Funkční bezpečnost u měničů NORD

Bezpečnost obsluhy je dnes klíčovým požadavkem pro jakýkoliv stroj nebo výrobní linku. Při přerušení bezpečnostního okruhu, ať už otevřením krytu, dveří nebo stiskem nouzového tlačítka, musí být pohybující se části stroje bezpečně zastaveny tak, aby neohrozili obsluhu. Článek se věnuje funkci Bezpečný stop (STO) u pohonů s elektropohonem a měničem kmitočtu.

Bezpečnostní funkce „Bezpečné zastavení“

Při provozu zařízení je vždy v popředí bezpečnost osob, ale i rychlé zprovoznění pohonu. Po aktivaci bezpečnostního obvodu otevřením ochranného krytu nebo dveří musí být zajištěno, že žádná z rotujících částí zařízení nezpůsobí pracovní úraz. Současně je nutné, aby bylo možné uvést stroj co nejdříve do provozu, protože odstávka stroje stojí peníze. Před konstruktérem stojí pak úkol najít takové řešení, které oba požadavky splňuje. Pokud se zaměříme na pohony s měniči, pak standardně volí buď tradiční řešení se silovým odpínáním – viz obr. 1 (stykač před měničem, podpěťová cívka jističe, atd.) nebo má možnost využít funkce „Bezpečný stop“ – viz obr. 2.Obě řešení (obr. 1) shodně předpokládají použití bezpečnostního relé (v obrázku označeno „bezpečnostní spínač“), na které jsou připojeny tlačítka nouzového vypínání, koncové spínačea další bezpečnostní prvkyna stroji. V případě přerušení bezpečnostního okruhu rozpíná bezpečnostní relé výstupní kontakt (nebo někdy tranzistorový výstup). U tradičního řešení se kontaktem odpíná cívka předřazeného stykače, někdy se používá i stykač na výstupní straně měniče, jak je naznačeno v obrázku. Tím se přeruší silové napájení měniče a motor již nevytváří kroutící moment. Pohon buď volně dobíhá nebo zastavuje díky elektromagnetické brzdě. Nevýhodou řešení je nutnost použít silové stykače, dimenzované na velikost pohonu a tím i zvětšení zástavbového prostoru. Další a mnohdy podstatnější nevýhodou jeto, že přerušení silového napájení znamená delší přestávku ve výrobě –dojde k přerušení komunikace po sběrnici, pokud jsou použity měniče s polohováním tak i ke ztrátě polohy atd.

U řešení s funkcí Bezpečný stop se kontaktem odpíná signál 24 V připojený na příslušný vstup do měniče (je možné paralelní zapojení více měničů na jeden výstup). Následně dojde k vypnutí střídače měniče a na svorkách U/V/W je nulové napětí. Výhodou je absence mechanických spínacích prvků. Měniče zůstávají připojené na silové napájení a rovněž řídící karta měniče je v činnosti – tzn. běží i případná komunikace, je možné nadále odečítat např. číslo chyby z měniče atd. Měnič je zablokován a hlásí chybu E018 – aktivace bezpečnostního stopu“. Následný start stroje (linky) probíhá mnohem rychleji. U strojů, kde se předpokládá periodické přerušování bezpečnostníhookruhu z technologických důvodů (např. otvírání krytu kvůli manipulacis materiálem, přerušení optické záclony u lisu kvůli vložení polotovaru...) lze využít další vlastnosti funkce Bezpečný stop: pokud je měnič ve stavu STOP (netočí se motor), je možné přerušení signálu na vstupu měniče „Bezpečný stop“, aniž by došlo k aktivaci funkce a zablokování měniče.

Bezpečnostní kategorie

Konkrétní řešení (konstrukce) musí vždy odpovídat posouzení stroje z hlediska bezpečnosti. Konstruktér by tedy měl postupovat dle zadání v podobě konkrétní kategorie bezpečnosti. V České republice se nejvíce používá norma ČSN EN ISO 13 849, která rozlišuje kategorie 1–4 (4 je nejpřísnější) a ČSN EN 61508, která používá kategorie SIL1 až SIL3, tzv. úroveň integrity bezpečnosti (SIL3 je nejpřísnější) Měniče NORD mají certifikaci až do kategorie 4, resp. SIL3 pro bezpečnostní funkci STO.

Měnič s funkcí bezpečný stop

Funkce „Bezpečný stop“ je u měničů NORD zajištěna hardwarovou funkcí měniče. Nejedná se tedy o žádnou programovatelnou funkci, řídící karta měniče nemá na tuto funkci vliv a funkci tedy nelze ani ovlivnit nastavením parametrů. Tranzistory ve střídači (T1 až T6) jsou řízeny pulzy. Tyto pulzy jsou generovány mikrokontrolerem a drivery zesilují signál pro jednotlivé tranzistory. Pokud je tedy přerušeno napájení na těchto 6ti místech, je z velkou bezpečností zaručeno, že motor nevyvozuje žádný kroutící moment. Rovněž lze tvrdit, že tento způsob bezpečného odpojení je statisticky bezpečnější než použití stykače, kdy hrozí připečení kontaktů, mechanické zablokování stykače apod.

V rozváděči nebo decentrálně

Vše uvedené platí nejen pro rozváděčové typy měničů (NORD SK510E, SK515E) ale i pro decentrální měniče montované na motoru nebo kdekoliv mimo rozváděč (typy SK210E, SK215). Firma NORD poskytuje komplexní poradenství a pro obě řady měničů jsou k dispozici speciální doplňkové manuály na webových stránkách www.nord.com. Zde lze nalézt i další zapojení, které zde nebyly zmíněny, například bezpečné zastavení dle kategorie SS1 se zpožděním.

Ing. Rostislav Ott, NORD