Safety Basic Monitor: bezpečnostní řídicí jednotka, která roste podle požadavků zařízení

Jednotka Safety Basic Monitor od firmy Bihl+Wiedemann, programovatelná kompaktní bezpečnostní řídicí jednotka s elektronickými výstupy, nahrazuje mechanická bezpečnostní relé v jednoduchých, malých úlohách. Zároveň však nabízí mnohem více: jako zařízení v síti ASi Safety může prostřednictvím rozhraní Safe Link nejen zpracovávat značný počet bezpečnostních signálů a realizovat speciální bezpečnostní funkce, ale také bezpečně řídit a monitorovat velké množství distribuovaných účastnických zařízení – namontovaných buď v pevných instalacích, nebo na mobilních strojích.

Základními charakteristikami kabeláže AS-Interface ve verzi ASi Safety jsou jednoduchá a nákladově efektivní implementace funkční bezpečnosti bez ohledu na použitou řídicí jednotku nebo sběrnicový systém, flexibilita a škálovatelnost. V sortimentu společnosti Bihl+Wiedemann jsou zařízení pro ASi-5 i ASi-3. Mnoho uživatelů např. začíná se základní jednotkou Safe Basic Monitor a zpočátku používá pouze její konfigurovatelné funkce bezpečnostního relé.

Jestliže zařízení a požadavky rostou, může růst i bezpečnostní řídicí jednotka – až do plného rozsahu s až 31 připojenými bezpečnostními moduly. Mohou to být jednoduché bezpečnostní vstupní a výstupní moduly, stejně jako specializované moduly pro sledování bezpečné rychlosti, polohy nebo hodnot analogových vstupů, ale i pro úlohy mutingu při řízení toku materiálu. Jednotka Safe Basic Monitor může být potom použita např. jako hlavní stanice pro distribuované bezpečnostní úlohy v modulárních strojích nebo flotile autonomních vozíků.

Ať už je to jednoduché, nebo složité – tuto kompaktní bezpečnostní řídicí jednotku a celkové bezpečnostní řešení lze pohodlně konfigurovat, parametrizovat a testovat pomocí softwaru ASIMON360 PC od společnosti Bihl+Wiedemann.

Malá, konfigurovatelná a cenově úsporná jednotka Safety Basic Monitor

Kompaktní bezpečnostní řídicí jednotka Safety Basic Monitor od firmy Bihl+Wiedemann má instalační šířku jen 22,5 mm, a proto je ideální pro prostorově úspornou montáž na lištu DIN v rozváděčích (obr. 1). Kromě dvou elektronických bezpečnostních výstupů má až čtyři bezpečnostní dvoukanálové vstupy nebo až osm digitálních vstupů/výstupů (v závislosti na konfiguraci). Součástí jsou také základní funkce bezpečného sledování pohybu: bezpečnostní dvoukanálové monitorování klidového stavu až do SIL 2/PL d, stejně jako sledování bezpečné rychlosti pro dvě nebo čtyři osy, které splňuje SIL 1/PL c pro jeden kanál nebo SIL 3/PL e pro dva kanály. Jednotka Safety Basic Monitor je vybavena mnoha dalšími funkcemi, např. pro připojení světelných záclon, dvouručních spínačů nebo dveřních zámků. Je to cenově úsporné řešení pro ne příliš rozsáhlé úlohy – zejména proto, že taková bezpečnostní zařízení lze rychle zapojit pomocí dvoužilového profilového kabelu a prořezávacích svorek, přičemž je zajištěna ochrana proti přepólování. Jako konfigurační a diagnostické rozhraní má jednotka Safety Basic Monitor volitelně rozhraní Ethernet TCP/IP, nebo USB.

ASi Safety přináší další funkce

Při použití společně s integrovanou funkcí ASi Master a ASi Safety Monitor může jednotka Safety Basic Monitor zpracovávat až 31 bezpečnostních signálů připojených prostřednictvím rozšiřitelných bezpečnostních vstupů a výstupů. Monitorovací funkce podporované snímačem polohy a rychlosti, které jsou k dispozici již v samostatné verzi jednotky, bez rozšíření ASi Safety, jsou doplněny dalšími speciálními funkcemi integrovanými do systému ASi Safety. Tato kompaktní bezpečnostní řídicí jednotka tak může přímo přijímat a zpracovávat signály ze speciálních bezpečnostních monitorů rychlosti určených pro snímače polohy, které mají dodatečné bezpečnostní funkce.

To zní složitě, ale v praxi to jednoduše znamená, že se uživatel neomezuje pouze na zastavení nebo zpomalení na bezpečnou rychlost – nyní může také sledovat rozsahy bezpečných rychlostí, bezpečný směr, bezpečnou polohu a rozsahy poloh, koncové polohy nebo bezpečné brzdné rampy. Rovněž mohou být spolehlivě detekovány poruchy, jako jsou prokluz ložiska, nevyváženost nebo prasknutí hřídele. S funkcí ASi Master a s integrovaným bezpečnostním monitorem lze Safety Basic Monitor použít i pro bezpečný přenos a zpracování analogových hodnot, jako je např. sledování bezpečných teplot, tlaku nebo polohy.

Zmíněnou kompaktní bezpečnostní řídicí jednotku je též možné kombinovat se systémem ASi Safety pro implementaci funkcí potřebných pro manipulaci s materiálem, jako je muting – dočasné obejití světelné závory iniciované snímači toku materiálu, nebo gating – automatické okamžité vyřazení bezkontaktního ochranného zařízení bez senzorů.

Integrované rozhraní Safe Link pro bezpečné připojení přes Ethernet

Dalším způsobem, jak rozšířit rozsah úloh, kde se Safety Basic Monitor uplatní, je kombinace jednotky Safety Basic Monitor, která však sama má pouze rozhraní Modbus TCP pro diagnostické účely, s dalšími bezpečnostními řídicími jednotkami. Těmito bezpečnostními řídicími jednotkami mohou být také jednotky Safety Basic Monitor, ale rovněž brány sběrnice ASi-5/ASi-3 Safety od společnosti Bihl+Wiedemann, které umožňují sběr bezpečnostních signálů a provozních dat a jejich odesílání do PLC prostřednictvím zvolené provozní sběrnice. Existují též verze pro bezpečnostní sběrnicové systémy s funkcemi FSoE master a CIP Safety Originator, které lze použít k přímé parametrizaci a řízení bezpečnostních pohonů.

Jak však jednotky propojit? Řešení se jmenuje Safe Link (obr. 2). Safety Basic Monitor a všechny bezpečnostní komunikační brány ASi Safety od firmy Bihl+Wiedemann po­užívají k zajištění bezpečné vazby právě diagnostické rozhraní Ethernet – bez jakýchkoliv dalších nákladů nebo instalace hardwaru, jako je bezpečnostní PLC.

Pomocí rozhraní Safe Link mohou být propojeny bezpečnostní sítě např. různých subsystémů nebo autonomních vozíků – i při použití různých řídicích jednotek. To staví systém Safe Link do popředí, protože v automatizaci strojní i procesní výroby roste počet komplexních, rozsáhlých zařízení – a s nimi přichází otázka, jak efektivně navzájem propojit jednotlivé bezpečnostní sítě. Výměna informací může probíhat jak přímo prostřednictvím Ethernetu, tak i bezdrátově, např. prostřednictvím sítí 5G nebo IWLAN. Bez ohledu na velikost projektu lze subsystémy propojené Safe Link kombinovat do většího celkového systému. Vzájemně je možné propojit až 31 jednotek Safety Basic Monitor nebo komunikačních bran s integrovaným bezpečnostním monitorem, a to bez kompromisů v oblasti výkonu a bez nutnosti instalace dalšího hardwaru. V maximální konfiguraci s až 62 bezpečnostními I/O na jednu bránu lze připojit téměř 2 000 bezpečnostních signálů, což pro většinu úloh v praxi bohatě stačí.

Safe Link splňuje bezpečnostní požadavky až do SIL 3/PL e. Komplexní zařízení mohou být nejprve konstruována jako jednotlivé segmenty stroje nezávislé na sobě, které jsou poté vybaveny jednotkami Safety Basic Monitor nebo bezpečnostními komunikačními bránami ASi-5/ASi-3, otestovány a schváleny. Moduly mohou být později spojeny s pomocí Safe Link a uvedeny do provozu jako ucelený systém. Jakmile je systém spuštěn, je možné realizovat komunikaci unicast, tj. mezi zařízením a centrálním správcem, stejně jako broadcast, v níž kaž­dé zařízení komunikuje se všemi ostatními zařízeními.

Shrnutí

Bezpečný, fyzicky kompaktní, ale s velkým rozsahem funkcí a mnoha možnostmi – Safety Basic Monitor umožňuje cenově výhodně realizovat bezpečnostní systém malých strojů a zařízení. Ovšem v kombinaci s rozšířenými funkcemi ASi Safety a Safe Link nabízí všechny možnosti pro spolehlivé řešení bezpečnostních požadavků i ve složitých a rozsáhlých systémech.

[Bihl+Wiedemann: Compact Safety Controller With Growth Potential. Digital magazine AS-Interface Master News, 3/2023.]

Petr Bartošík

ASi Safety

Koncepce Safety at Work na sběrnici AS-Interface (zkráceně ASi Safety) umožňuje bezproblémovou integraci bezpečnostních komponent, tj. bezpečnostních snímačů a akčních členů a také bezpečnostních monitorů, do téměř jakéhokoliv běžně používaného automatizačního systému. Ve srovnání s konvenčními bezpečnostními řešeními je výhodou ASi Safety schopnost posílat bezpečnostní i standardní signály stejným kabelem. To eliminuje redundantní infrastrukturu i náklady spojené se složitým paralelním zapojením náchylným k chybám.

Bezpečnostní komponenty ASi lze používat stejně jako jakýkoliv jiný standardní uzel na jakémkoliv místě sítě ASi v kombinaci se standardními komponentami ASi bez jakýchkoliv omezení. Jednotka ASi Master zachází s bezpečnostními komponentami stejně jako s jakýmkoliv jiným běžným uzlem ASi. Bezpečnostní snímače, bezpečnostní akční členy a bezpečnostní monitory spolupracují ve svém speciálním komunikačním prostředí.

Koncepce ASi Safety at Work je schválená pro stroje a zařízení s bezpečnostními požadavky až SIL 3 podle EN 61508 nebo PL e podle EN ISO 13849-1:2006.

Obr. 1. Safety Basic Monitor: programovatelná kompaktní bezpečnostní řídicí jednotka s elektronickými výstupy jako alternativa k mechanickým bezpečnostním relé

Obr. 2. Bezpečnostní sítě ASi jakékoliv generace mohou být propojeny pomocí rozhraní Safe Link

Obr. 3. Bezdrátová výměna dat s pomocí Safe Link