Proste i ekonomicznie uzasadnione rozwiązanie firmy Bihl+Wiedemann 

Technologia bezpieczeństwa pasywnego jako przystępna alternatywa.

Zasadniczo warunki poprawnego zabezpieczenia maszyn i urządzeń mogą być spełnione na wiele sposobów, ale technologia bezpieczeństwa pasywnego staje się coraz ważniejsza i coraz bardziej pożądana, szczególnie w przypadku systemów sieciowych. Wynika to głownie z możliwości uzyskania znacznych oszczędności kosztowych oraz znacznie mniejszą złożoność samego systemu, w porównaniu do rozwiązań konkurencyjnych.

Co jest takie wyjątkowe w bezpieczeństwie pasywnym?

Co odróżnia technologię bezpieczeństwa pasywnego od klasycznych rozwiązań sieciowych w zakresie realizacji funkcji bezpieczeństwa funkcjonalnego? W klasycznych systemach dla każdego elementu wykonawczego wymagane jest bezpieczne wyjście. Niewątpliwą zaletą jest fakt, że wszystkie napędy można w sposób bezpieczny wyłączać indywidualnie. Jednakże taki poziom elastyczności (jednostkowe odłączanie kolejnych napędów) nie jest zawsze wymagany. Bardzo często konieczne jest jednoczesne wyłączenie pewnej grupy napędów ustawczych. Właśnie w takich przypadkach technologia bezpieczeństwa pasywnego staje się dobrą i korzystną ekonomicznie alternatywą. Łatwo sobie wyobrazić, że koszt rozwiązania, w którym każdy napęd jest wyłączany indywidualnie, będzie bardzo wysoki, niejednokrotnie eliminując pewne systemy sieciowe z pola możliwych rozwiązań. W przypadku technologii bezpieczeńtwa pasywnego, wszystkie wyjścia mogą być wyłączane, jak i sterowane, bez konieczności korzystania z indywidualnej funkcji zabezpieczającej. Ponadto, jeśli takie rozwiązanie jest wymagane, całe grupy napędów mogą być bezpiecznie rozłączane w wykorzystaniem tylko jednego wyjścia bezpiecznego – wystarczy odłączyć napięcie zasilające dla wszystkich napędów w danej grupie urządzeń. 

Dlaczego AS-Interface jest idealnym rozwiązaniem przy technologii bezpieczeństwa pasywnego?

Aby zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa pasywnego konieczne jest zapewnienie, że dany napęd nie zostanie zasilony zewnętrznie, w momencie kiedy zasilanie główne jest wyłączone. W najlepszym przypadku, często wymaganym przez założenia projektowe, zasilanie napędów ustawczych jest galwanicznie odseparowane od zasilania systemu komunikacyjnego i zasilania czujników. 

Taka zasada zasilania była od zawsze podstawą systemów AS-Interface – szczególnie w modułach napędowych, jakie znajdą Państwo w ofercie firmy Bihl+Wiedemann. W takim inteligentnym systemie okablowania, przewody profilowe są odseparowane od siebie, jako systemowy ciąg przewodowy, w montażowych częściach modułów podrzędnych, przy czym żółty przewód ASi transmituje dane oraz zasilanie, natomiast czarny przewód profilowy jest odpowiedzialny za dostarczenie zasilania pomocniczego. Korzystając z tak zaprojektowanego systemu można uzyskać rozwiązanie spełniające wymagania do kategorii bezpieczeństwa SIL3 lub PLe. 

Dzięki inteligentnemu systemowi okablowania, jakim charakteryzuje się technologia ASi, możliwe jest utrzymanie zasilania i komunikacji w sieci ASi, przy selektywnym wyłączaniu kolejnych modułów peryferyjnych z wykorzystaniem linii zasialania pomocniczego AUX. Oznacza to, że żadnen z uczestników wymiany danych nie traci możliwości komunikacyjnych, co ma często miejsce w systemach opartych na rozwiązaniu typu Ethernet. Jednocześnie nie ma żadnych nieprzewidzianych skutków wywołania takiej funkcji bezpieczeństwa dla innych części systemu. Z wykorzystaniem magistrali ASi moduły dodatkowo wykrywają i zgłaszają, że napięcie pomocnicze AUX zostało odłączone. Informacje te są zazwyczaj wykorzystywane jako dane diagnostyczne przekazywane do nadrzędnego systemu sterowania. 

W przypadku wyłączenia zasilania głównego, komunikacja, jak i zasilanie systemu ASi i czujników, są utrzymywane z wykorzystaniem głównej magistrali (żółtego przewodu ASi). W takiej samej sytuacji, w systemie konwencjonalnym opartym na rozwiązaniu typu Ethernet (dolny rysunek powyżej) następuje utrata zdolności komunikacyjnych modułów.

W praktyce często wykorzystuje się kilka linii zasilania pomocniczego AUX, uzyskując dzięki temu możliwość wyłączania poszczególnych segmentów linii napędowych, a nie całego systemu. W przypadku sytuacji niebezpiecznej, tylko określona grupa napędów/urządzeń wykonawczych zostanie wyłączona, poprzez odłączenie od zasilania określonego przewodu AUX (wszystkie tak wyłączone moduły pozostają w stanie umożliwiającym komunikację w ASi). Nieistotne z punktu widzenia bezpieczeństwa elementy zostają w dalszym ciągu w pełni zasilone przez inną, odseparowaną linię zasilania pomocniczego. Tym samym wszystkie dane z czujników są zawsze dostępne dla systemu sterowania. 

Jak doskonale wiadomo, system ASi dostarcza zasilanie również główną magistralą komunikacyjną (żółtym przewodem ASi). Oznacza to, że w niektórych przypadkach nie ma konieczności korzystania z dodatkowej linii zasilania pomocniczego, o ile wszystkie moduły niezwiązane z bezpieczeństwem mogą być zasilane z głównej magistrali. W ofercie firmy Bihl+Wiedemann znajdziemy cały szereg produktów, które zapewniają zasilanie czujników (wejść) z żółtego przewodu, a aktuatorów (wyjść) z czarnego przewodu zasilania pomocniczego AUX. 

Jakie są opcje zastosowania bezpieczeństwa pasywnego w danej aplikacji?

Dzięki szerokiej ofercie produktowej firmy Bihl+Wiedemann można w bardzo prosty sposób zintegrować elementy bezpieczeństwa pasywnego w bieżącym systemie sterownia – i to w różnych klasach szczelności IP. Dzięki modułom IP20 można w sposób kosztowo zoptymalizowany zastosować pasywne styki bezpieczeństwa w szafach sterowniczych. Ponadto możliwe jest wyłączenie lini zasilania pomocniczego AUX w sposób lokalny, poprzez skorzystanie z modułów polowych o podwyższonym stopniu ochrony (IP67). Pozwala to na znaczne zmniejszenie nakładów finansowych związanych z samym okablowaniem. Należy również pamiętać, że sieć ASi może być w sposób bezproblemowy zintegrowana z powszechnie stosowanymi nadrzędnymi systemami automatyki przemysłowej. 

Zalety systemu bezpieczeństwa pasywnego opartego na komponentach Bihl+Wiedemann

---

Bezpieczeństwo do SIL3/PLe Żółty przewód ASi wykorzystywany jest zarówno do przesyłu danych jaki i zasilania, natomiast przewód czarny jest przewodem zasilania pomocniczego. Taki rozdział zapewnia, że wszystkie podłączone napędy, czy też urządzenia wykonawcze nie będą pod napięciem po wyłączeniu zasilania pomocniczego AUX. Poziom bezpieczeństwa SIL3/PLe jest łatwo osiągalny. W przypadku standardowego (konwencjonalnego) podłączenia, wykorzystującego 4-żyłowy przewód łączeniowy, taki poziom bezpieczeństwa można osiągnąć tylko dużym nakładem pracy i kosztów.

---

Oszczędność kosztów związanych ze sprzętem W konwencjonalnych rozwiązaniach bezpieczeństwa wymagane jest z reguły osobne, indywidualne wyjście bezpieczne dla każdego napędu. W przypadku bezpieczeństwa pasywnego możliwe jest zastosowanie znacznie tańszego, standardowego wyjścia sterującego, a do odłączenia całej grupy napędów tylko jednego wyjścia bezpieczeństwa.

---

Zawsze dostępne systemy czujników Żółty przewód ASi przesyła sygnały sterujące oraz zasila wejścia modułów podrzędnych prądem o wartości do 8A. Oznacza to, że nawet po wyłączeniu zasilania pomocniczego, system czujników danej aplikacji pozostaje w dalszym ciągu dostępny i dostarcza aktualnych informacji do nadrzędnego systemu sterowania.

---

Wydajne zasilanie Czarny przewód zasialania pomocniczego może dostarczyć do 16 lub 20A, w zależności od przekroju jego żyły. Oznacza to znacznie więcej dostępnej mocy niż ma to miejsce w rozwiązaniach opartych na przewodach okrągłych z wtykami M12. To z kolei oznacza znacznie mniejszy koszt zasilania przypadający na metr przewodu. Będzie to rozwiązaniem idealnym np. dla IO-Link (więcej informacji znajdą Państwo  TUTAJ) czy też dla napędów stosowanych w standardowych systemach transportu.

---

Potencjał oszczędności dzięki bezpieczeństwu pasywnemu

Zastosowanie bezpieczeństwa biernego opartego na produktach B+W zapewnia znaczne oszczędności, wynikające m.in. z mniejszej ilości, koniecznych do zastosowania, wyjść bezpieczeństwa. Dodatkowym czynnikiem ekonomicznym są oczywiście wszystkie zalety samego systemu ASi oraz korzyści jakie z nich wynikają. Dzięki zastosowaniu profilowych przewodów, w połączeniu z unikalna metodą montażu (piercing), poziom oszczędności sięga nawet 68%. Wynika to głównie z braku konieczności przygotowania złącz i przewodów oraz z prostoty i szybkości samego montażu. Więcej informacji o tych oszczędnościach znajdą Państwo w tym artykule: “Przewód ASi – pewny, bezpieczny i niesamowicie szybki sposób łączenia”.

Koniecznie sprawdź wymagania techniczne!  Bezpieczeństwo pasywne można zapewnić tylko wówczas, kiedy spełnione są następujące wymagania techniczne:   Wyłączenie bezpieczne musi być realizowane zgodnie z wymaganiami Dyrektywy Maszynowej 2006/42/EC oraz norm bezpieczeństwa jak EN ISO 13849-1 lub EN 62061.   Należy zawsze zapewnić galwaniczną izolację biernie przełączanych potencjałów bezpieczeństwa i innych potencjałów sieciowych/zasilania. Tam gdzie jest to niemożliwe należy zastosować rozwiązania zapewniające niemożność wystąpienia błędu (odpowiednie kładzenie przewodów bezpieczeństwa, izolacja ochronna pasywnych urządzeń bezpieczeństwa, itp.).    W odniesieniu do konkretnych rozwiązań AS-Interface oznacza to, że najprostszym sposobem zastosowania rozwiązania opartego na bezpieczeństwie pasywnym jest skorzystanie z modułów ASi, w których ta zgodność jest jasno określona w karcie katalogowej. Ponadto, wszystkie moduły korzystające z zasilania AUX i ASi powinny być zasilane oddzielnie, z różnych źródeł, poprzez żółty i czarny przewód profilowy.    Zasilanie przez przewód z wtykiem M12 Prowadzenie pasywnie bezpiecznych potencjałów zasilania pomocniczego AUX, jak i innych potencjałów, w standardowych przewodach okrągłych nie jest zazwyczaj rozwiązaniem przeznaczonym dla funkcji bezpieczeństwa pasywnego. Dotyczy to również sieci ASi, a więc zasilania AUX oraz ASi w jednym przewodzie z gniazdem M12. Wynika to z faktu niemożności wykluczenia powstania obwodu krzyżowego miedzy magistralą ASi a pasywnie bezpiecznym zasilaniem AUX.  W zależności od samej aplikacji można jednak dokładnie skontrolować czy taka przyczyna błędu systemu zawsze prowadzi do stanu niebezpiecznego, poprzez dokładną analizę bezpieczeństwa danego odcinka przewodowego. W takich okolicznościach bezpieczeństwo pasywne będzie w dalszym ciągu zachowane – pomimo istnienia zasilania ASi i wyłączonego zasilania pomocniczego AUX we wspólnym okrągłym przewodzie.   Stosowanie modułów bezpieczeństwa niepasywnych.  Pojedynczy moduł, niespełniający złożeń koncepcji bezpieczeństwa pasywnego a będący zasilony przez przewód AUX realizujący tę funkcję, uniemożliwia zatwierdzenie całej struktury jako pasywnie bezpieczniej. Wynika to z faktu, że każdy z modułów musi być traktowany jako całościowy system. Dlatego też wszystkie zastosowane moduły muszą być kwalifikowane pod kątem bezpieczeństwa pasywnego.

---

---

PYTANIA I ODPOWIEDZI

---