De functionele veiligheidsnorm IEC 61508 heeft het leven van machinebouwers en eindgebruikers veel eenvoudiger gemaakt. Het resultaat is veiliger, slimmer, kleiner, eenvoudiger en beter presterende machines.
Machineveiligheid is sinds de jaren negentig aanzienlijk geëvolueerd, waarbij de introductie van de functionele veiligheidsnorm IEC 61508 in 1998 een keerpunt markeerde voor machinebouwers en eindgebruikers. Met een gestandaardiseerd veiligheidsconcept konden leveranciers van apparatuur en machinebouwers hun klanten het vertrouwen wekken dat hun veiligheidssystemen grondig waren getest en doorgelicht, en dat gebruikers niet langer tijd en middelen hoefden te besteden aan het analyseren van het risico van een machine- of systeemstoring.
De introductie van functionele veiligheid en de bijbehorende normen heeft machinebouwers ook (bijna) bevrijd van de taak van het veiligheidsontwerp, evenals van de noodzaak om hardwarebanken aan te schaffen, te installeren en aan te sluiten – zoals veiligheidsschakelaars, relais, schakelaars en IO’s. en remcontrollers – evenals het vermoeiende proces van machineveiligheidsbeoordelingen en goedkeuringsprocessen.
Voorheen werd een veilige machinebediening bereikt met behulp van relais die de stroom onderbraken als een veiligheidsvoorwaarde werd geschonden, bijvoorbeeld als een operator een behuizing betreedt of een lichtgordijn doorbreekt. Functionele veiligheid heeft hardware en het kostbare goedkeuringsproces vervangen door software. Het resultaat is niet alleen een echte "functionele" veiligheid, maar ook een hogere uptime, een betere productiviteit en minder uitval voor eindgebruikers.
In tegenstelling tot traditionele, op hardware gebaseerde veiligheidssystemen, is functionele veiligheid afhankelijk van op veiligheid beoordeelde componenten. Het belangrijkste verschil is dat in plaats van veel veiligheidscomponenten te gebruiken, een groot deel ervan bijvoorbeeld in een servoaandrijving kan worden geïntegreerd. Het uiteindelijke doel is om het grootste deel van de veiligheidshardware te vervangen door software zoals Failsafe over EtherCat (FSoE). Er is nog steeds bepaalde hardware nodig – zoals veiligheidsremmen, IO en encoders – om de bedrijfsparameters van de apparatuur te regelen.
In plaats van de stroom naar een as onmiddellijk af te sluiten als een veiligheidsparameter wordt overtreden, beperken functionele veiligheidssystemen de beweging van de as. Hierdoor kan het systeem een storing afhandelen terwijl het een vooraf gedefinieerd veiligheidsniveau handhaaft en de gebruiker informeert via zelfdiagnose en geautomatiseerde waarschuwingen.
Observeer en reageer
Op de aandrijving gebaseerde veiligheidsfuncties bestrijken een breed scala aan taken, van het veilig stoppen van de aandrijving tot het bewaken van bewegingsparameters zoals snelheid, positie of koppel. Veiligheidsfuncties die in sommige servoaandrijvingen zijn geïntegreerd, zijn onder meer:
Safe Torque Off (STO). Hierdoor wordt de stroom naar de motor verwijderd. De as blijft vrijlopen zonder enig koppel uit te oefenen totdat de kinetische energie afneemt. De schijf blijft bekrachtigd voor een snellere herstart. STO kan worden geactiveerd door twee hardwaresignalen of door FSoE-communicatie.
Veilige stop 1 (SS1). Actief remmen brengt de as snel en gecontroleerd tot stilstand, zodat de as stopt met draaien. Op dit punt wordt STO aangeroepen. SS1 wordt gebruikt waar de beweging van een as mensen of apparatuur in gevaar kan brengen.
Veilige bedrijfsstop (SOS). De aandrijving houdt de motor op nul toeren zonder koppel te verwijderen. Apparatuur kan onmiddellijk opnieuw opstarten zonder reset.
De Platinum-servoaandrijvingen van Elmo bevatten uitgebreide veiligheidsfuncties en verminderen tegelijkertijd het aantal benodigde veiligheidscomponenten, evenals het stroomverbruik, de complexiteit en de machinekosten.
Veilige stop 2 (SS2). Gecontroleerd remmen brengt apparatuur met hoge kinetische energie gecontroleerd tot stilstand, waarna SOS wordt geactiveerd. Het wordt gebruikt wanneer extra beweging gevaarlijk kan zijn voor mensen, producten of apparatuur.
Veilige remcontrole (SBC). Dit zorgt voor een veilige bediening van een externe uitschakelrem en wordt doorgaans gebruikt op verticale assen. Als een redundant remsysteem uitvalt, roept de aandrijving doorgaans SOS op.
Veilig beperkte snelheid (SLS). Hiermee wordt een maximale snelheid ingesteld. Als door een fout het systeem een drempelwaarde overschrijdt, brengt de aandrijving de as in een veilige toestand.
Veilig beperkt koppel (SLT). Dit beperkt het motorkoppel door de door de frequentieregelaar geleverde stroom te beperken.
Veilig beperkte positie (SLP). Dit beperkt het bereik waarbinnen een belasting kan bewegen door zijn positie te bewaken via encoderfeedback. Als dit meldt dat de lading het toegestane bereik heeft overschreden, wordt deze gestopt met behulp van SS1/STO of SS2/SOS. De snelle reactie van deze functies minimaliseert de veiligheidsmarge rond de apparatuur.
Veilige invoer/uitvoer. Voor servoaandrijvingen met Safe I/O (zoals Elmo's Platinum-serie) worden twee soorten digitale veilige ingangen ondersteund: digitale ingang met testpulsuitgang voor diagnose, en digitale ingang met OSSD (output signal switch device) voor fotocellen, licht gordijnen enzovoort. De veilige remuitgang is SIL3. Veilige invoerlogica is vergelijkbaar met FSoE-besturing, en veilige uitvoerlogica is vergelijkbaar met de FSoE-status.