SCHMERSAL-POLSKA E. Nowicka, M. Nowicki Sp. j. Telefon: +48 22 / 816 85 78 Fax: +48 22 / 816 85 80
ul. Kremowa 65A 02-969 WARSZAWA e-mail: [e-mail] http://www.schmersal.pl
Od magistrali bezpieczeństwa do bezpiecznego połączenia
radiowego
Okablowanie i montaż podzespołów elektrycznych i elektronicznych pochłania istotną część finansów inżyniera mechanika. Jeśli uda
się zredukować tą część wydatków, koszty ogólne mogą być niższe, a maszyny a nawet całe fabryki można zaoferować w
konkurencyjnych cenach. Teza ta znajduje odzwierciedlenie również w odniesieniu do technologii bezpieczeństwa. W konsekwencji
rosnąca liczba inżynierów stosuje magistralowe systemy bezpieczeństwa. Teraz pojawił się nowy system, przekazujący sygnały
bezpieczeństwa drogą radiową.
Magistralowe systemy przesyłu sygnałów bezpieczeństwa są 2000, sterowany mikroprocesorowo kontroler magistralowy
prawnie dopuszczonym produktem w technologii budowy maszyn. bezpieczeństwa. Ten popularny system oparty jest na
Dzięki użyciu pojedynczego przewodu, pozwalają na znaczące opatentowanym układzie transmisji danych (Fot. 2) i jest
zredukowanie kosztów instalacji i okablowania. Przy użyciu sieci odpowiedni dla krytycznych zastosowań. Był on również
 AS-Interface Safety at Work (AS-i SaW) okablowanie jest jeszcze wykorzystany jako baza dla Sterownika Bezpieczeństwa ESALAN,
bardziej uproszczone, gdyż przewód magistrali zapewnia nie tylko który umożliwia realizację funkcji bezpieczeństwa nie na poziomie
wymagane zasilanie ale również transmisję danych z systemu czujników ale poprzez elektronikę.
bezpieczeństwa. System AS-i SaW został zaprojektowany
specjalnie dla interfejsu czujnik-aktywator i może być stosowany
również do osprzętu bezpieczeństwa. System nie generuje
zbędnych sygnałów podczas komunikacji pomiędzy osprzętem
łączeniowym i modułem bezpieczeństwa.
Fot. 2: W sterowniku bezpieczeństwa ESALAN użyty został
opatentowany system magistralowy.
Sterownik ESALAN umożliwia na przykład monitorowanie ruchu
osi robota przemysłowego w wolnej przestrzeni. W takim wypadku
Fot. 1: Uproszczona instalacja: urządzenia bezpieczeństwa ze
ogrodzenie bezpieczeństwa służy wyłącznie jako ochrona przed
zintegrowanym interfejsem AS-i SaW.
wystającymi przedmiotami oraz przed wtargnięciem na teren pracy
robota.
Większa przejrzystość
System, którego jedyną zaletą byłoby zmniejszenie kosztów
Mniej kabli czy też wcale?
okablowania nie przetrwał by zbyt długo na rynku. Inną zaletą AS-i
SaW jest nadzwyczaj krótki czas reakcji  40 ms. Ponadto AS-i
Mimo że systemy magistralowe bezpieczeństwa umożliwiają
SaW umożliwia zrealizowanie wielu użytecznych funkcji
zredukowanie ilości przewodów, to jednak pewne ilości kabli są
diagnostycznych i sygnalizacyjnych, a więc czyni cały układ
nadal wymagane. Zastosowania niekonwencjonalne, takie jak
bezpieczeństwa bardziej funkcjonalnym i przejrzystym. Dlatego
 automatyka bezprzewodowa są ostatnio coraz częściej
AS-i SaW jest szczególnie interesujący w aplikacjach, gdzie
omawiane. Nie wymagają one żadnych kabli do przekazywania
użytkownik potrzebuje trwałych i ścisłych informacji o elementach
danych do ruchomych części maszyny oraz żadnych elementów
układu bezpieczeństwa danego urządzenia.
zużywających się, takich jak pierścienie ślizgowe czy prowadniki
kablowe.
Kompletny asortyment
Do tej pory jednak, zalety te były nieosiągalne dla zastosowań
Grupa Schmersal oferuje pełny program urządzeń bezpieczeństwa
bezpieczeństwa. Transmisja sygnałów związanych z urządzeniami
ze zintegrowaną obsługą systemu AS-i SaW (Fot. 1). W programie
bezpieczeństwa musiała być przeprowadzana w sposób
znajdujemy między innymi wyłączniki bezpieczeństwa i blokady
konwencjonalny, a zatem systemy transmisji radiowej nie spełniały
elektromagnetyczne, a także osprzęt bezdotykowy czy urządzenia
specjalnych wymogów dla układów bezpieczeństwa.
zatrzymania awaryjnego. Dla konwencjonalnych elementów
Firma ELAN zaprojektowała ostatnio system transmisji sygnałów
systemów bezpieczeństwa, które są oferowane bez interfejsu AS-i
związanych z bezpieczeństwem, przeznaczony dla technologii
SaW, Schmersal oferuje specjalny moduł wejściowy lub solidny
bezprzewodowych, który spełnia wszystkie wymagania norm
AS-Tube, za pomocą którego można nawiązać połączenie
zharmonizowanych związanych z zapewnieniem bezpieczeństwa
konwencjonalnych urządzeń z siecią AS-i SaW bezpośrednio na
maszyn. Urządzenie zwane ESALAN-Wireless jest również
maszynie.
dostępne jako kompletny system, tj. elektroniczny nadajnik,
programowalny moduł bezpieczeństwa oraz odbiornik sygnału
Alternatywa: własny, opatentowany system magistralowy
(Fot. 3).
Ponadto firma Elan  centrum kompetencji systemów
elektronicznych grupy Schmersal  zaprojektowała już w roku
Strona 1/2
Telefon: +48 22 / 816 85 78 Fax: +48 22 / 816 85 80 [e-mail] www.schmersal.pl
Inne zastosowania
Obecnie system ESALAN-Wireless firmy ELAN jest w poczÄ…tkowej
fazie rozwoju. Bezpieczne Å‚Ä…cze radiowe stanie siÄ™ niebawem
użyteczne również do innych zastosowań. Firma ELAN pracuje
nad rozwojem systemu w ścisłej współpracy z jego
dotychczasowymi użytkownikami.
Jednym z projektowanych urządzeń jest bezprzewodowy, 3-
stopniowy wyłącznik nożny. Tutaj łącze radiowe przyczynia się do
zwiększenia bezpieczeństwa ponieważ brak kabli eliminuje
potencjalne niebezpieczeństwo potknięcia.
Dla konwencjonalnych urządzeń: linia diagnostyczna
Przy użyciu konwencjonalnych urządzeń bezpieczeństwa również
istnieje możliwość ograniczenia kosztów okablowania i montażu.
Jednym ze sposobów jest stosowanie nowej generacji czujników
bezpieczeństwa (CSS) i blokad elektromagnetycznych (AZM 200)
zaprojektowanych przez firmę SCHMERSAL. Przy spełnieniu
Fot. 3: Komponenty systemu ESALAN-Wireless komunikujÄ… siÄ™
surowych wymogów bezpieczeństwa urządzenia te mogą być
bezprzewodowo przy pomocy bezpiecznego Å‚Ä…cza radiowego.
łączone szeregowo w strukturę łańcuchową, a tym sposobem
mogą być monitorowane przez jeden moduł przekaz
nikowy
Ponieważ zastosowanie w rzeczywistej praktyce zostało wzięte
bezpieczeństwa (Fot. 4). Połączenie szeregowe może być jednak
pod uwagę, zaletą systemu ESALAN-Wireless jest zdolność do
stosowane tylko do przekazywania sygnałów bezpieczeństwa. Inne
pracy w warunkach wielkiej częstotliwości (HF). Z tego powodu
sygnały, np. diagnostyczne, muszą nadal być realizowane w
zwrócono szczególną uwagę na funkcjonalność łącza radiowego
sposób konwencjonalny.
oraz wymogi technologii bezpieczeństwa. Ten drugi aspekt
wymaga między innymi, żeby system natychmiast przełącza się w
stan bezpieczny w przypadku wykrycia usterki, która musi być
rozpoznana autonomicznie w przypadku wysokich wymagań
bezpieczeństwa.
Redundantne częstotliwości
Jednym z najważniejszych środków gwarantujących wysoką
funkcjonalność urządzenia jest redundancja częstotliwości
radiowych, tzn. łącze radiowe jest używane alternatywnie w
częstotliwościach 433 MHz i 869 MHz, na które nie ma wymogu
rejestracji ani licencjonowania. Tolerancja 3 następujących po
sobie błędów w transmisji jest następnym ważnym aspektem.
Co więcej wzajemne zakłócenia kilku systemów ESALAN-Wireless
są wykluczone przez użycie 4 niezależnych par kanałów oraz
możliwość ustawienia wydajności emisji.
Wysoki poziom bezpieczeństwa
Systemy ESALAN-Wireless spełniają wszystkie pozostałe
wymagania dla sterowań bezprzewodowych wg IEC EN 60204-1
oraz dla mikroprocesorowych systemów elektronicznych z funkcją
bezpieczeństwa wg IEC 61508.
Systemy te mogą być stosowane w obwodach bezpieczeństwa
kategorii SIL 3 wg IEC 61508 lub Poziomu Wydajności  e wg
prEN 13849 oraz kategorii sterowania 4 wg EN 954-1.
Jednostka Notyfikowana MHHW z niemieckiej grupy certyfikacyjnej
BG-Prüfzert zaaprobowaÅ‚a koncepcjÄ™ systemu a ostateczne
Fot. 4: Nowa generacja osprzętu bezpieczeństwa  tutaj pokazano
świadectwo badania typu jest obecnie w przygotowaniu. System
AZM 200  może być łączona szeregowo do jednego modułu
sterowany radiowo firmy ELAN spełnia wszystkie wymagania
bezpieczeństwa bez utraty kategorii sterowania.
odpowiednich jednostek certyfikacyjnych.
RozwiÄ…zaniem tego problemu jest pokazana przez GrupÄ™
Wyłącznik zezwalający: nowy stopień wolności
Schmersal na targach SPS/IPC/Drives 2005 (Norymberga)
Pierwszym urzÄ…dzeniem firmy Elan korzystajÄ…cym z bezpiecznego
szeregowa bramka diagnostyczna (SD-Gateway). Bramka ta
łącza radiowego jest urządzenie załączające, które jest
używa standardu Profibus do odbierania i wysyłania odpowiednich
powszechnie stosowane jako  pilot sterujÄ…cy z funkcjÄ… ochrony
sygnałów diagnostycznych, a więc upraszcza konfigurację tej
ludzi w przenośnych (ruchomych) systemach sterowania. Tym
części systemu oraz pozwala na podłączenie wielu urządzeń do
sposobem operator może kontrolować, ustawiać czy konfigurować
jednego, niedrogiego modułu przekaz
nikowego bezpieczeństwa.
maszyny (np. roboty) w trybie zredukowanej prędkości pracy bez
Obsługa tego systemu jest zapewniona w blokadach
siatki ograniczającej lub przy otwartej osłonie bezpieczeństwa.
elektromagnetycznych bezpieczeństwa AZM 200, w nowych
Może on poruszać się po całym terenie bez przejmowania się
wykonaniach czujników bezpieczeństwa CSS.
ciągniętymi za sobą kablami czy ryzykiem potknięcia.
Fotografie: 1+4 K.A. Schmersal GmbH, Wuppertal; 2+3 Elan Schaltelemente GmbH & Co. KG, Wettenberg
Autorzy:
Dipl-Ing. Detlef Grundke, K.A. Schmersal GmbH, Wuppertal;
Frank Schmidt, K.A. Schmersal GmbH, Wuppertal;
Siegfried Wolf, Elan Schaltelemente GmbH & Co. KG, Wettenberg
Uwaga: Ten artykuł został opublikowany po raz pierwszy w magazynie technicznym  Der Konstrukteur, Heft August 2005 z życzliwą pomocą personelu
wydawniczego oraz autorów.
Strona 2/2