隨著國內(nèi)制造產(chǎn)業(yè)的逐步升級(jí)換代，對(duì)設(shè)備安全功能的需求逐漸增多。所謂"功能安全"是指防止故障功能導(dǎo)致危險(xiǎn)情況發(fā)生的保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)員工在高度自動(dòng)化的設(shè)備附近工作時(shí)，一部或多部機(jī)器軸承受著垂直負(fù)載，操作員、產(chǎn)品和機(jī)器本身安全均取決于可靠的制動(dòng)性能。
然而，安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 13849-1不允許將制動(dòng)測(cè)試功能嵌入標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器控制中。那么，你有哪些選擇？應(yīng)該如何優(yōu)化系統(tǒng)？以盡可能用簡單和高性價(jià)比的方式達(dá)到所需的安全級(jí)別。
當(dāng)機(jī)器運(yùn)動(dòng)必須對(duì)抗重力時(shí)，你您需要解決多種操作挑戰(zhàn)，以確保產(chǎn)品、流程和人員的安全。
科爾摩根的AKD2G 伺服驅(qū)動(dòng)器提供集成SafeMotion安全功能，包括安全制動(dòng)控制 (SBC) 和安全制動(dòng)測(cè)試 (SBT)。這些安全功能獨(dú)立于機(jī)器控制器實(shí)現(xiàn)，可幫助你在保持生產(chǎn)線效率的同時(shí)符合法規(guī)。
由于內(nèi)置 SBC 和 SBT，AKD2G驅(qū)動(dòng)器特別適用于改進(jìn)包含垂直軸的機(jī)器的操作設(shè)計(jì)，同時(shí)確保符合安全標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)使用冗余雙通道安全制動(dòng)器被認(rèn)為過于復(fù)雜或過于昂貴時(shí)，結(jié)合驅(qū)動(dòng)SBC和SBT的應(yīng)用程序?qū)⒃絹碓接杏谩?/div>
單通道制動(dòng)器的挑戰(zhàn)在于沒有符合 ISO13849 安全等級(jí)的冗余和復(fù)雜計(jì)算。帶SBC和SBT的 AKD2G可提高安全性，而無需使用雙通道制動(dòng)器。
接下來我們來看看如何通過驅(qū)動(dòng)功能安全技術(shù)監(jiān)控和控制制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)：
監(jiān)控安全制動(dòng)器
對(duì)于垂直負(fù)載的一般原則是：制動(dòng)抱閘必須設(shè)計(jì)成能安全地保持最大預(yù)期負(fù)載。
根據(jù)這一原則，有兩個(gè)實(shí)施要求：
（1）制動(dòng)抱閘的尺寸足夠大，相對(duì)于最大負(fù)載，轉(zhuǎn)矩盈余為30%
（2）確保能識(shí)別未達(dá)到指定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)產(chǎn)生的故障或錯(cuò)誤
使用集成的 SBT（S700 系列和 AKD2G系列伺服驅(qū)動(dòng)器的有效安全功能）測(cè)試制動(dòng)器，可安全識(shí)別任何制動(dòng)錯(cuò)誤或故障。
同時(shí)，SBT安全功能負(fù)責(zé)對(duì)安裝在科爾摩根AKM和AKM2G系列伺服電機(jī)中的彈簧施加制動(dòng)器，并進(jìn)行定期測(cè)試。驅(qū)動(dòng)控制器中的安全技術(shù)會(huì)定期自動(dòng)檢查從應(yīng)用中獲取的所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而確保安全功能。
帶安全制動(dòng)控制 (SBC) 和集成安全制動(dòng)測(cè)試 (SBC) 功能的 AKD2G 伺服驅(qū)動(dòng)器
測(cè)試制動(dòng)轉(zhuǎn)矩
彈簧制動(dòng)器中標(biāo)稱制動(dòng)轉(zhuǎn)矩?fù)p失可能有多種根本原因，如果彈簧因材料疲勞而開裂或斷裂，彈簧制動(dòng)器就不能再達(dá)到其全部制動(dòng)力矩，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨著彈簧失效將逐漸減小，這一過程可以使用SBT進(jìn)行監(jiān)控。
由于SBT需要施加轉(zhuǎn)矩，因此將此安全測(cè)試功能集成到驅(qū)動(dòng)控制器中是唯一的選擇。
根據(jù)當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)PLC以前執(zhí)行的類似測(cè)試功能存在問題。ISO13849標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制動(dòng)器測(cè)試的參數(shù)必須安全配置。然而，由于外部安全PLC無法施加轉(zhuǎn)矩，將SBT集成到科爾摩根伺服驅(qū)動(dòng)器中是一種巧妙的解決方案，可與SBC結(jié)合達(dá)到所需的性能水平。
科爾摩根在集合SBC的持續(xù)運(yùn)行期間，將額外的安全功能提升到驅(qū)動(dòng)器級(jí)別。這可以通過WorkBench圖形用戶界面方便地進(jìn)行配置，而無需任何額外的安全技術(shù)應(yīng)用軟件。
簡化安全技術(shù)設(shè)計(jì)
由于安全運(yùn)行指導(dǎo)在邏輯上需要安全通信，因此AKD2G伺服驅(qū)動(dòng)器使用安全協(xié)議 FSoE（EtherCAT上的故障安全），使得安全技術(shù)通信可納入機(jī)器現(xiàn)有的實(shí)時(shí)通信中。SafeMotion功能無需額外接線或I/O模塊。
優(yōu)點(diǎn)包括：
● 控制柜空間節(jié)省近15%
● 減少安全組件和接線
● 成本節(jié)省高達(dá)20%
● 機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)間增加，提高系統(tǒng)可靠性和設(shè)備綜合效率 (OEE)
AKD2G伺服驅(qū)動(dòng)器SafeMotion功能，通過安全協(xié)議FSoE提供安全的實(shí)時(shí)通信。無需額外接線或I/O模塊，從而節(jié)省控制柜空間，提高設(shè)備綜合效率 (OEE)。
科爾摩根補(bǔ)充了這一簡化方法，以實(shí)現(xiàn)垂直負(fù)載基于驅(qū)動(dòng)的安全解決方案，安全降低電機(jī)制動(dòng)的功率。這是通過一個(gè)用于提升彈簧制動(dòng)器的磁性線圈實(shí)現(xiàn)的。這種方法的好處是：1、降低機(jī)器運(yùn)行期間的能耗，2、在電機(jī)輸出增加同時(shí)減少了電機(jī)內(nèi)部熱量。
實(shí)現(xiàn)更高安全等級(jí)
伺服電機(jī)中彈簧制動(dòng)器的最初任務(wù)，包括在緊急停止期間保持負(fù)載或直接控制。這些組件并非安全組件，因此沒有自己的PL或PFH值。確保驅(qū)動(dòng)控制器能夠安全地控制彈簧制動(dòng)器并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，這意味著可簡單且經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)安全等級(jí)SIL2/PLd。憑借第二個(gè)冗余制動(dòng)器，可達(dá)到SIL3/PLe的安全等級(jí)。
備注：根據(jù)設(shè)計(jì)，這些彈簧制動(dòng)器沒有自己的PL或PFH值，必須通過可靠性參數(shù)B10d計(jì)算。