť spolieha na komponenty s hodnotením bezpečnosti. Hlavný rozdiel je v tom, že namiesto použitia množstva bezpečnostných komponentov je možné mnohé z nich integrovať napríklad do servopohonu. Konečným cieľom je nahradiť väčšinu bezpečnostného hardvéru softvérom, akým je Failsafe over EtherCat (FSoE). Stále je potrebný určitý hardvér – ako sú bezpečnostné brzdy, IO a kódovače – na ovládanie prevádzkových parametrov zariadenia.
Namiesto okamžitého zníženia výkonu na os, ak dôjde k porušeniu bezpečnostného parametra, funkčné bezpečnostné systémy obmedzujú pohyb osi. To umožňuje systému zvládnuť poruchu pri zachovaní preddefinovanej úrovne bezpečnosti a informovať používateľa prostredníctvom autodiagnostiky a automatických upozornení.
Monitorujte a reagujte
Bezpečnostné funkcie pohonu pokrývajú širokú škálu úloh, od bezpečného zastavenia pohonu až po monitorovanie parametrov pohybu, ako sú rýchlosť, poloha alebo krútiaci moment. Medzi bezpečnostné funkcie integrované do niektorých servopohonov patria:
Bezpečné vypnutie krútiaceho momentu (STO). Tým sa odoberá napájanie motora. Hriadeľ pokračuje vo voľnobehu bez použitia krútiaceho momentu, kým kinetická energia nedôjde. Pohon zostáva pod napätím pre rýchlejší reštart. STO je možné aktivovať buď dvomi hardvérovými signálmi alebo komunikáciou FSoE.
Bezpečné zastavenie 1 (SS1). Aktívne brzdenie privedie hriadeľ do rýchleho, kontrolovaného zastavenia, takže sa os prestane otáčať. V tomto bode sa vyvolá STO. SS1 sa používa tam, kde by pohyb osi mohol ohroziť ľudí alebo zariadenia.
Bezpečné zastavenie prevádzky (SOS). Pohon drží motor pri nulových otáčkach bez odstránenia krútiaceho momentu. Zariadenie sa môže okamžite reštartovať bez resetovania.
Servopohony Elmo Platinum obsahujú komplexné bezpečnostné funkcie a zároveň znižujú počet potrebných bezpečnostných komponentov, ako aj spotrebu energie, zložitosť a náklady na stroj.
Bezpečné zastavenie 2 (SS2). Riadené brzdenie privedie zariadenie s vysokou kinetickou energiou k riadenému zastaveniu, v ktorom sa spustí SOS. Používa sa, keď by dodatočný pohyb mohol byť nebezpečný pre ľudí, produkty alebo zariadenia.
Bezpečné ovládanie bŕzd (SBC). To poskytuje bezpečné ovládanie externej vypínacej brzdy a všeobecne sa používa na vertikálnych osiach. Ak zlyhá redundantný brzdový systém, disk zvyčajne vyvolá SOS.
Bezpečne obmedzená rýchlosť (SLS). Tým sa nastaví maximálna rýchlosť. Ak chyba spôsobí, že systém prekročí prahovú hodnotu, pohon uvedie os do bezpečného stavu.
Bezpečne obmedzený krútiaci moment (SLT). To obmedzuje krútiaci moment motora obmedzením prúdu dodávaného meničom.
Bezpečne obmedzená pozícia (SLP). Toto obmedzuje obálku, v rámci ktorej sa môže náklad pohybovať monitorovaním jeho polohy prostredníctvom spätnej väzby kódovača. Ak to hlási, že náklad prekročil povolenú obálku, zastaví sa pomocou SS1/STO alebo SS2/SOS. Rýchla odozva týchto funkcií minimalizuje bezpečnostnú rezervu okolo zariadenia.
Bezpečný vstup/výstup. Pre servopohony so Safe I/O (ako je séria Elmo Platinum) sú podporované dva typy digitálnych bezpečných vstupov – digitálny vstup s výstupom testovacích impulzov pre diagnostiku a digitálny vstup s OSSD (zariadenie na prepínanie výstupných signálov) pre svetelné závory, svetlo závesy a pod. Bezpečný brzdný výstup je na SIL3. Logika bezpečného vstupu je podobná riadeniu FSoE a logika bezpečného výstupu je podobná stavu FSoE.