Sicurezza funzionale per motori lineari industriali

22. novembre 2021

Sistema di azionamento sicuro in formato standard: fino ad ora, i costruttori di macchine erano lasciati in gran parte a se stessi quando si trattava di garantire la sicurezza funzionale nell'utilizzo di motori lineari dinamici. Ora, per la prima volta, è disponibile un pacchetto completo che semplifica notevolmente questo processo per gli utenti: il produttore di motori lineari LinMot ha integrato le caratteristiche di sicurezza e diverse nuove funzioni aggiuntive direttamente nel motore e nel controller, garantendo al contempo la compatibilità con i prodotti esistenti. Ciò consente sia ai nuovi che ai vecchi progetti di macchine di beneficiare in egual misura dei numerosi vantaggi della tecnologia di sicurezza integrata.

I motori lineari sono particolarmente apprezzati dai produttori di tecnologie di movimentazione e assemblaggio, macchine per l'imballaggio e soluzioni di automazione di laboratorio, nonché da molti altri produttori, per la loro flessibilità e dinamicità. Allo stesso tempo, le elevate accelerazioni e forze generate durante il funzionamento di questi motori rappresentano anche un potenziale pericolo per gli operatori e per le macchine stesse. Pertanto, gli azionamenti interessati devono essere efficacemente schermati o monitorati da sistemi di sicurezza e, in caso di emergenza, portati in uno stato di sicurezza per minimizzare i rischi durante il funzionamento e rispettare i requisiti della vigente Direttiva Macchine.

Gli elevati valori di corsa e accelerazione raggiungibili con i motori lineari pongono alle tecnologie di sicurezza convenzionali sfide quasi insormontabili nella pratica. Una delle funzioni di sicurezza più comuni e fondamentali è la disconnessione del motore dall'alimentazione (Safe Torque Off, STO). Il tempo di arresto richiesto varia a seconda dell'alimentazione da commutare e del relè utilizzato. Per i motori comunemente impiegati nell'ingegneria meccanica generale, è tipicamente compreso tra 20 e 50 ms. Questo è generalmente sufficiente per i motori rotativi e per le funzioni STO più semplici, che attendono lo sblocco della porta di sicurezza. Tuttavia, questi lunghi tempi di arresto rappresentano un problema di sicurezza per i motori lineari più dinamici, poiché i motori rimangono alimentati anche nello stato di sicurezza con la maggior parte delle funzioni di sicurezza, come la limitazione di velocità di sicurezza, e possono sviluppare elevate velocità di traslazione in brevissimo tempo. Sono quindi necessari tempi di reazione significativamente più brevi per raggiungere il livello di sicurezza richiesto. Ciò rende necessaria l'integrazione della funzione di sicurezza richiesta direttamente nel controllore. LinMot ha quindi sviluppato una soluzione di sicurezza integrata per i suoi motori lineari, caratterizzata da tempi di reazione minimi, e l'ha fatta certificare da TÜV Nord.

Pacchetto di sicurezza completo certificato per applicazioni con motori lineari.

Alla fine del 2021, il produttore di sistemi di motori lineari industriali lancerà la sua nuova serie di servoazionamenti C1251 con tecnologia di sicurezza integrata. Contemporaneamente, l'azienda offrirà i suoi noti motori lineari della serie P01 con un sistema di encoder di sicurezza. Insieme, costituiscono un pacchetto completo e certificato.

 

Ciò significa che, per la prima volta, gli utilizzatori di motori lineari hanno accesso a un sistema di azionamento sicuro, come già avviene da tempo nel settore dei motori rotativi. I tempi in cui era necessario combinare prodotti di diversi produttori e garantire autonomamente la sicurezza funzionale in ogni suo aspetto sono ormai un ricordo del passato. Non va sottovalutata la conseguente riduzione degli sforzi di certificazione per l'utente. Dopotutto, non tutte le combinazioni di un azionamento sicuro e di un controller sicuro sono intrinsecamente sicure nella loro interazione, e la relativa verifica è complessa e richiede molto tempo. Con LinMot, invece, il sistema composto da un controller sicuro e un motore sicuro (incluso l'encoder) è certificato di default.

Stesso design nonostante le caratteristiche di sicurezza integrate.

Nello sviluppo delle sue nuove famiglie di prodotti, LinMot si è affidata alla sua consolidata esperienza nell'hardware di motori e controllori per offrire agli utenti la migliore tecnologia possibile e facilitare l'integrazione in concetti di macchine nuovi ed esistenti. La serie di azionamenti C1251, ad esempio, si basa sulla tecnologia di azionamento della serie di servoazionamenti C1250. Per rendere la transizione il più agevole possibile, i componenti software non relativi alla sicurezza dei controllori esistenti sono stati adottati per la nuova famiglia di azionamenti C1251. Le nuove funzioni di sicurezza possono essere aggiunte utilizzando il software di configurazione LinMot-Talk, opportunamente migliorato. Sono quindi integrate direttamente nel controllore e non richiedono hardware aggiuntivo, con conseguente riduzione dei tempi di messa in servizio e maggiore efficienza in termini di costi grazie a una progettazione più efficiente e a una riduzione del cablaggio.

 

Anche con i motori lineari, il design compatto e le condizioni operative consentite sono state mantenute nonostante il sistema di encoder di sicurezza aggiuntivo richiesto, perché LinMot, in collaborazione con TÜV Nord, ha adattato il suo collaudato sistema di encoder specificamente per questi motori al fine di soddisfare i requisiti di sicurezza. Ciò consente ai costruttori di macchine di offrire macchine dello stesso design, con e senza funzioni di sicurezza, fianco a fianco con uno sforzo aggiuntivo minimo e in modo particolarmente conveniente.

Nuove funzionalità della “Sicurezza funzionale”

Il produttore di sistemi lineari si è inoltre concentrato sulla semplificazione significativa della gestione degli azionamenti durante il loro ulteriore sviluppo. Ora è possibile definire l'interfaccia utilizzata per la comunicazione con il sistema di controllo della macchina tramite software. Ciò elimina la necessità per i costruttori di macchine di tenere a magazzino azionamenti o moduli di comunicazione diversi per gruppi di clienti differenti. Le specifiche che richiedono l'utilizzo di vari protocolli di comunicazione o controlli macchina possono essere implementate con un unico prodotto. Di serie, un singolo azionamento supporta tutti i bus più comuni come PROFINET, EtherCAT, Ethernet IP, sercos e POWERLINK.

 

Il gruppo motore-azionamento è integrato nel sistema di sicurezza tramite connessioni bus sicure. LinMot è stata pioniera in questo campo con PROFIsafe. Ulteriori profili di sicurezza, come Safety over EtherCAT e CIP-Safety, sono in fase di sviluppo o già in fase di certificazione. In alternativa, è possibile accedere fino a due delle funzioni di sicurezza integrate tramite il controllore di sicurezza, utilizzando I/O digitali sicuri.

In LinMot, le soluzioni di guida sicure e quelle "grigie" non differiscono in termini di progettazione o requisiti di spazio.

Oltre a questi I/O extra sicuri, gli ingegneri di LinMot hanno dotato gli azionamenti della serie C1251 di uno slot per schede flash. La configurazione dell'azionamento, inclusa la configurazione delle funzioni di sicurezza, viene memorizzata sulla scheda SD corrispondente e può essere caricata dall'azionamento quando la scheda viene inserita. Ciò consente una facile sostituzione dell'hardware dell'azionamento senza perdita di dati o la programmazione di nuovi azionamenti con il software desiderato: è sufficiente inserire la scheda flash contenente il set di dati desiderato nel controller. I dati possono quindi essere letti al successivo avvio dell'azionamento. Per questo processo non è necessario collegare un computer o utilizzare il software LinMot-Talk, semplificando e velocizzando la manutenzione e la produzione. La convalida della configurazione di sicurezza può essere eseguita direttamente sull'azionamento inserendo manualmente il checksum tramite appositi selettori rotativi, senza bisogno di un PC in loco.

Soluzione a cavo singolo anche per la sicurezza funzionale

Dal 1997, LinMot si affida a una soluzione a cavo singolo per il collegamento tra azionamento e motore. L'azienda applica questo concetto collaudato anche alla sua soluzione di sicurezza. Il cavo di alimentazione e di segnale, già utilizzato nelle generazioni precedenti, è ora integrato nel pacchetto di sicurezza, eliminando la necessità di cavi separati. Gli utilizzatori dei motori LinMot non devono quindi gestire cavi separati per il segnale dell'encoder e l'alimentazione, inclusi i connettori necessari, nemmeno con gli azionamenti di sicurezza. Ciò riduce significativamente i costi e gli sforzi di progettazione, assemblaggio, stoccaggio e manutenzione. Ulteriori vantaggi includono un minore ingombro, un minor numero di potenziali punti di guasto e, di conseguenza, una maggiore disponibilità del sistema.
I profili di comunicazione selezionabili tramite software e la scheda SD per il backup dei dati riducono i costi di stoccaggio, logistica, ricambi e assistenza.

Conclusioni e prospettive: Sistema modulare leader per il movimento lineare

Dal 1997, LinMot si affida a una soluzione a cavo singolo per il collegamento tra azionamento e motore. L'azienda applica questo concetto collaudato anche alla sua soluzione di sicurezza. Il cavo di alimentazione e di segnale, già utilizzato nelle generazioni precedenti, è ora integrato nel pacchetto di sicurezza, eliminando la necessità di cavi separati. Gli utilizzatori dei motori LinMot non devono quindi gestire cavi separati per il segnale dell'encoder e l'alimentazione, inclusi i connettori necessari, nemmeno con gli azionamenti di sicurezza. Ciò riduce significativamente i costi e gli sforzi di progettazione, assemblaggio, stoccaggio e manutenzione. Ulteriori vantaggi includono un minore ingombro, un minor numero di potenziali punti di guasto e, di conseguenza, una maggiore disponibilità del sistema.
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