№3 / 2014 Статья 6 На защите человека и оборудования: контроллеры безопасности компании Omron

В современных АСУ ТП необходимо не только защитить оборудование, но и обеспечить безопасность человека при работе на нем. Для решения этих проблем существует целый класс специализированных устройств, которые помогут решить вопрос обеспечения безопасности человека при работе с установкой. «Сердцем» системы обеспечения такой защиты являются контроллеры безопасности, одним из ведущих производителей которых является ООО «Омрон Электроникс».

Современное оборудование должно отвечать многим требованиям: скорости выполнения операций, точности, оперативности, экономичности. Не менее важным, а зачастую и основным требованием является промышленная безопасность. Это относится как к специализированным высокоточным и чувствительным технологическим процессам, как, например, изготовление подложек для интегральных микросхем, так и к таким процессам, как металлообработка в тяжелой промышленности. Сохранить целостность технологического процесса – важная задача промышленного оборудования. Однако более важным является обеспечение безопасного и эффективного труда операторов технологического оборудования предприятий промышленной отрасли.

В любом производственном процессе человеческий фактор является определяющим для комплексной безопасности. Несмотря на повышающийся уровень культуры производства, производственные травмы остаются большой проблемой. Это связано как с объективными причинами, например, опасными и требующими повышенного внимания технологическими операциями, так и с субъективными – степенью утомления операторов, их физическим и эмоциональным состоянием. Основной проблемой являются ошибочные действия оператора при выполнении подготовительных и заключительных операций, а зачастую и пренебрежение правилами техники безопасности.

Для предотвращения несчастных случаев на производстве уже первые модели станков для металлообработки оснащались простейшими механическими защитными устройствами – заградительными клетями и рукоотводами, предотвращающими травмы оператора. В дальнейшем защитные устройства совершенствовались, приобретали новые функции. Развитие релейной автоматики позволило разработать ряд устройств защитного отключения, которые экстренно останавливали станки и прочее технологическое оборудование в случае возникновения нештатных ситуаций.

В настоящее время, когда длительность технологических процессов исчисляется долями секунд, а их энергоемкость достигает нескольких мегаватт, требования к надежности и времени реакции защитных систем стали настолько высоки, что обеспечить их могут только специализированные интеллектуальные устройства – контроллеры безопасности.

Основным требованием, предъявляемым к этому классу устройств, является адекватность реакции на внешние события. Под этим понимается отсутствие или минимальный уровень ложных срабатываний, высокая эксплуатационная надежность и оперативность реагирования на воздействия.

Требования к повышенной надежности продиктованы тем, что эти устройства являются приборами непрерывной работы, то есть включены круглосуточно или в течение всего времени технологического процесса.

Как правило, для сбора информации и управления объектом используют несколько защитных систем, от предупредительной сигнализации до принудительной остановки целого ряда технологического оборудования и экстренного обесточивания цеха, решение принимает управляющий контроллер в зависимости от возникшей ситуации и сложности технологического процесса.

Например, система обеспечения безопасности оператора обрабатывающего станка, изображенная на рисунке 1, выполняет следующий алгоритм.

Рис. 1. Вариант установки датчиков безопасности на обрабатывающем станке

Рис. 1. Вариант установки датчиков безопасности на обрабатывающем станке

В режиме загрузки станка безопасность оператора обеспечивает датчик А, запрещающий перемещение манипуляторов в зону загрузки. В режиме работы безопасность оператора обеспечивает датчик безопасности B, останавливающий работу станка при нахождении оператора в зоне загрузки.

Датчик А активен в режиме загрузки, так как он запрещает перемещение манипуляторов в зону загрузки.

Датчик В активен в режиме работы – его сигнал принудительно останавливает работу станка при появлении оператора в зоне загрузки.

Для сервисного обслуживания станка оператор должен перевести контроллер в ручной режим. При этом его защищенность будут обеспечивать концевые выключатели безопасности, задающие пределы перемещения манипуляторов.

После завершения технического обслуживания оператор должен перевести контроллер в автоматический режим.

Условиями экстренной остановки станка являются:

  • появление оператора в зоне загрузки вне цикла загрузки (датчик В);
  • срабатывание концевого выключателя датчика перемещения манипуляторов (датчик А);
  • сигнал от ладонного выключателя экстренной остановки.

Еще один пример – контроллер безопасности складского лифта, принцип функционирования которого изображен на рисунке 2.

Рис. 2. Вариант установки датчиков безопасности на складском лифте

Рис. 2. Вариант установки датчиков безопасности на складском лифте

Здесь датчики А контролируют положение жалюзи шахты лифта и запрещают перемещение платформы при загрузке или выгрузке лотка. Датчики В обеспечивают безопасность оператора, блокируя исполнительные механизмы при появлении в зоне загрузки оператора. Лоток с деталями будет выдан оператору только при его отсутствии в зоне загрузки, контролируемом датчиком В, а перемещение платформы разрешено при отсутствии лотка в зоне жалюзи шахты лифта, что контролируется датчиком А.

В случае активности датчиков А и B работа лифта будет экстренно остановлена, а при активности только датчика В – разрешено перемещение платформы лифта, но не операции загрузки или выгрузки.

Таким образом, контроллеры безопасности выполняют две функции – обеспечивают безопасность работы оператора с автоматизированным оборудованием и позволяют выполнять обслуживание автоматизированного оборудования в сервисном режиме с ограничением перемещения рабочих частей или снижением скорости вращения или перемещения рабочего инструмента.

Для построения таких систем безопасности используются распределенные системы, состоящие из нескольких датчиков, исполнительных механизмов и самого управляющего контроллера безопасности. В случае небольших систем контроллер может сам опрашивать несколько датчиков, сам коммутировать исполнительные механизмы.

Если контролируемая система средних размеров насыщена датчиками и сервисными устройствами, то возможно применение нескольких каскадируемых контроллеров, один из которых является ведущим.

Пример построения небольшой системы, состоящей из нескольких датчиков и исполнительных механизмов, приведен на рисунке 3.

Рис. 3. Пример построения системы безопасности с использованием специализированного контроллера безопасности

Рис. 3. Пример построения системы безопасности с использованием специализированного контроллера безопасности

Оптический датчик скорости контролирует обороты двигателя. В зависимости от ее величины разрешается или запрещается открытие защитного ограждения. При нажатии на кнопку S3 («Открыть») скорость двигателя принудительно снижается до безопасного значения.

Таким образом, система на основе контроллера безопасности включает в себя датчики безопасности, контроллер безопасности и исполнительные устройства, например, реле.

Линейка устройств безопасности представлена широким набором устройств, от реле безопасности до программируемых логических контроллеров.

Несомненным преимуществом программируемых логических контроллеров безопасности является их аппаратно-независимая конфигурация: встраивание в уже готовую систему заключается в подключении набора датчиков безопасности и блокирующих исполнительных устройств. Настройка алгоритмов работы выполняется в удобной графической среде при помощи персонального компьютера, а наращиваемое количество линий ввода-вывода позволяет строить системы безопасности любого уровня сложности.

Одним из известных производителей контроллеров безопасности является компания Omron. Контроллеры безопасности серий G9SP, NE1A-SCPU, DST1 и NX позволяют создавать системы безопасности любой сложности. Возможность расширения и диагностики, конфигурирование программно-логического обеспечения с помощью персонального компьютера в визуальной среде значительно упрощает развертывание системы безопасности. Интуитивно понятный интерфейс программы конфигуратора и наличие широкого ассортимента дополнительных модулей позволяют быстро создать систему безопасности практически для любого производственного технологического процесса. Поскольку все изделия устанавливаются на стандартную DIN-рейку, интеграция системы безопасности не представляет сложности – она может быть встроена в уже существующие шкафы автоматического управления оборудованием.

Линейка устройств безопасности производства компании Omron представлена контроллерами и реле безопасности.

Реле безопасности G9SB

Реле безопасности обеспечивают аппаратную защиту от случайного включения устройств. Также в случае срабатывания они обеспечивают блокировку исполнительных устройств, снять которую можно только приведением исполнительных механизмов и всех блокировок в исходное (безопасное) состояние. После этого, по команде сброса, возможно продолжение нормальной работы.

Модули компактных реле безопасности G9SB обеспечивают экстренный останов исполнительного механизма и имеют два входных канала (но может использоваться только один) с возможностью снятия последующей блокировки кнопкой ручного сброса или автоматически по восстановлении безопасного состояния.

Основные характеристики реле безопасности приведены в таблице 1.

Таблица 1. Реле безопасности серии G9SB

Наименование Основная контактная группа Вспомогательная контактная группа Количество
входных каналов
Тип
сброса
Тип входа Номинальное рабочее напряжение, В
G9SB-2002-A DPST-NO нет 2 Автомат Инверсный 24 (AC/DC)
G9SB-200-B 1 или 2 Инверсный или общий
G9SB-2002-C 2 Ручной Инверсный
G9SB-200-D 1 или 2 Общий
G9SB-3010 3PST-NO SPST-NO Нет изоляции Автомат 24 DC
G9SB-3012-A 2 Инверсный 24 (AC/DC)
G9SB-301-B 1 или 2 Инверсный или общий
G9SB-3012-C 2 Ручной Инверсный
G9SB-301-D 1 или 2 Инверсный или общий

 

Номинальное напряжение питания всех реле составляет 24 ±2,6 В, коммутирующая способность контактной группы – 250 В, 5 А, что позволяет интегрировать их в любую систему автоматики. Ширина модуля всего в 17,5 или 22,5 мм упрощает их размещение в уже имеющемся оборудовании.

Два входных канала и наличие сигнала обратной связи позволяют применять эти реле в системах защитного отключения двигателей, как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Применение реле безопасности серии G9SB

Рис. 4. Применение реле безопасности серии G9SB

В качестве блокирующего устройства безопасности могут выступать не только концевые выключатели, но и оптические барьеры, кнопочные посты экстренного останова и прочие входные сигналы, относящиеся к системе безопасности.

Универсальный модуль реле безопасности с транзисторными выходами G9SX

По сравнению с реле безопасности серии G9SB универсальные модули позволяют контролировать распределенные сегменты технологического процесса, обеспечивая полный останов по сигналу от кнопки экстренного останова, а также блокировать сегменты оборудования, обеспечивая общую непрерывность технологического процесса.

Они обладают возможностью каскадирования и функционального расширения благодаря наличию гибких обратных связей. Индикация состояния каждого транзисторного выхода делает отладку и функционирование наиболее наглядными и простыми для системного интегратора. Возможность объединения входных сигналов по схеме логического «И» облегчает каскадирование блоков.

В состав серии входят базовый модуль G9SX-BC202, дополнительный модуль G9SX-AD322 или G9SX-ADA222 и модуль расширения сигналов G9SX-EX401 или G9SX-EX041-T. Полный перечень модулей и их функциональных особенностей приведен в таблице 2.

Таблица 2. Номенклатура и функциональные особенности универсальных гибких модулей безопасности серии G9SX

Наименование* Выходы безопасности Вспомогательные
выходы
Максимальное время
задержки, с
мгновенного действия с задержкой
Базовый модуль
G9SX-BC202-RT 2 транзисторных МОП
с p-каналом
Нет 2 транзисторных выхода p-n-p-типа Выходы мгновенного действия
G9SX-BC202-RC
Модуль с дополнительными возможностями
G9SX-AD322-T15-RT 3 транзисторных МОП
с p-каналом
2 транзисторных МОП
с p-каналом
2 транзисторных выхода p-n-p-типа 0…15 (16 фиксированных значений)
G9SX-AD322-T15-RC
G9SX-AD322-T150-RT 0…150 (16 фиксированных значений)
G9SX-AD322-T150-RC
G9SX-ADA222-T15-RT 2 транзисторных МОП
с p-каналом
0…15 (16 фиксированных значений)
G9SX-ADA222-T15-RC
G9SX-ADA222-T150-RT 0…150 (16 фиксированных значений)
G9SX-ADA222-T150-RC
Модуль расширения
G9SX-EX401-RT 4 нормально разомкнутых контакта (4PST-NO) Нет 2 транзисторных выхода p-n-p-типа Выходы мгновенного
действия
G9SX-EX401-RC
G9SX-EX041-T-RT Нет 4 нормально разомкнутых контакта (4PST-NO) Определяется настройками модуля G9S-X-AD и синхронизируется с ним по событию
G9SX-EX041-T-RC
* – Модификация RT имеет выходные винтовые клеммы, а RC – пружинные.

 

Все модули, приведенные в таблице 2, имеют входные и выходные каналы унифицированного типа («сухие контакты» или транзисторные), что облегчает их интеграцию в имеющиеся системы управления и автоматики.

Типовое напряжение питания 24 В DC позволяет использовать как уже имеющиеся шины питания объекта, на котором внедряется система безопасности, так и развернуть свою шину питания для системы безопасности, оснащенную источником бесперебойного питания. В последнем случае необходимо обеспечить резервным питанием и датчики безопасности, от которых модуль или контроллер безопасности получает сигнал о состоянии объекта и контролируемых зон.

Универсальные модули могут использоваться в качестве реле безопасности постов экстренного останова или двуручного включения оборудования.

Благодаря функции логического «И» набор модулей позволяет строить как последовательные, так и распределенные цепи безопасности.

В связи с тем, что функциональной насыщенности базовых модулей зачастую оказывается недостаточно для выполнения поставленной задачи, например, не хватает выходных каналов, а для каскадирования нет возможности или необходимости, применяются модули расширения.

Одним из вариантов может стать применение модулей расширения серии G9SR.

Модули расширения G9SR

Серия компактных модулей G9SR малой ширины в конструктиве для установки на DIN-рейку предназначена для расширения возможностей реле безопасности по количеству линий ввода-вывода.

Базовый модуль G9SR-BC201-RC имеет один или два входных канала, два транзисторных выходных канала мгновенного действия, выполненных на полевых транзисторах с открытым истоком с каналом p-типа, и один дополнительный выходной канал на транзисторе p-n-p-типа. Программируемое время задержки позволяет использовать модуль для реализации различных защитных функций: двуручного включения, логического «И» по входным цепям, задержек сигнала на исполнительные устройства.

Модуль с дополнительными возможностями G9SR-AD201-RC, в отличие от базового модуля, в качестве выходных ключей мгновенного действия содержит два реле с нормально разомкнутыми контактами. Дополнительный выход, аналогично базовому модулю, построен на транзисторе p-n-p-типа.

Модуль расширения G9SR-EX031-T90-RC имеет выходное реле, у которого есть три NO-контакта с программируемой задержкой срабатывания, что позволяет значительно расширить количество коммутируемых абонентов. Также модуль имеет дополнительный выход, выполненный на транзисторе p-n-p-типа.

Конфигурирование или программирование задержки срабатывания модулей осуществляется при помощи микропереключателей, что позволяет быстро задать параметры для всех модулей системы безопасности.

Модули имеют следующие технические характеристики:

  • напряжение питания: 19,2…28,8 В DC (24 В ±10%);
  • вход безопасности и обратной связи: 19,2…28,8 В;
  • максимальная токовая нагрузка по выходу вспомогательного канала: 500 мА;
  • максимальная нагрузка по току мгновенных выходных каналов: до 2 А.

Модуль расширения способен коммутировать напряжение до 250 В DC силой до 5 А при индуктивной нагрузке, что позволяет применять его для непосредственного управления магнитными пускателями и контакторами, рассчитанными на коммутацию силового оборудования.

Модули могут найти применение в простых системах безопасности, где не требуется реализации сложных алгоритмов и наличия большого числа входных и выходных каналов.

В промышленности это нашло применение в двуручном включении обрабатывающих станков, в устройствах автоматической аварийной блокировки рабочих камер роботизированных рабочих мест безлюдного производства. В простейших установках модули используются для блокировки включения электродвигателя при нахождении оператора в зоне обслуживания оборудования.

Модули безопасности со специальными функциями

Рассмотренные ранее модули отрабатывали релейную логику, получая дискретные сигналы от концевых выключателей или датчиков безопасности. Но в промышленности есть ряд объектов, параметры которых достаточно специфичны, чтобы описать их только двумя логическими состояниями «0» и «1». Например, определение состояния покоя электродвигателей, положение защитных ограждений или положение объектов в контролируемой зоне.

Для реализации этих функций используются модули безопасности серии G9SX, реализующие специальные функции. Номенклатурный состав и характеристики этих модулей приведены в таблице 3.

Таблица 3. Модули безопасности со специальными функциями

Наименование Выходы безопасности Вспомогательные
выходы
Максимальное время
задержки, с
мгновенного действия с задержкой
Компактный модуль безопасности состояния дверей G9SX-NS
G9SX-NS202-RT 2 транзисторных МОП с p-каналом нет 2 транзисторных выхода p-n-p-типа Мгновенного действия
G9SX-NS202-RC
G9SX-NSA222-T03-RT 2 транзисторных выхода p-n-p-типа 0…3 (16 фиксированных значений)
G9SX-NSA222-T03-RC
Переключающий модуль для защитных ограждений G9SX-GS
G9SX-GS226-T15-RT 2 транзисторных МОП с p-каналом 2 транзисторных МОП с p-каналом 6 транзисторных выходов p-n-p-типа 0…15 (16 фиксированных значений)
G9SX-GS226-T15-RC
Модуль контроля ограничения скорости G9SX-LM
G9SX-LM224-F10-RT 4 транзисторных МОП с p-каналом нет 4 транзисторных выхода p-n-p-типа мгновенного действия
G9SX-LM224-F10-RC
Модуль обнаружения состояния покоя G9SX-SM
G9SX-SM032-RT 3 транзисторных МОП с p-каналом нет 2 транзисторных выхода p-n-p-типа мгновенного действия
G9SX-SM032-RT

Компактный модуль безопасности состояния дверей G9SX-NS воспринимает сигнал от магниточувствительного элемента датчика, который обеспечивает повышенную помехоустойчивость и надежность по сравнению с обычными герконовыми датчиками. Он позволяет подключать к одному модулю до тридцати датчиков, при этом он контролирует целостность цепи, чего не могут предложить традиционные герконовые датчики состояния дверей.

Возможность объединения модулей по функции логического «И» позволяет легко наращивать систему. Максимальная длина соединительных проводов от модуля до датчика не должна превышать 100 м.

Переключающий модуль для защитных ограждений G9SX-GS обеспечивает безопасность технического обслуживания автоматизированного оборудования. Он реализует не только функцию защитного останова оборудования, но и позволяет выбирать режимы технического обслуживания. Модуль может работать в различных режимах – в ручном, например при техническом обслуживании или ремонте, или в автоматическом.

В последнем случае модуль гарантированно обеспечит останов автоматического оборудования во время нахождения оператора в опасной зоне.

Для контроля этой зоны используются различные типы датчиков, например, световые барьеры.

Положение переключателя в данном случае определяет очередность выполнения операций человеком и машиной.

Модуль контроля ограничения скорости G9SX-LM предназначен для выполнения функций блокировки открывания защитных ограждений до момента, когда скорость вращения вала электродвигателя оборудования снизится до безопасного значения.

Пример применения модуля приведен выше (рисунок 3). Датчик скорости вращения вала выполнен на оптических приемопередатчиках, сигнал от которых подается на модуль контроля. В данной схеме модуль выполняет блокировку по нескольким датчикам, обеспечивающим безопасность оператора: скорость вращения вала двигателя, положение защитного ограждения и режим работы, задаваемый переключателем, обрабатываются по функции логического «И». На основании результата логической операции модуль принимает решение о снятии блокировки защитного ограждения или полного отключения питания электродвигателя.

Модуль обнаружения состояния покоя G9SX-SM предназначен для контроля полного останова вала электродвигателя.

Главным отличием модуля G9SX-SM от G9SX-LM является физический принцип работы и контролируемый параметр. Модуль G9SX-LM позволяет контролировать достижение валом двигателя безопасной скорости вращения, тогда как модуль G9SX-SM позволяет определить, находится ли вал двигателя в покое или вращается.

Модуль G9SX-SM имеет иной физический принцип определения состояния вала. Всякий электродвигатель при вращении ротора создает противо-ЭДС в своих обмотках, величина которой может быть измерена, а электродвигатель, вал которого находится в покое, не создает напряжения на своих обмотках. Модуль детектирует наличие или отсутствие противо-ЭДС на обмотках контролируемого электродвигателя и формирует результирующий сигнал, который передается на контроллер или в систему визуализации.

Пример применения модуля приведен на рисунке 5.

Рис. 5. Пример применения модуля G9SX-SM

Рис. 5. Пример применения модуля G9SX-SM

Все модули безопасности серии G9SX могут легко объединяться в общую сеть безопасности по функции логического «И» благодаря наличию входов и выходов расширения, что позволяет создавать сколь угодно сложные конфигурации. Однако когда количество входных и выходных сигналов достаточно велико, возникает необходимость в применении интеллектуальных устройств, реализующих функции безопасности по более сложным и гибким алгоритмам. В этом случае оптимальным решением является применение контроллеров безопасности.

Контроллеры безопасности

Контроллеры безопасности представляют собой интеллектуальные устройства, объединяющие в себе защитные функции вышеперечисленных приборов и гибкость программируемой логики. Программируемая конфигурация позволяет легко встраивать систему безопасности практически в любую АСУТП.

Основным отличием контроллеров безопасности от прочих программируемых логических контроллеров и программируемых логических устройств (ПЛК и ПЛУ) является аппаратно-заложенные функции повышения надежности: полная гальваническая изоляция входных и выходных каналов, наличие высокоскоростных интерфейсов CAN, USB, Ethernet и наличие выходных тестовых сигнальных линий.

Набор программных функциональных логических блоков обеспечивает необходимую функциональность для создания алгоритмов любой сложности путем конфигурирования в виде блок-схем в визуальном редакторе.

Стандартный набор логических блоков позволяет создавать логические последовательности и цепи, а набор дополнительных функциональных блоков, ориентированных на системы безопасности, облегчает интеграцию стандартных датчиков в создаваемую систему.

Библиотека стандартных функций включает в себя следующие логические блоки: инверсия, «И», «ИЛИ», «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» с инверсией, RS-триггер и компаратор.

Функциональные блоки представлены следующим набором: «СБРОС», «ПЕРЕЗАПУСК», контроль датчиков экстренного останова, оптического барьера, датчика защитных заграждений, блок «двуручного включения», блоки таймеров задержек включения и отключения, пользовательский переключатель, мониторинг внешних устройств («обратная связь»), маршрутизатор, квитирование, мониторинг разрешающего сигнала, мультивибратор, счетчик, соединитель.

Пример развертывания сети системы безопасности на основе имеющейся конфигурации приведен на рисунке 6.

Рис. 6. Развертывание сети безопасности на основе имеющейся конфигурации

Рис. 6. Развертывание сети безопасности на основе имеющейся конфигурации

Интерфейс CAN в данном случае обеспечивает поддержку протокола сети DeviceNet, объединяющей сетевые устройства безопасности в единую систему. Стандартный программируемый логический контроллер продолжает выполнять свои функции обработки сообщений сети и управления периферийными устройствами, принимая дополнительно сообщения сети безопасности. В случае возникновения экстремальной ситуации приоритетный контроль принимает контроллер безопасности, переводя вспомогательные исполнительные устройства в безопасный режим и включая защитные блокировки.

Контроллеры безопасности производства компании Omron представлены четырьмя типами устройств: автономными контроллерами безопасности серии G9SP, контроллерами сети безопасности серий NE1A-SCPU01/NE1A-SCPU02, терминалами входов и выходов безопасности серии DST1 и встраиваемыми контроллерами с расширением серии NX.

Контроллер безопасности G9SP, в отличие от аппаратно-конфигурируемых систем безопасности, легко может быть перепрограммирован для выполнения своих функций в составе любой другой сложной системы. На рисунке 7 представлен типовой набор модулей контроллера безопасности серии G9SP.

Рис. 7. Типовая конфигурация сети

Рис. 7. Типовая конфигурация сети

Контроллер серии G9SP является самодостаточным модулем, содержащим большое количество линий ввода-вывода сигналов, гибкий программно-конфигурируемый алгоритм и возможность расширения функционала путем добавления различных узлов и устройств в свою конфигурацию.

Базовый блок контроллера представлен тремя конфигурациями, отличающимися только количеством линий ввода-вывода.

Для увеличения количества линий ввода-вывода к контроллеру может быть добавлен модуль расширения линий CP1W при помощи кабеля CP1W-CN811 длиной 80 см. Модули расширения имеют четыре исполнения по сочетанию количества линий ввода-вывода.

Тип выходных каналов – транзисторный с открытым коллектором.

Варианты исполнения базового блока и модулей расширения приведены в таблице 4.

Таблица 4. Варианты исполнений базового блока контроллера безопасности G9SP и модулей расширения

Конфигурация Количество линий ввода-вывода
Входы безопасности Выходы безопасности Стандартные выходы Тестовые выходы
Контроллер безопасности G9SP
G9SP-N10S 10 4 4 4
G9SP-N10D 10 16 нет 6
G9SP-N20S 20 8 нет 6
Модули расширения CP1W
CP1W-20EDT (по втекающему току) 12 8 нет нет
CP1W-20EDT1 (по вытекающему току) 12 8 нет нет
CP1W-32ET (по втекающему току) нет 32 нет нет
CP1W-32ET1 (по вытекающему току) нет 32 нет нет

Контроллер безопасности интегрируется в целевую систему, как показано на рисунке 8.

Рис. 8. Интеграция контроллера безопасности в технологическую систему автоматизации оборудования

Рис. 8. Интеграция контроллера безопасности в технологическую систему автоматизации оборудования

Центральный управляющий контроллер получает информацию о состоянии всего оборудования и датчиков безопасности от контроллера G9SP по любому из интерфейсов, принятых для данной системы: по параллельной шине данных, последовательным интерфейсам RS-232 или Ethernet.

Для визуализации состояния и конфигурирования к базовому блоку контроллера безопасности может быть подключен персональный компьютер, через который осуществляется задание всех необходимых параметров функционирования.

Базовый блок может быть оснащен интерфейсами RS-232 (CP1W-CIF01) или Ethernet (CP1W-CIF41), а также модулем памяти конфигурации CP1W-ME05M.

Для удобства к контроллеру может быть подключен сенсорный экран индикации состояния 82614-0010 H-T40M-P кабелем длиной 1,8 м, входящим в комплект.

В случае, если конфигурация целевой системы, для которой необходимо внедрение контроллера безопасности, достаточно сложна и имеет распределенную топологию, целесообразно применить сетевой контроллер безопасности семейства NE1A, представленный на рисунке 9.

Рис. 9. Сетевой контроллер безопасности NE1A

Рис. 9. Сетевой контроллер безопасности NE1A

Этот контроллер ориентирован на применение в составе сетевых систем безопасности, построенных на основе протокола DeviceNet, как было показано на рисунке 7. Его абонентами являются узлы сети DeviceNet, представленные терминалами входов и выходов типа DST1.

Контроллер сети безопасности NE1A имеет четыре исполнения (таблица 5).

Таблица 5. Функциональная насыщенность контроллеров безопасности семейства NE1A

Наименование Количество линий ввода-вывода Интерфейс Количество функциональных
логических блоков программной модели
входов
безопасности
выходов
безопасности
тестовых
входов
NE1A-SCPU01-V1 16 8 4 USB, DeviceNet 254
NE1A-SCPU01-EIP Ethernet/IP, DeviceNet
NE1A-SCPU02-V1 40 8 8 USB, DeviceNet 254
NE1A-SCPU02-EIP Ethernet/IP, DeviceNet

Терминалы входов и выходов обслуживают датчики безопасности и исполнительные устройства и механизмы. Управление ими осуществляет контроллер безопасности. Построение распределенной сети на основе сетевого контроллера семейства NE1A приведено на рисунке 10.

Рис. 10. Построение распределенной сети безопасности на основе сетевого контроллера NE1A

Рис. 10. Построение распределенной сети безопасности на основе сетевого контроллера NE1A

В представленной сети каждый абонент выполняет только свою специфичную функцию. Система управления оборудованием не занимается опросом устройств сети – ей достаточно интерфейса с контроллером, чтобы обеспечить непрерывный технологический процесс управления оборудованием. Функции безопасности берет на себя контроллер. Объединение множества абонентов в единую сеть повышает эффективность и надежность системы безопасности, предоставляя широкие возможности для диагностики процесса и состояния оборудования.

Для получения контроллером безопасности информации о состоянии устройств и датчиков безопасности используются терминалы ввода-вывода семейства DST1.

Терминалы безопасности семейства DST1 представлены тремя типами устройств (таблица 6).

Таблица 6. Терминалы сети DeviceNet семейства DST1

Наименование Количество линий ввода-вывода
входов безопасности выходов безопасности тестовых входов
DST1-ID12SL-1 12 нет 4
DST1-MD16SL-1 8 8 транзисторных p-n-p-типа 4
DST1-MRD08SL-1 4 4 релейного типа 4

Внешний вид терминала DST1 приведен на рисунке 11.

Рис. 11. Терминал безопасности сети DeviceNet

Рис. 11. Терминал безопасности сети DeviceNet

Терминалы DST1 могут работать не только в составе сети безопасности DeviceNet в качестве устройств ввода-вывода для датчиков и исполнительных устройств, но и как сетевые модули для технологического контроллера, поскольку они одновременно являются исполнительными устройствами как для сети безопасности, так и для технологической сети автоматики. Также и получаемую с датчиков информацию терминалы могут предоставлять не только контроллеру безопасности, но и технологическому контроллеру.

Для работы в представленном «смешанном» режиме конфигурация сети безопасности должна быть заложена в технологическую «рабочую» сеть уже на этапе проектирования системы.

Конфигурирование контроллеров безопасности осуществляется посредством удобной среды визуального графического редактора, содержащего все необходимые алгоритмические блоки. Специализированное программное обеспечение позволяет пользователю создавать свои алгоритмические блоки и повторно использовать собственные наработки в виде конфигураций и макроописаний. Лицензирование прикладного программного обеспечения имеет несколько вариантов: 1, 10, 50 и «корпоративная лицензия». ПО совместимо с версиями операционных систем Windows 2000, XP, Vista, Windows 7 и более поздних.

Для повышения мощности выходных каналов контроллеров безопасности, а также увеличения числа коммутируемых групп, компания Omron рекомендует применять специальные реле с механически связанными контактами серии G7SA.

Эти миниатюрные реле с механически связанными контактами представлены различными модификациями четырех- и шестиполюсных моделей с усиленной электрической изоляцией. Специально разработанное расположение выводов упрощает монтаж реле на печатную плату. Также реле этой серии могут быть установлены в специальные панельки P7SA, которыми оснащены терминалы DST1, что облегчает увеличение нагрузочной способности последних, а также позволяет оперативно выполнять замену отказавшего реле.

Коммутационная способность контактов реле составляет 6 А при напряжении 220 В AC или 24 В DC при работе на резистивную (активную) нагрузку.

Реле имеют стандартную конструкцию, что позволяет применять их совместно с контроллерами безопасности G9SP и NE1A, а также в составе терминалов ввода-вывода DST1 для сети DeviceNet.

Номенклатура реле и контактных панелек для них приведена в таблице 7, а внешний вид представлен на рисунке 12.

Рис. 12. Миниатюрные реле безопасности серии G7SA

Рис. 12. Миниатюрные реле безопасности
серии G7SA

Таблица 7. Номенклатура миниатюрных реле безопасности серии G7SA и панелек P7SA

Наименование Количество
полюсов
Контактный набор Номинальное
напряжение катушки
Миниатюрные реле безопасности G7SA
G7SA-3A1B 4 3 нормально разомкнутых, 1 нормально замкнутый 24 VDC (12 VDC, 21 VDC, 48 VDC)*
G7SA-2A2B 2 нормально разомкнутых, 2 нормально замкнутых
G7SA-5A1B 6 5 нормально разомкнутых, 1 нормально замкнутый
G7SA-4A2B 4 нормально разомкнутых, 2 нормально замкнутых
G7SA-3A3B 3 нормально разомкнутых, 3 нормально замкнутых
Контактные панельки P7SA
P7SA-10F-ND для монтажа на DIN-рейку
или с винтовым креплением
4 Светодиодный индикатор есть 24 VDC
P7SA-14F-ND для монтажа на DIN-рейку
или с винтовым креплением
6
P7SA-10P для монтажа на печатную плату 4 Светодиодного индикатора нет
P7SA-14P для монтажа на печатную плату 6
* – Доступны под заказ.

Особое место в линейке занимает контроллер смешанных сигналов NX, который, помимо своих основных функций, выполняет функцию контроллера безопасности, причем за эту функцию отвечает его отдельный модуль. Он имеет 1024 линии ввода-вывода и способен адресовать до 256 узлов сети DeviceNet.

 

Заключение

Рассмотренные в представленной статье модули, контроллеры и реле позволяют создавать как простые, так и сложные системы безопасности. Распределенные сетевые системы могут быть как самодостаточными, в случае применения комплектов модулей безопасности и одиночных контроллеров безопасности, так и интегрированными в состав уже существующих технологических систем. Оптимальным решением по трудозатратам на внедрение и обслуживание систем безопасности различного назначения является применение модулей и контроллеров производства компании Omron, как наиболее унифицированных и легко интернирующихся в концепцию построения современных систем автоматики и безопасности.

Полное соответствие требованиям европейских стандартов безопасности, типовые логические уровни и стандартное для промышленных систем напряжение питания делает применение и внедрение этих продуктов перспективным направлением в области обеспечения безопасности производственных процессов.

В силу того, что большинство процессов современного производства уже максимально автоматизировано и роботизировано, вмешательство оператора становится необходимым только для проведения технического обслуживания. Но есть операции, в которых необходимо участие оператора. В этом случае производственную безопасность лучше доверить проверенным решениям, построенным на основе продуктов известных производителей, например, компании Omron.

Наличие удобной среды разработки делает построение системы безопасности доступным для системного интегратора с любым уровнем подготовки.

Немаловажным для системного интегратора является наличие технической поддержки, которую, в случае необходимости, он сможет получить у официального партнера производителя оборудования.

Все описанные в данной статье модули безопасности и контроллеры можно приобрести у официального дилера «Oмрон Электроникс» – компании КОМПЭЛ.

 

Литература

  1. www.industrial.omron.ru Omron Industial Automation Catalog 2014, p.p. 520-541.
  2. G9SX Flexible Safety Unit. OMRON datasheet g9sx_ds_e_6_5_csm1278.pdf
  3. NE1A SCPU Series. OMRON datasheet ne1a-scpu_series_ds_e_6_3_csm1273.pdf
  4. Safety Controller G9SP. OMRON datasheet g9sp_f090-e1_9_2_csm2603.pdf
  5. Ultra Slim Safety Relay Unit G9SB. OMRON datasheet g9sb_ds_e_5_1_csm1282.pdf.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

Omron_NE_15_2014_opt

 

Новая линейка реле безопасности от Omron

Семейство популярных реле безопасности G9 пополнилось тремя новыми устройствами, получившими общее название G9SR. Данные реле отвечают требованиям безопасности и предназначены для автономной работы без использования контроллеров.

Наличие встроенного микропроцессора обеспечивает их широкую функциональность. DIP-переключатели на корпусе позволяют быстро и легко подогнать настройки реле под конкретные задачи. Встроенные светодиоды отображают состояние прибора.

Основные преимущества

Серия G9SR:

  • наличие сертификата соответствия PLe и EN/ISO 13849-1;
  • быстрый отклик, позволяющий за максимально короткое время остановить технологический процесс;
  • электронные выходы, обеспечивающие долговечность;
  • компактный корпус и съемные клеммы для легкого и комфортного размыкания проводов;
  • встроенный диагностический выход для дистанционного наблюдения.

Базовый модуль G9SR-AD201-RC:

  • ширина базовых модулей 17,5 мм (занимает столько же места, сколько стандартный модуль);
  • наличие одного или двух входов для датчиков безопасности, двух транзисторных выходов на токи 2 А (то есть реле может напрямую выдавать управляющий сигнал, например, на контактор).

Дополнительный модуль G9SR-BC201-RC, предназначенный для увеличения числа входов/выходов:

  • такие же характеристики, как у базового, но с более мощными тремя выходами на 5 А и шириной 22,5 мм,
  • один такой модуль может управлять двумя базовыми, которые используются как дополнительные входы для датчиков безопасности.

Модуль расширения G9SR-EX031-T90-RC:

  • выходы дополнительного модуля можно настроить как на моментальное включение/выключение, так и на включение/выключение с задержкой;
  • величина задержки выбирается из 16 значений и может достигать 90 секунд;
  • к дополнительному модулю можно подключить до трех модулей расширения.
Поделиться
Похожие записи