Автоматика безопасной остановки машины
Функции безопасной остановки машины по стандарту EN 60204-1: категории STO (Safe Torque Off), SS1 (Safe Stop 1), SS2 (Safe Stop 2). Реализуются Safety PLC и частотными преобразователями с интегрированной функциональной безопасностью. Основа функциональной безопасности промышленного оборудования.
Безопасная остановка машины — ключевая функция безопасности, определённая стандартом EN 60204-1 «Безопасность машин. Электрооборудование машин». Классифицируется по категориям в зависимости от того, как останавливается двигатель.
Три категории остановки
Category 0 — немедленное отключение питания
Простейшая и самая старая. Контактор или автомат разрывает питание двигателя, тот останавливается «на выбеге» (вращается до естественного останова инерцией). Применяется для маломощных и неинерционных приводов.
Category 1 — управляемая остановка + отключение
Привод тормозит динамически (генераторным режимом) с заданной скоростью замедления. После остановки — отключение питания. Снижает нагрузку на механику, безопаснее для операторов.
Category 2 — управляемая остановка без отключения
Привод останавливается, но силовая часть остаётся под напряжением. Применяется редко, в основном для оборудования с быстрым повторным запуском.
Функции безопасности (Safe Motion)
Современные частотные преобразователи с функциональной безопасностью (Siemens Sinamics G120, ABB ACS880, Danfoss VLT) поддерживают функции:
STO (Safe Torque Off)
Безопасное отключение момента. Силовые ключи транзисторов инвертора блокируются двумя независимыми цепями (двухканальная логика). Двигатель не создаёт крутящий момент, останавливается на выбеге. Соответствует Category 0.
SS1 (Safe Stop 1)
Контролируемая остановка с временным ограничением. Привод тормозит, после заданного времени (или достижения нулевой скорости) активируется STO. Соответствует Category 1.
SS2 (Safe Stop 2)
Контролируемая остановка без STO (двигатель остаётся под напряжением, но контролируется).
SLS (Safely Limited Speed)
Безопасное ограничение скорости — например, при работе оператора рядом с машиной привод не превышает 10 м/мин вместо рабочих 100 м/мин.
SOS (Safe Operating Stop)
Безопасный технологический останов — привод не вращается, но может быть мгновенно запущен.
SDI (Safe Direction)
Безопасное направление — исключает движение в опасную сторону (например, конвейер только вперёд во время обслуживания).
SCA (Safe Cam)
Безопасный «кулачковый выключатель» — срабатывание на определённых положениях.
Реализация
- Safety PLC — Siemens S7-1500F, Pilz PNOZmulti, B&R Mapp Safety
- Безопасный частотный преобразователь — Siemens Sinamics G120F, ABB ACS880-U, Danfoss VLT FC302 Safety
- Двухканальные цепи — все критичные сигналы передаются двумя независимыми путями с взаимной проверкой
- Коммуникация PROFIsafe / Safety over EtherCAT — передача функций безопасности по промышленной шине с криптографическим контролем
Уровни безопасности
Функции безопасности сертифицируются по уровням:
- PL (Performance Level) по EN ISO 13849-1 — PLa (низший) до PLe (высший)
- SIL (Safety Integrity Level) по IEC 61508 / IEC 62061 — SIL 1 до SIL 4
- Типовые требования промышленности: PL d / SIL 2 для стандартных машин, PL e / SIL 3 для роботов и опасных процессов
РУБИКОН изготавливает шкафы с функциями STO/SS1/SLS с сертификацией до SIL 3.
Частые вопросы
Чем STO отличается от обычной остановки по кнопке «Стоп»?
Обычная кнопка «Стоп» — одноканальная (один провод), в случае её «залипания» или обрыва нет остановки. STO — двухканальная: два независимых пути отключения силовых транзисторов инвертора с взаимной проверкой. Если один канал откажет — второй сработает. Соответствует требованиям функциональной безопасности PL d / SIL 2.Нужна ли сертификация шкафа с функцией STO?
Сам шкаф сертифицируется по ТР ТС 004/2011 (низковольтное оборудование) и ТР ТС 020/2011 (ЭМС). Функция STO как таковая — отдельная оценка функциональной безопасности по EN ISO 13849-1 (сертификация TÜV или аналога). Для машин, относящихся к особо опасным (роботы, прессы, станки), сертификация обязательна. Для простых — рекомендована.
Источники
- EN 60204-1 — Безопасность машин. Электрооборудование машин — CEN
- EN ISO 13849-1 — Безопасность машин. Элементы системы управления, связанные с безопасностью — ISO