Aktuální vydání

celé číslo

12

2022

Automatizace výrobních, montážních a balicích strojů a linek

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Modulární bezpečnostní relé pro bezporuchové instalace ve strojírenství

Využívání bezpečnostních programovatelných automatů PLC je v několika posledních letech na vzestupu. Bezpečnostní funkce ovládání a řízení je však nutné programovat speciálním softwarem. Konfigurace a nastavení proto někdy bývají komplikované a zdlouhavé. Ve strojírenství se jako alternativa nabízí koncept modulárního bezpečnostního relé, které je snadno a bezpečně rozšiřitelné a nevyžaduje programování.
 
Dnes jsou stroje zpravidla vybaveny několika bezpečnostními prvky, mezi něž patří např. klasické nouzové vypínače, dveřní kontakty nebo světelné závory či laserové snímače, jimiž je možné hlídat určitou oblast strojů. Každý snímač je obvykle hlídán jedním bezpečnostním relé. To znamená, že k relé, které je nainstalováno v ovládací skříni, je výhradně přiřazena příslušná bezpečnostní funkce. U strojů, popř. zařízení s velkým množstvím různých bezpečnostních funkcí může počet bezpečnostních spínačů dosáhnout relativně vysokého počtu. To klade velké požadavky na dostupný prostor v ovládací skříni.
 
Aby se bezpečnostní obvod nedostal do kritického stavu, je třeba zvolit řešení, které zajistí spolehlivou, bezporuchovou a automatickou funkci kontaktů. Takovým řešením je modulární bezpečnostní relé PSR-TBUS od společnosti Phoenix Contact (obr. 1).
 

Koncepce bezchybného propojení

Koncept PSR-TBUS se opírá o připojovací díl, který se nasadí na montážní lištu ve spínací skříni. Bezpečnostní relé se pak mechanicky připojí s použitím otvoru na zadní straně reléového tělesa k připojovacímu dílu PSR-TBUS. Připojovací díly lze bez spojení seřadit vedle sebe a vytvořit mezi relé mechanický kontaktní můstek. Při realizaci v praxi se navíc připojovací díl pouze usadí na lištu a připevní se hlavní relé. Následně se hlavní relé podle daného případu použití rozšíří o další kontakty a jednotky. Bezpečnostní signály tedy nejsou připojeny externě pomocí rozšiřujících kontaktů, ale jednoduše společným zasunutím relé. Díky tomu je významně zkrácena doba instalace a nastavení bezpečnostních obvodů na stroji. Podle typu a počtu nutných spínacích obvodů činí úspora času ve srovnání s tradiční technikou až 50 %.
 

Univerzální modul master

Větší počet paralelních bezpečnostních funkcí se realizuje podle konceptu master-slave (obr. 2). Hlavní relé PSR-SDC4 je kompaktní univerzální spínací jednotka šířky pouze 22,5 mm, která umožňuje hlídat nejrůznější signály bezpečnostního snímače. K němu patří jednokanálový spínací obvod určený pro hlídání nouzových vypínačů nebo signálů z jiných částí stroje. Vzhledem ke své konstrukci a integrovaným vlastnostem je univerzální bezpečnostní relé PSR-SDC4 vhodné pro bezpečnostní použití až do kategorie 4 podle normy EN 954-1 nebo PL e podle normy ISO 13849-1.
 
Pro výrobce strojů je často důležité, aby mohly být např. funkce ochranných dveří hlídány centrálním bezpečnostním relé, které poskytne dodatečné diagnostické informace o poloze dveří. Snadné řešení s rozsáhlými diagnostickými možnostmi (obr. 3) poskytuje hlavní relé PSR-SDC4 doplněné bezpečnou řídicí jednotkou snímačů a ovladačů (SACB – Sensor Actuator Control Box). Jednotka SACB žluté barvy je vodotěsná a je vybavena přípojkami M12 až pro čtyři magnetické snímače s kombinacemi kontaktů NO/NC (Normally Open/Normally Closed). Signály jsou interně rozpojeny a jednotlivé větve signálu připojeny ke snímačům (kontakt NO k NO a kontakt NC k NC). Jednotka poskytuje výstupní signál 24 V DC, který ukazuje polohu spínače a který je možné vyhodnotit pomocí PLC nebo jiného řídicího systému stroje.
 

Modulární rozšíření

Jsou-li pro bezpečnostní použití vyžadovány více než dva spínací kontakty, připojí se přes připojovací díly PSR-TBUS k hlavnímu relé jedna nebo více rozšiřujících jednotek. Vlastní připojovací díl PSR-TBUS má pět integrovaných kontaktů, jejichž prostřednictvím si jednotlivé jednotky vyměňují signály. K tomu patří napájecí napětí (A1 a A2), zapojené bezpečnostní napětí a také smyčka zpětného hlášení rozšiřujících jednotek.
 
Díky připojovacímu dílu PSR-TBUS jsou významně omezeny náklady na nastavení daného řešení a snižuje se i počet zdrojů chyb. Další přednost propojení pomocí PSR-TBUS spočívá v tom, že není obsazen spínací kontakt v hlavním modulu, čímž je ve srovnání s tradiční technikou dosaženo větší pružnosti. Omezení externí kabeláže mimo jiné zjednodušuje schéma zapojení zařízení, a snižuje tak náklady na dokumentaci a zkracuje celkovou dobu realizace projektu.
 

Nabídka rozšiřujících funkcí

Pro rozšíření bezpečnostních funkcí jsou k dispozici dva typy rozšiřujících modulů. Pouzdro obou jednotek má stejně jako pouzdro hlavní jednotky šířku pouhých 22,5 m. Každá jednotka je opatřena čtyřmi redundantními kontakty NO a jedním kontaktem NC. Zatímco rozšiřující modul PSR-URM disponuje běžnými kontakty, modul PSR-URD je vybaven kontakty s časovým zpožděním, které je možné nastavit potenciometrem až na 30 s. Aby nemohl nikdo manipulovat s relé, je potenciometr zakryt nálepkou, čímž je zachována integrita bezpečnostní funkce.
 

Dvojité připojení tažnou pružinou

V řadě produktů modulárních relé je možné si zvolit provedení se zásuvnými šroubovými přípojkami nebo zásuvnými přípojkami s tažnou pružinou. Dvojité připojení tažnou pružinou je vhodné zejména k propojení vodičů o průřezu do 1,5 mm2. Pružné vodiče s koncovou objímkou nebo tuhé vodiče je možné připojit přímo, bez použití nářadí (obr. 4). Propojení může být rozpojeno tak, že se shora tlačí šroubovákem, dokud není vodič odejmut nebo nahrazen jiným vodičem. Takto je možné bez problémů upravit propojení. Zásuvkové přípojky jsou mimo jiné od výrobce kódovány malými plastovými zástrčkami, které zabraňují chybnému zasunutí do nesprávné patice. Tím je zajištěna snadná a bezporuchová instalace, jakož i rychlá výměna jednotek při servisních úkonech.
 

Shrnutí

Koncept modulárního bezpečnostního relé PSR je hospodárnou alternativou k programovatelným bezpečnostním PLC. Kompaktní konstrukce bezpečnostního relé šetří cenné místo jak ve skladu, tak v rozváděči. Připojovací díly PSR-TBUS nahrazují externí kabely, což zjednodušuje schémata zapojení a zkracuje realizaci projektů. Pro případ, že je nutné jednotku vyměnit, je stále po ruce správný modul, který lze rychle a bezpečně instalovat. Hlavní výhodou však je, že spolehlivý systém spojení prostřednictvím připojovacích dílů PSR-TBUS zajišťuje kompletní smyčku zpětného hlášení. To je záruka toho, že nedojde k omezení bezpečnostní funkce.
 
Simon Davis, Phoenix Contact Electronics, Bad Pyrmont, SRN,
Ing. Tomáš Port, Phoenix Contact Česká republika
 
Obr. 1. Bezpečnostní relé PSR-TBUS se propojují automaticky modulárními připojovacími díly, takže signály jsou spolehlivě předávány mezi jednotkami
Obr. 2. Různé signály bezpečnostního snímače jsou hlídány kompaktním a univerzálním hlavním relé a popř. také rozšiřujícími moduly
Obr. 3. Společně s jednotkou SACB může hlavní bezpečnostní relé PSR-SDC4 zároveň sledovat až čtyři kódované magnetické dveřní kontakty
Obr. 4. Zásuvné dvojité přípojky s tažnou pružinou zjednodušují propojení a předcházejí instalačním chybám