Jak vhodně navrhnout bezpečnostní obvod pro hlídání krytu stroje?
Martin Kurka:
Ano, musíte se vždy zaobírat jednou vážnou poruchou. Například utržení či zkratování potenciometru měniče a jeho rozjetí na plnou rychlost atd. Dále nevypnutí (přivaření stykače) atd.
Proto jsou zapojovány dva bezpečnostní prvky v sérii aby při poruše jednoho vypnul druhý a to i při nevypnutí povinně nuceně vedených kontaktů jednoho prvku. A oba se kontrolují na stav alespoň jednou při zapnutí stroje či periodicky.
Obdobně vstupy musí být zabezpečeny proti přerušení a všem způsobům zkratu mezi sebou a proti napájení i proti zemi. To vše si dělají bezpečnostní relé, proto se používají.
Když si už měnič zákazník koupil, budete muset dát dva až tři stykače navíc a případně i nějaké to bezpečnostní relé s vícečetnými dvoukanálovými bezpečnostními kontakty. Cena mu stoupne na hodnotu měniče s bezpečnostní funkcí, ale je to jeho volba, z ní musí bezpečnostní návrh vycházet.
Prostě základ je stanovení rizik a kategorie zastavení. Spočítat doběhy na setrvačnost i při největším obrobku a vyjde doba dotočení a z ní rozhodnutí zda užít blokovaný či neblokovaný kryt bez diskuse vyjde. Pak se třeba ukáže, že doba volného dotočení je dlouhá a řízené zastavení měniče následované bezpečným stopem zrychlí cyklus třeba 6x a cena složitějších bezpečnostních obvodů se bohatě vyplatí. A neřízené dotočení a blokování krytu při nouzovém zastavení kategorie 0 zbyte jen na aktivaci tlačítek nouzového zastavení.
Kryt se musí spočítat na energii vymrštěného obrobku, to je zas úkol strojařů. Z toho vyjde váha krytu a rozhodnutí, zda bude otevíraný motoricky, nebo ručně. Zase je to dáno bez diskuzí a jen na základě výsledků výpočtů. Pokud je motorické zavírání krytu silou a rychlostí nebezpečné pro obsluhu, musí mít také bezpečnostní prvky (bezpečnostní lišty, koncové spínače atd.)
A tak dále se postupuje v bezpečnostním návrhu stroje krok za krokem.
Zákazníka nemusíte k ničemu přemlouvat, buď akceptuje Nařízení Vlády a normy a Směrnici EU o strojích, nebo vy jdete od toho ať si hledá někoho jiného, kdo se pod bezpečnost stroje podepíše a bude porušovat zákony (a toho dnes už těžko najde).
M S:
Pán Kurka, mal by som na vás ako odborníka doplňujúcu otázku, ktorá by mohla pomôcť aj predrečníkovi, keďže už utrpel menič bez SS1.
Ako by ste z bezpečnostného hľadiska posudzovali riešenie s obyčajným STO meničom, ktorý má byť použitý tak, aby bolo riešenie bezpečné? Videl som nasledovné riešenie, no myslím, že nerieši bezpečnosť úplne: Na stroji bolo bezpečnostné relé s dvoma kontaktmi vypínajúcimi okamžite a dvoma kontaktmi vypínajúcimi s nastaviteľným oneskorením.
Po aktivácii E-STOPu okamžitý kontakt na meničoch aktivoval funkciu QuickStop, ktorá brzdí rýchlejšou rampou, ako bežný STOP / absencia signálu START. Následne po X sekundách oneskorené kontakty aktivovali na meničoch STO.
Jeden z problémov bolo napríklad to, že meniče zastavovali relatívne synchronizovan e, len rýchlejšie, ako pri bežnom STOPe. V ideálnom svete by som očakával zastavovanie plnou rýchlosťou, čo dovolí menič - v závislosti od typu napríklad -200% momentu po istú definovanú dobu. Rovnako, použitý menič pri preťažení (príliš ťažký pripojený náklad) spadol do freewheeling režimu, čo je katastrofa sama o sebe. Nebola tu možnosť pri QUICKSTOP funkcii použiť obmedzenie prúdu/momentu.
Z tohto dôvodu odhadujem, že STO menič nevhodného typu doplnený stykačmi a zložitejším bezp. relé môže byť z princípu veci stále nedostatočný a kvalitu integrovanej funkcie SS1 nedosiahne.
EDIT: a práve som si uvedomil, že vybraný menič nedisponuje ani funkciou STO. Tá síce "len" odpojí hlavný IGBT od DC busu, no pre bezpečnú funkciu akéhokoľvek moderného stroja by som považoval STO a SS1 za absolútne minimum. Plus SLS ak je potrebný pohyb počas zavádzania materiálu alebo umývania / údržby.
Martin Kurka:
Ono spolehlivě řízeně zastavit měnič není legrace. Nebavím se o bezpečnostní funkci, jen o řízeném co nejrychlejším zastavení.
Jako u každé brzdy se mění značná energie rotující části v teplo.
Co se děje, když měnič brzdí? Měnič snižuje kmitočet po nastavené rampě. Poháněný asynchronní motor přejde do nadsynchronníc h otáček, protože jej strká setrvačná energie stroje a kmitočet proudu z měniče je nižší než jeho otáčky. Asynchronní motor se stane generátorem a dodává energii zpět do měniče. Měnič vygenerovaný výkon z motoru pošle zpět do svého napájení, ale pokud nemá rekuperační obvody, pak energie do sítě přes usměrňovač neprojde. Zůstává v DC meziobvodu, kterému se zvýší napětí. Pokud napětí vzroste moc, měnič motor odpojí aby se mu elektrolytický kondenzátor v DC meziobvodu neprošvihnul. Ale jak odpojí motor, ten přestane brzdit a motor dobíhá jen volným doběhem. A to je malér, pokud potřebujete rychle zastavit.
Každý měnič má proto v DC meziobvodu odporník, který si měnič připojí, pokud napětí v DC meziobvodu vzroste. Jenže jeho tepelný výkon je strašně malý a stačí to jen na klesání otáček po pozvolných měkkýcgh rampách.
Aby se mohlo brzdit rychleji, dá se na měnič připojit externí brzdný odporník většího výkonu. Ten si měnič také podle potřeby připojí k DC meziobvodu. Jeho tepelný výkon již umožní i časté a razantní brždění. Ovšem problém je s jeho umístěním, v rozvaděči je to problém s oteplením všech prvků a na střeše rozvaděče jsou problémy s krytím.
Pokud nemáte brzdný oporník a jde opravdu jen o nouzové občasné zastavení, lze si pomoci motor předbrzdit DC bržděním. Měnič nainjektuje do 2 fází motoru řízeně DC proud a vzniklé DC pole měnič silně a rychle přibrzdí. Veškeré brzdné teplo ovřem jde do vinutí motoru, takže se nedá tato funkce opakovat do vychladnutí motoru. A je žádoucí, aby si měnič hlídal přímo teplotu vinutí motoru (a motor měl vestavěné termistorové čidlo ve vynutí).
Po tomto DC předbrždění, které je nejúčinnější ve vysokých otáčkách, si měnič od jistých otáček zapne brždění po rampě a na nízké otáčky už stačí malovýkonový odporník v měniči.
Martin Kurka:
Oprava: termistorové čidlo ve vinutí.
Každé brždění měničem je nutné vyladit a experimentálně ověřit na reálném stroji a reálné zátěži. Zkusit brzdit z maximálních otáček při maximální setrvačné zátěži (třeba největší obrobek v soustruhu). Brzdné rampě se zvyšuje strmost až měnič vypadne na OV Error (přepětí v DC meziobvodu). Pak se nastaví brzdná rampa měně strmá aby byla jistá bezpečnost zastavení. Změří se doba brždění. Takže nyní máte měnič nastaven na zabrždění do klidu a změřenu dobu brždění.
A nyní ona bezpečnostní funkce:
Nejprve dá bezpečnostní relé povel řízeného zastavení kategorie 1 po výše uvedené a vyladěné brzdné rampě. Měnič zastavuje po rampě, nebo prvně s podporou DC brzdy a následně po rampě a zabrzdí na nulové otáčky.
Teprve po po výše uvedené zjištěné zaručené době brždění lze přepnout na bezpečné zastavení kategorie 0
To vypne pomocí stykačů buď napájení měníče, nebo si můžete dovolit vypnout i přívod motoru z měniče.
Technicky je stykač(e) na výstupu měniče problém. Musí se montovat tak aby nevyzařoval rušení do rozvaděče. Musí být co nejblíže výstupu měniče a stíněný kabel musí být nejen ze stykače do motoru, ale i z měniče do stykače. A musí se dávat pozor, aby stykač nerozpojil za chodumotoru, jeho rozpojení za chodu mívá za důsledek vyhoření koncového stupně měniče.
Třetí bezpečnostní relé pro sledování nulových otáček dá pak povel k odblokování krytu, protože pohon se již bezpečně zastavil a je bezpečně odpojený od napájení.
Jó, když je měnič vybaven bezpečnostními funkcemi, je hardwarový život o mnoho jednodušší. Tyto funkce si umí pohlídat řízené brždění stupňovitě a nebezpečí přepnutí do volného doběhu za točení měniče není tak velké. Nemusíte si dělat rezevvy a můžete zabrzdit rychleji.
Potřebujete-li fakt zaručené rychlé zastavení, a není-li měnič vybaven bezpečnostními funkcemi, nebo je setrvačná hmota pohonu příliš rozmanitá, nezbývá nic jiného než instalovat a řídit i mechanickou brzdu.
Jan Bocek:
Citace: Tomáš Pepíček 05.05.2021, 14:32
Jedná se o nový stroj, který konstruuje zákazník. Já jsem dodavatelem řídící elektroniky.
Bohužel zákazník nakoupil i některé komponenty jako je zmiňovaný měnič a ten nemá funkci STO. Na druhou stranu jsem zákazníka přemluvil k použití zámku dveří.
Bylo zde již řečeno mnoho velice dobrých rad a technických návrhu.
Z obecného hlediska "dovolit" zákazníkovi vybrat a nakoupit komponenty je ta nejhorší varianta, pokud mám být subdodavatelem elektriky. A je jedno jestli se jedná o RD, anebo vývojový stroj. Vždy je to cesta k problémům. A problémy by se měly řešit a ne je vytvářet.
Dnes existuje tolik typů FM a také je dosti i malých firem, které se s problematikou zabývají profesionálně. Často jsem projektoval stroje s FM, ale objednal jsem si seřízení a nastavení s parametrizaci u firem, které to perfektně umí. Při vývoji je nutná spolupráce s budoucím technikem, který pohon nastaví a předáme pak provozovateli, nebo objednateli nastavovací protokol.
Někdy vidím v provoze při PR, že měniče nemají správně ( anebo vůbec) nastaveny parametry. Když chci po údržbě nějaké nastavovací tabulky, tak mi nerozumí, co po nich chci. Přitom to má být součást Návodu na obsluhu a údržbu, podle kterého dělají roční kontrolu a seřízení.
Navigace
[0] Index zpráv
[#] Další strana
[*] Předchozí strana