لقد جعل معيار السلامة الوظيفية IEC 61508 الحياة أسهل بكثير لمنشئي الآلات، وكذلك للمستخدمين النهائيين. وكانت النتيجة آلات أكثر أمانًا وذكاءً وأصغر حجمًا وأبسط وأفضل أداءً.
لقد تطورت سلامة الماكينات بشكل ملحوظ منذ التسعينيات، مع إصدار معيار السلامة الوظيفية IEC 61508 في عام 1998، وهو ما يمثل نقطة تحول بالنسبة لمصنعي الآلات والمستخدمين النهائيين. ومن خلال مفهوم السلامة الموحد، يمكن لموردي المعدات وبناة الآلات غرس الثقة في عملائهم بأن أنظمة السلامة الخاصة بهم قد تم اختبارها وفحصها بدقة، ولم يعد المستخدمون مضطرين إلى قضاء الوقت والموارد في تحليل مخاطر فشل الآلة أو النظام.
كما أدى إدخال السلامة الوظيفية والمعايير ذات الصلة (تقريبًا) إلى تحرير صانعي الآلات من مهمة تصميم السلامة، فضلاً عن الحاجة إلى شراء وتركيب وتوصيل بنوك الأجهزة - مثل موصلات السلامة، والمرحلات، والمحولات، وعمليات الإدخال والإخراج. ووحدات التحكم في الفرامل - بالإضافة إلى العملية المرهقة لتقييمات سلامة الماكينة وعمليات الموافقة.
في السابق، كان يتم تحقيق التشغيل الآمن للماكينة باستخدام المرحلات التي تقطع الطاقة في حالة انتهاك شروط السلامة - مثل دخول المشغل إلى حاوية أو كسر ستارة خفيفة. لقد حلت السلامة الوظيفية محل الأجهزة وعملية الموافقات المكلفة وحلت محلها البرامج. والنتيجة ليست فقط السلامة "الوظيفية" الحقيقية، ولكن أيضًا زيادة وقت التشغيل وإنتاجية أفضل وتقليل الخردة للمستخدمين النهائيين.
على عكس أنظمة السلامة التقليدية القائمة على الأجهزة، تعتمد السلامة الوظيفية على مكونات ذات تصنيف أمان. والفرق الرئيسي هو أنه بدلاً من استخدام الكثير من مكونات السلامة، يمكن دمج الكثير منها في محرك مؤازر، على سبيل المثال. الهدف النهائي هو استبدال معظم أجهزة الأمان ببرامج مثل Failsafe over EtherCat (FSoE). لا تزال هناك حاجة إلى بعض الأجهزة - مثل فرامل الأمان، وأجهزة الإدخال والإخراج، وأجهزة التشفير - للتحكم في معلمات تشغيل المعدات.
بدلاً من قطع الطاقة على الفور إلى المحور في حالة انتهاك أحد معايير السلامة، تعمل أنظمة السلامة الوظيفية على تقييد حركة المحور. يتيح ذلك للنظام معالجة الخطأ مع الحفاظ على مستوى أمان محدد مسبقًا وإبلاغ المستخدم من خلال التشخيص الذاتي والتنبيهات الآلية.
المراقبة والرد
تغطي وظائف السلامة المستندة إلى محرك الأقراص نطاقًا واسعًا من المهام، بدءًا من إيقاف محرك الأقراص بأمان وحتى مراقبة معلمات الحركة مثل السرعة أو الموضع أو عزم الدوران. تتضمن وظائف السلامة المدمجة في بعض محركات الأقراص المؤازرة ما يلي:
إيقاف عزم الدوران الآمن (STO). هذا يزيل الطاقة للمحرك. يستمر العمود في التحرك بحرية دون تطبيق أي عزم دوران حتى تنفد الطاقة الحركية. يظل محرك الأقراص نشطًا لإعادة التشغيل بشكل أسرع. يمكن تنشيط STO إما عن طريق إشارتين للأجهزة أو عن طريق اتصال FSoE.
التوقف الآمن 1 (SS1). يؤدي الكبح النشط إلى توقف العمود بشكل سريع ومحكم بحيث يتوقف المحور عن الدوران. عند هذه النقطة، يتم استدعاء STO. يتم استخدام SS1 حيث يمكن لحركة المحور أن تعرض الأشخاص أو المعدات للخطر.
توقف التشغيل الآمن (SOS). يحمل المحرك المحرك بسرعة صفر دون إزالة عزم الدوران. يمكن إعادة تشغيل الجهاز على الفور دون إعادة ضبط.
تشتمل محركات المؤازرة البلاتينية من Elmo على وظائف أمان شاملة مع تقليل عدد مكونات الأمان المطلوبة، بالإضافة إلى استهلاك الطاقة والتعقيد وتكاليف الماكينة.
التوقف الآمن 2 (SS2). يعمل الكبح المتحكم فيه على إيقاف المعدات ذات الطاقة الحركية العالية إلى توقف متحكم فيه، وعند هذه النقطة يتم استدعاء SOS. يتم استخدامه عندما تكون الحركة الإضافية خطرة على الأشخاص أو المنتجات أو المعدات.
التحكم الآمن في الفرامل (SBC). وهذا يوفر تحكمًا آمنًا في فرامل انقطاع التيار الكهربائي الخارجية، ويستخدم بشكل عام على المحاور الرأسية. في حالة فشل نظام الكبح الزائد، يقوم محرك الأقراص عادةً باستدعاء SOS.
سرعة محدودة بأمان (SLS). هذا يحدد السرعة القصوى. إذا تسبب خطأ ما في تجاوز النظام لقيمة الحد، فإن محرك الأقراص يعيد المحور إلى حالة آمنة.
عزم دوران محدود بأمان (SLT). يؤدي هذا إلى تقييد عزم دوران المحرك عن طريق الحد من التيار الذي يوفره المحرك.
المركز المحدود بأمان (SLP). وهذا يحد من المظروف الذي يمكن أن يتحرك فيه الحمل من خلال مراقبة موضعه عبر ردود فعل التشفير. إذا أبلغ هذا أن الحمولة قد تجاوزت المظروف المسموح به، فسيتم إيقافه باستخدام SS1/STO أو SS2/SOS. تعمل الاستجابة السريعة لهذه الوظائف على تقليل هامش الأمان حول الجهاز.
الإدخال/الإخراج الآمن. بالنسبة لمحركات الأقراص المؤازرة ذات الإدخال/الإخراج الآمن (مثل سلسلة Elmo's Platinum)، يتم دعم نوعين من المدخلات الرقمية الآمنة - الإدخال الرقمي مع إخراج نبض الاختبار للتشخيص، والإدخال الرقمي مع OSSD (جهاز تبديل إشارة الخرج) لحواجز الإضاءة، والضوء الستائر وما إلى ذلك. مخرج الفرامل الآمن هو SIL3. يشبه منطق الإدخال الآمن التحكم في FSoE، ويشبه منطق الإخراج الآمن حالة FSoE.