Cílem funkční bezpečnosti je snížit ohrožení člověka, poškození majetku a životního prostředí v souvislosti s provozem strojních zařízení na minimální úroveň, na přípustné (přijatelné) riziko. Efektivita a produktivita by přitom neměly být omezeny. Bezpečnostní relé Sirius 3SK1 a modulární bezpečnostní systém Sirius 3SK2 nebo 3RK3 zajistí výrobcům strojů a provozovatelům strojních zařízení hospodárné a efektivní řešení.
Jsou konstruovány v souladu s „bezpečnostními normami pro elektrická zařízení strojů“ IEC 62061 a ISO 13849-1, které jsou v České republice harmonizovány jako ČSN EN 62061 a ČSN EN ISO 13849-1. Přístroje jsou součástí průmyslové bezpečnostní platformy Sirius Safety Integrated společnosti Siemens, s.r.o.
Příčiny ohrožení a tím pádem i technická opatření, která vedou k snížení rizik, mohou být velmi různorodé. Proto rozlišujeme různé druhy bezpečnosti. Mluvíme-li o bezpečnosti, máme na mysli ochranu např. před úrazem elektrickým proudem, před teplem, ohněm, nebo před nebezpečným zářením. Funkční bezpečnost je tedy pouze část celkové bezpečnosti, na níž závisí správná funkce bezpečnostních částí strojního zařízení. Závady, jejichž příčinou je selhání správné funkce, musí být detekovány dříve, než nastane ohrožení osob, majetku nebo životného prostředí.
Bezpečnostní relé 3SK1
Při realizaci bezpečnostních funkcí jednoduchých strojních zařízení nebo menších automatizovaných technologických procesů vystačíte s bezpečnostními relé typové řady 3SK1, kterým byl věnován článek v Elektroprůmyslu č. 7 v roce 2014. Uvedení do provozu je mimořádně jednoduché, hospodárné a bezpečnostní systém strojního zařízení je připraven na plánované rozšíření nebo úpravy stroje v budoucnosti. Maximální konfigurace bezpečnostních relé je až deset elektronických, popř. elektromechanických 1kanálových senzorů, tedy přístrojů snímajících požadavek na bezpečnostní funkci, přitom lze využít až dvacet bezpečnostních výstupů. Nastavení bezpečnostních parametrů se provede z části zapojením, z části DIP přepínači na čelních panelech základního a rozšiřovacích modulů. Programové vybavení není v tomto případě nutné.
Potřebujete-li kromě bezpečnostní řídicí funkce nouzové zastavení snímané elektromechanickým spínačem, např. hřibovým tlačítkem nebo lankovým polohovým spínačem, monitorovat také polohu ochranného krytu elektronickým RFID polohovým spínačem s tranzistorovým výstupem, nemusíte sáhnout po dalším základním modulu jen proto, že budou připojeny různé druhy senzorů – elektromechanický a elektronický. Výhodnější je zvolit vstupní rozšiřovací modul, který monitoruje dva 1kanálové nebo jeden 2kanálový senzor a šetří pořizovací náklady i místo v rozvaděči.
Parametrovatelné bezpečnostní relé 3SK2
K vytvoření většího počtu bezpečnostních funkcí, které musí být vzájemně provázány a k realizaci selektivního vypínání částí strojního zařízení, je výhodnější využít parametrovatelné bezpečnostní relé 3SK2. Bezpečnostní výstupy mohou totiž spínat nezávisle na sobě podle vytvořené grafické parametrizace. Zároveň je možné definovat, kterými vstupními signály (senzory) budou ovládány příslušné výstupy (akční členy). Na rozdíl od bezpečnostních relé 3SK1, u nichž lze v maximální konfiguraci získat 20 bezpečnostních výstupů, které však spínají současně. Realizace konceptu selektivního vypínání pomocí bezpečnostních relé 3SK1 je sice možná, avšak relativně komplikovaná.
V závislosti na rozsahu aplikace je možné zvolit buď centrální modul s deseti vstupy a dvěma tranzistorovými bezpečnostními výstupy, který je široký 22,5 mm, nebo centrální modul s dvaceti vstupy a čtyřmi tranzistorovými bezpečnostními výstupy široký 45 mm. Oba centrální moduly jsou umístěny v nových krytech se stejným designem jako bezpečnostní relé 3SK1 (obr. 2). Počet výstupů se dá zvětšit pomocí stejných rozšiřovacích modulů, které se používají pro bezpečnostní relé 3SK1, tím se snižuje počet provedení přístrojů, zjednodušuje jejich výběr, vedení skladového hospodářství a logistika. K propojení rozšiřovacích modulů se používají propojovací napájecí patice. Uživatel tak má k dispozici plný počet výstupů na centrálním modulu a s každým rozšiřovacím modulem zvětší počet bezpečnostních výstupů o 4. Výrobce se přitom vyvaruje chyb při zapojování a zkrátí dobu montáže.
Užší provedení centrálního modulu 3SK2 (22,5 mm) je vybaveno interní pamětí, zatímco varianta 45 mm se dodává s externím paměťovým modulem, který dovoluje případnou výměnu přístroje bez použití počítače a propojovacího kabelu. Jednoduchá diagnostika je možná na malém zobrazovači širšího přístroje. K oběma provedením se dá připojit externí display, který slouží k základní diagnostice stavů bezpečnostních obvodů strojního zařízení a k rychlé detekci závady. Výměna procesních a diagnostických dat s programovatelným automatem je možná prostřednictvím komunikačního rozhraní Profibus-DP.
Bezpečnostní vypnutí motoru
Místo výstupního rozšiřovacího modulu je možné použít bezpečnostní kompaktní spouštěč motoru 3RM1 failsafe (obr. 3). Provozní zapínání a vypínání i bezpečnostní vypnutí motoru do 7 A (3 kW, 400 V) se tak nechá řídit jedním bezpečnostním výstupem, při reverzačním spouštění dvěma výstupy. Monitorování stavu spouštěče pomocným rozpínacím zrcadlovým kontaktem (tzv. nucené vedení) jako u stykače přitom není nutné, protože spouštěče 3RM1 failsafe jsou vybaveny vlastním monitorováním stavů v souladu s požadavky na dosažení úrovně integrity SIL3 podle ČSN EN / IEC 62061, popř. s požadavky na úrovně vlastností PLe podle ČSN ISO 13849-1. Všechny spouštěče 3RM1 failsafe mohou spouštet a chránit proti přetížení motory určené do prostředí s nebezpečím výbuchu (certifikace ATEX). Realizace bezpečnostního řetězce „senzor – vyhodnocení – reakce“ se podstatně zjednoduší a je mimořádně kompaktní. V porovnání s tradičně zapojenými modulárními motorovými vývody, je zapojení s motorovými spouštěči SIRIUS 3RM1 kompaktnější, přímý i reverzační vývod je totiž široký 22,5 mm; jednodušší, protože vývod obsahuje méně přístrojů a vyžaduje méně propojování a hospodárnější, neboť se dosáhne rychlejšího propojení s nižší chybovostí. Bezpečnostní signál pro vypnutí až pěti motorových spouštěčů se přenáší propojovacími napájecími paticemi, další pětici spouštěčů je možné připojit k dalšímu z reléových nebo tranzistorových výstupů stejného základního nebo rozšiřovacího bezpečnostního modulu.
Safety ES
Parametrizační a diagnostický software Safety ES je společný pro bezpečnostní relé 3SK2 a modulární systém 3RK3. Jste-li s bezpečnostním relé 3SK2 spojeni v režimu online, načte se vaše hardwarová konfigurace, v tom případě ji nemusíte vytvářet ručně. Potom stačí umístit na pracovní plochu funkční bloky požadovaných bezpečnostních funkcí, přiřadit k nim bezpečnostní vstupy a výstupy, nastavit „bezpečnostní parametry“, případně propojit pomocí časovačů, čítačů, klopných obvodů nebo logických hradel s dalšími bezpečnostními a standardními signály stroje. Dalšími kroky jsou online testování s grafickým zvýrazněním testovaných obvodů, uzavření a schválení odladěné konfigurace, při němž je vygenerován jedinečný kontrolní kód, který se mění při každém pokusu o změnu konfigurace a je uveden v protokolu pro danou hardwarovou a softwarovou konfiguraci bezpečnostního systému. Závěrečným krokem je přechod do tzv. safety módu (režimu), v němž jsou aktivní veškeré zvolené monitorovací funkce systému. Vytvořená konfigurace je chráněna přístupovými hesly.
Aplikace
Software Safety ES obsahuje kromě funkčních bloků pro běžné bezpečnostní řídicí funkce jako např. nouzové zastavení nebo monitorování polohy ochranných krytů, také funkční bloky pro monitorování bezpečnostních podložek, bezdotykových ochranných zařízení (světelných závor nebo skenerů), přepínače režimů stroje, zamykání ochranných krytů, atd.
Jednou z typických aplikací je také dvouruční ovládání stroje. Pult dvouručního ovládání se kromě hřibového tlačítka nouzového zastavení skládá ze dvou elektromechanických tlačítek nebo dvou bezkontaktních kapacitních tlačítek (obr. 4), která jsou konstruována k ovládání stroje dotykem, obsluha tedy nemusí vynaložit tlak na stisknutí tlačítka. Obě tlačítka musí být stisknuta současně s tolerancí 0,5 s, aby došlo ke spuštění příslušné funkce strojního zařízení. Poloha obou rukou obsluhy je tak během trvání nebezpečí vázána na tlačítka. K monitorování časového souběhu 0,5 s včetně křížového spojení mezi oběma kanály slouží hardwarově parametrovatelná bezpečnostní relé 3SK1 nebo softwarově parametrovatelné modulární bezpečnostní systémy 3SK3 nebo 3RK3.
Na obrázku 5 je uvedeno blokové schéma, konkrétní příklady zapojení a nastavení parametrů včetně vyhodnocení dosažené úrovně bezpečnosti SIL 3 podle ČSN EN 62061 a PL e ČSN EN ISO 13849-1 najdete na portálu Siemens Online Support na webové stránce https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109479531.
