Przekaźnikowe moduły bezpieczeństwa są coraz szerzej stosowane jako element systemów zabezpieczenia maszyn i urządzeń przemysłowych oraz obsługujących je osób. Umożliwiają skuteczny monitoring i nadzór takich rozwiązań jak kurtyna bezpieczeństwa, przyciski zatrzymania awaryjnego (e-stop), drzwi i różnego rodzaju magnetyczne wyłączniki. W ofercie hurtowni Polimet są to m.in. oparte na technologii mikroprocesorowej urządzenia firmy Schneider Electric z serii Preventa XPS Universal. Szeroka gama dostępnych wersji umożliwia precyzyjny dobór modułu do obsługi wybranych funkcji bezpieczeństwa.
Rola systemów bezpieczeństwa
Na samym początku należy zaznaczyć, że termin przekaźnik bezpieczeństwa jest pewnym uogólnieniem, gdyż tak naprawdę jest to zazwyczaj kilka różnych modułów połączonych w jeden. skondensowany układ bezpieczeństwa. Zadaniem takiego systemu jest stałe monitorowanie sytuacji pod kątem bezpieczeństwa operatora maszyny lub osób trzecich (np. innych pracowników zakładu) oraz sprowadzenie maszyny do stanu bezpiecznego w przypadku zaistnienia zagrożenia. Jest to funkcja bardzo odpowiedzialna, dlatego też cały układ bezpieczeństwa i jego komponenty muszą być elementami o sprawdzonej niezawodności, potwierdzonej certyfikatami zgodności z normami bezpieczeństwa maszynowego. Obejmują one m.in. takie aspekty jak: niezależna logika i działanie, zakres monitorowania oraz redundancja układu – podwojenie kluczowych elementów systemu, aby element rezerwowy mógł natychmiast przejąć zadania elementu uszkodzonego, bez konieczności wstrzymywania procesu produkcyjnego.
Przekaźnik bezpieczeństwa – zasada działania
Typowa konstrukcja przekaźnika bezpieczeństwa wykorzystuje kombinację 3 styczników w celu zwiększenia redundancji i niezawodności układu. Za przełączanie odpowiadają dwa przekaźniki K1 oraz K2 ze stykami sterowanymi potencjałem dodatnim. Są one wzbudzane przez jeden z dwóch obwodów wejściowych S11/S12 i S21/S22. O zadziałaniu tych obwodów decyduje nie tylko sygnał podany na ich zaciski, ale również tzw. sygnał Start. Między jego zaciskami Y1 i Y2 istnieje obwód monitorujący, który sprawdza położenia aktuatorów oraz pozwala na włączanie lub wyłączanie ich za pośrednictwem styków bezpieczeństwa.
Źródło: Schneider Electric
Po uruchomieniu zasilania układ wykonuje serię autotestów, w pierwszej kolejności sprawdzając urządzenia wejściowe a następnie wyjściowe. Po stwierdzeniu zamknięcia obwodów (stan bezpieczny) przekaźnik bezpieczeństwa oczekuje na sygnał aktywacji urządzeń wyjściowych. Wraz z ich uruchomieniem inicjowane są również wybrane funkcje bezpieczeństwa.
Typowe funkcje bezpieczeństwa
Wielość i zróżnicowanie wykorzystywanych w zakładach produkcyjnych aplikacji oznacza, że różne są też ich potrzeby ochronne. Przekłada się to bezpośrednio na konieczność indywidualnego dobru i konfiguracji wykorzystywanych systemów bezpieczeństwa. Wśród najczęściej spotykanych można jednak wyróżnić:
- Obwody zatrzymania awaryjnego z wyłącznikiem typu e-stop, umożliwiającego operatorowi wstrzymanie pracy urządzenia w jak najkrótszym czasie;
- Kontrola dostępu do stref niebezpiecznych za pomocą takich rozwiązań jak świetlna kurtyna bezpieczeństwa, różnego typu zamki magnetyczne, rygle i skanery;
- Nadzór i ograniczanie prędkości z wykorzystaniem czujników monitorujących napięcie na zaciskach silników elektrycznych lub przycisków spowalniających ruch maszyny;
- Definiowanie stref bezpieczeństwa za pośrednictwem skanerów śledzących ruch elementów maszyny lub ramienia robota przemysłowego.
Dzięki kompaktowej budowie i niezawodności we wszystkich tych zadaniach można z powodzeniem wykorzystywać przekaźnikowe moduły bezpieczeństwa skonfigurowane w odpowiedni system. Mogą to być zarówno urządzenie jedno-, jak i wielofunkcyjne, mogące monitorować wybrane cele bezpieczeństwa.
Programowalny przekaźnik bezpieczeństwa
W przypadku rozbudowanych aplikacji o dużym stopniu skomplikowania tradycyjne moduły bezpieczeństwa mogą okazać się niewystarczające lub zbyt uciążliwe w montażu i eksploatacji. Rozwiązaniem problemu okazuje się wtedy wdrożenie programowalnych przekaźników bezpieczeństwa, zwanych też sterownikami bezpieczeństwa. Zbudowane są one z dwóch modułów (wejściowego i wyjściowego) oraz jednostki centralnej w której dane pozyskane z modułów przetwarzane są za pomocą specjalnego algorytmu a następnie przesyłane do podłączonych urządzeń wykonawczych.
Program sterujący sterujący można w szerokim zakresie konfigurować do aktualnych potrzeb, bez konieczności przebudowy urządzeń peryferyjnych – odbywa się to z poziomu zintegrowanego wyświetlacza LCD lub zdalnie, za pośrednictwem dedykowanej aplikacji komputerowej. Programowalne sterowniki bezpieczeństwa nie są ograniczone wykorzystaniem osobnych przekaźników dla każdego urządzenia, jak to zazwyczaj ma miejsce w standardowych rozwiązaniach. Jedno takie urządzenie może zastąpić nawet kilkanaście modułów, łącząc w sobie zarówno funkcje bezpieczeństwa, jak i sterowania.
Przykładem takiego rozwiązania są sterowniki bezpieczeństwa serii XPSM firmy Schneider Electric.