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Fonctions de sécurité intégrées à l'entraînement pour SIMOTION D et SINAMICS S110/S120
Dans le système Motion Control SIMOTION D, les fonctions essentielles du système d'entraînement SINAMICS S120 sont intégrées. Par conséquent, les fonctions de sécurité intégrées à l'entraînement de SINAMICS S120 sont également utilisables en association avec SIMOTION D.
SIMOTION D et SINAMICS S110/S120 se distinguent par une multitude de fonctions de sécurité intégrées. Associées aux capteurs et au système de commande de sécurité généralement nécessaires à la fonction de sécurité, elles permettent d'assurer de manière pratique une protection très efficace des personnes et des machines.
Elles correspondent aux catégories de sécurité suivantes :
- PL d et catégorie 3 selon EN ISO 13849‑1
- SIL 2 selon CEI 61508 et CEI 61800‑5‑2
Remarque :
La fonction de diagnostic Safe Brake Test (SBT) satisfait aux exigences de catégorie 2 selon EN ISO 13849‑1.
Les fonctions Safety Integrated sont généralement certifiées par des organismes indépendants. Les certificats d'essai correspondants et les déclarations du constructeur sont disponibles auprès des interlocuteurs Siemens.
Drive Safety Data Block (DSDB)
La commande des fonctions de sécurité d'un entraînement affecté à SIMOTION est réalisée via PROFIsafe ou par des entrées de sécurité directement sur l'entraînement.
En fonction de la fonction de sécurité choisie, il est judicieux de faire réagir le programme utilisateur à l'activation de la fonction de manière appropriée dans SIMOTION dans le but d'éviter des violations de valeurs limites côté entraînement.
Ainsi, lors de l'activation de la fonction SLS par exemple, la vitesse des entraînements concernés doit être réglée dans le temps disponible de SIMOTION au-dessous de la valeur limite SLS correspondante.
Lors de l'activation de SOS, les axes correspondants doivent être immobilisés et maintenus ainsi.
L'information indiquant quelle fonction de sécurité a été activée et quelle limitation de vitesse de consigne est actuellement active est transmise via le DSDB. En général, l'information est transmise de l'entraînement au programme utilisateur SIMOTION.
L'activation de la fonction de diagnostic SBT est transmise en sens inverse, du programme utilisateur vers l'entraînement.
Les fonctions de sécurité intégrées actuellement disponibles sont décrites ci-après. En termes de sécurité fonctionnelle, elles répondent aux exigences définies dans la norme internationale CEI 61800‑5‑2 pour systèmes d'entraînement à vitesse variable.
Les fonctions de sécurité intégrées au système d'entraînement SINAMICS se subdivisent en gros en quatre catégories :
Fonctions pour l'arrêt contrôlé sûr d'un entraînement
- Safe Torque Off (STO) - Suppression sûre du couple
- Safe Stop 1 (SS1) - Arrêt sûr 1
- Safe Stop 2 (SS2) - Arrêt sûr 2
- Safe Operating Stop (SOS) - Arrêt de fonctionnement sûr
Fonctions pour un concept de freinage sûr
- Safe Brake Control (SBC) - Commande sûre de frein
- Safe Brake Test (SBT) – Test de frein sûr (cette fonction de diagnostic va au-delà du contenu de la norme CEI 61800‑5‑2)
Fonctions relatives à la surveillance sûre du déplacement d'un entraînement
- Safely-Limited Speed (SLS) - Vitesse limitée sûre
- Safe Speed Monitor (SSM) - Surveillance sûre de vitesse
- Safe Direction (SDI) - Sens de déplacement sûr
- Safely-Limited Acceleration (SLA) – Limitation sûre de l'accélération
Fonctions relatives à la surveillance sûre de la position d'un entraînement
- Safely-Limited Position (SLP) – Position limitée sûre
- Safe Cam (SCA) – Cames logicielles sûres
- Safe Position (SP) – Transmission de position sûre (cette fonction va au-delà du contenu de la norme CEI 61800‑5‑2)
Safe Torque Off (STO) = Suppression sûre du couple
La fonction STO est la fonction de sécurité intégrée au variateur la plus usuelle et la plus fondamentale. Elle veille à ce qu'aucune énergie génératrice de couple ne puisse plus être appliquée à un moteur et à empêcher tout démarrage intempestif.
Effet
Cette fonction est un dispositif permettant d'éviter tout démarrage intempestif selon EN 60204-1, section 5.4. La fonction STO a pour effet de supprimer les impulsions du variateur (ce qui correspond à la catégorie d'arrêt 0 selon EN 60204‑1). L'entraînement ne développe avec certitude aucun couple. Cet état est surveillé en interne.
Utilisation
STO a pour effet immédiat d'empêcher le variateur de fournir une énergie génératrice d'un couple. La fonction STO peut être mise en œuvre dans toutes les situations dans lesquelles l'entraînement se met par lui-même à l'arrêt dans un temps relativement court du fait du couple résistant ou du frottement et dans toutes les situations dans lesquelles le ralentissement naturel ne représente pas de danger.
STO permet de travailler sans danger avec un protecteur ouvert (blocage du redémarrage) et est utilisée pour les machines/installations avec des axes en mouvement, par ex. dans le domaine de la manutention.
Avantages pour le client
L'avantage de la fonction de sécurité intégrée STO par rapport à la technologie de sécurité habituelle utilisant des appareillages électromécaniques est l'économie de composants séparés et du câblage et de l'entretien qui vont avec. En raison de la rapidité des temps de commutation électroniques, la fonction offre un temps de réaction plus court que les composants électromécaniques d'une solution habituelle.
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Safe Stop 1 (SS1) = Arrêt sûr 1
La fonction SS1 provoque une mise à l'arrêt sûre rapide du moteur et fait passer celui-ci dans l'état sans couple une fois l'immobilisation atteinte en activant STO.
Effet
La fonction SS1 permet de réaliser un arrêt contrôlé sûr de catégorie d'arrêt 1 selon EN 60204‑1. Après activation de la fonction SS1, l'entraînement freine de manière autonome en suivant une rampe d'arrêt rapide et, après écoulement du temps sûr de décélération réglé, active automatiquement les fonctions Safe Torque Off et Safe Brake Control (si ces dernières sont configurées).
Lorsque la variante "SS1 avec Stop externe (SS1E)" est paramétrée, aucun freinage contrôlé par l'entraînement par le variateur n'est effectué. La commande de niveau supérieur doit arrêter l'entraînement dans un laps de temps de transition vers STO paramétrable. Les surveillances de rampe de freinage SBR (Safe Brake Ramp) ou SAM (Safe Acceleration Monitor) ne sont pas actives. L'utilisation de SS1E est avantageuse dans le cas des entraînements qui doivent être arrêtés par la commande Motion Control afin d'éviter tout endommagement de la machine ou du produit.
Utilisation
La fonction SS1 est utilisée lorsqu'après la survenue d'un événement relatif à la sécurité, un arrêt le plus rapide possible de l'entraînement est exigé avec un passage consécutif dans l'état STO (par ex. arrêt d'urgence). Elle est donc utilisée pour immobiliser des masses d'inertie importante le plus rapidement possible pour la sécurité du personnel opérateur ou pour faire décélérer en un temps minimum des moteurs fonctionnant à des vitesses élevées. Parmi les exemples typiques d'utilisation, on peut citer : les scies, les moteurs de meuleuse, les centrifugeuses, les enrouleurs et les transstockeurs.
Avantages pour le client
L'arrêt ciblé d'un entraînement via SS1 réduit le risque de danger, augmente la productivité d'une machine et permet de réduire les distances de sécurité dans une machine. Ici la fonction est utilisée pour l'immobilisation active de l'entraînement comparée à l'utilisation unique de la fonction STO. Cette solution permet généralement de se passer de freins mécaniques coûteux et soumis à l'usure pour le freinage du moteur.
G_D211_XX_00305
Safe Stop 2 (SS2) = Arrêt sûr 2
La fonction SS2 provoque un arrêt sûr rapide du moteur et active la fonction SOS la position d'immobilisation après l'arrêt.
Effet
La fonction Safe Stop 2 permet de réaliser un arrêt contrôlé sûr de catégorie d'arrêt 2 selon EN 60204‑1. Après activation de la fonction SS2, l'entraînement freine de manière autonome en suivant une rampe d'arrêt rapide. Contrairement à SS1, le variateur reste opérationnel, c'est-à-dire que le moteur est en mesure de fournir le couple total pour le maintien de l'immobilisation. Une surveillance sûre de l'immobilisation est réalisée (fonction Safe Operating Stop).
Utilisation
À l'instar de la fonction SS1, SS2 permet également le freinage le plus rapide possible du moteur. Toutefois, le moteur ne passe pas dans l'état sans énergie mais la régulation l'empêche de quitter la position d'immobilisation, même sous l'effet de forces externes. SS2 est utilisée par exemple pour les machines d'usinage ou les machines-outils.
Avantages pour le client
La fonction SS2 assure une immobilisation rapide de l'axe. Compte tenu que la régulation reste active, la production peut être reprise, sans référencement, immédiatement après désactivation de la fonction de sécurité. Cela garantit des temps d'arrêt et de préparation courts ainsi qu'une productivité élevée.
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Safe Operating Stop (SOS) = Arrêt de fonctionnement sûr
Avec la fonction SOS, le moteur immobilisé est maintenu dans sa position par la régulation de l'entraînement et la position est surveillée.
Effet
La fonction SOS réalise une surveillance sûre de l'immobilisation. Le variateur reste opérationnel. Le moteur peut ainsi fournir le couple total pour rester dans la position actuelle. Une surveillance sûre de la position est réalisée. Contrairement aux fonctions de sécurité SS1 et SS2, la consigne de vitesse n'est pas contrôlée par l'entraînement. Après l'activation de SOS, la commande de niveau supérieur doit amener l'entraînement à l'arrêt en l'espace d'un temps paramétrable, puis le maintenir dans la position de consigne.
Utilisation
SOS convient à toutes les applications dans lesquelles, pour certaines étapes de traitement, la machine ou certaines parties de la machine doivent être immobilisées de manière sûre dans des positions dans lesquelles l'entraînement doit fournir un couple de maintien. On a ainsi l'assurance que, malgré le couple antagoniste, l'entraînement reste dans sa position actuelle. Contrairement à SS1 et SS2, l'entraînement ne freine pas de manière autonome, mais attend que la commande de niveau supérieur réalise en l'espace d'un temps d'attente paramétrable la décélération coordonnée des axes concernés dans le groupe. Ceci permet d'éviter un éventuel endommagement de la machine ou du produit. SOS est utilisée par exemple pour les enrouleuses, les machines de transformation, les machines d'emballage et les machines-outils.
Avantages pour le client
Aucun composant mécanique n'est requis pour maintenir l'axe dans sa position malgré l'apparition éventuelle d'une force antagoniste. Du fait de la rapidité de commutation et compte tenu que la régulation de vitesse reste toujours active, les temps de préparation et d'arrêt sont réduits. Un nouveau référencement de l'axe après avoir quitté la fonction SOS n'est pas nécessaire. Celui-ci est de nouveau immédiatement opérationnel après désactivation de la fonction SOS.
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Safe Brake Control (SBC) = Commande sûre de frein
La fonction SBC permet la commande sûre d'un frein d'arrêt. Lors du déblocage, SBC est toujours activée parallèlement à STO.
Effet
Un frein d'arrêt actif en l'absence de courant est commandé et surveillé en version de sécurité bicanal. Grâce à la commande bicanal, le frein peut encore être activé même en cas de défaut d'isolation dans le câble de commande. De tels défauts sont décelés de manière précoce grâce à des impulsions de contrôle.
Remarque :
La commande sûre de frein ne décèle pas les défauts mécaniques du frein, tels qu'une usure des garnitures de frein. Les Motor Modules de forme Booksize intègrent les bornes pour le frein moteur. Avec les Power Modules de forme Blocksize, un Safe Brake Relay supplémentaire est requis ; pour la forme Châssis, il faut un Safe Brake Adapter supplémentaire.
Utilisation
La fonction SBC est utilisée en association avec la fonction STO ou SS1 pour empêcher le mouvement d'un axe dans l'état sans couple, par ex. du fait de la gravité.
Avantages pour le client
Ici aussi, la fonction économise l'utilisation de matériel externe et de tout le câblage correspondant.
G_D211_XX_00276
Safe Brake Test (SBT) = Test de frein sûr
La fonction de diagnostic SBT exécute un test de la fonction de freinage à intervalles cycliques ou avant l'accès d'un opérateur à une zone dangereuse.
Effet
Le fonctionnement correct des freins soumis à l'usure est vérifié de manière sûre en établissant un couple à l'encontre du frein serré. Deux freins par entraînement, par ex. le frein moteur et le frein externe, peuvent être vérifiés avec des couples d'essai différents.
Utilisation
La fonction de diagnostic SBT convient pour réaliser un frein sûr, en combinaison avec la fonction SBC.
Avantages pour le client
La fonction détecte les défauts ou l'usure dans la mécanique du frein. Les tests automatiques de l'effet de freinage permettent de réduire les coûts de maintenance et d'augmenter la sécurité et la disponibilité de la machine ou de l'installation.
Remarque :
La fonction SBT n'est pas disponible avec SINAMICS S110.
G_D211_XX_00311
Safely-Limited Speed (SLS) = Vitesse limitée sûre
La fonction SLS surveille que l'entraînement ne dépasse pas une limite de vitesse de rotation/vitesse prédéfinie.
Effet
La fonction SLS permet de surveiller l'entraînement à une limite de vitesse paramétrable. Quatre limites différentes peuvent être sélectionnées. Comme pour SOS, l'entraînement n'a pas d'influence autonome sur la consigne de vitesse. Après sélection de SLS, la commande de niveau supérieur doit amener l'entraînement sous la vitesse limite sélectionnée en l'espace d'un temps paramétrable. Si la limite de la vitesse est dépassée, une réaction aux erreurs configurable initiée par le variateur se produit.
Le niveau limite SLS 1 peut se voir assigner un facteur, transmis avec une résolution de 16 bits via PROFIsafe. Ainsi, il est possible de spécifier un nombre quasi-illimité de valeurs limites.
Remarque : Cette fonction n'est pas disponible avec SINAMICS S110.
Utilisation
La fonction SLS est utilisée lorsque des personnes se trouvent dans la zone dangereuse d'une machine et que leur sécurité ne peut être assurée qu'en cas de vitesse réduite. Parmi les exemples d'utilisation, on peut citer les cas dans lesquels un opérateur doit se rendre dans la zone dangereuse de la machine à des fins de maintenance ou de réglage. Un exemple typique est une enrouleuse dont le matériau à enrouler est mis en place manuellement par l'opérateur. Pour empêcher dans ce cas toute blessure de l'opérateur, le cylindre ne doit tourner qu'à une vitesse réduite de manière sûre. Souvent, la fonction SLS est également utilisée pour réaliser un concept de sécurité à deux niveaux. Pendant qu'une personne se trouve dans une zone peu critique, la fonction SLS est activée et les entraînements sont arrêtés de manière sûre uniquement dans une zone restreinte présentant un danger potentiel plus grand. Outre la protection des personnes, la fonction SLS peut également être utilisée pour la protection des outils, par exemple lorsqu'une vitesse maximale ne doit pas être dépassée.
Avantages pour le client
La fonction SLS peut contribuer à une diminution sensible des temps d'arrêt ou simplifier grandement, voire accélérer les procédures de réglage. L'effet obtenu au final est une disponibilité accrue de la machine. Elle permet d'économiser en outre des composants externes tels que par ex. les contrôleurs de vitesse.
G_D211_XX_00307
Safe Speed Monitor (SSM) = Surveillance sûre de vitesse
La fonction SSM indique lorsqu'un entraînement fonctionne sous une vitesse de rotation/linéaire réglable. Tant que la valeur seuil reste en dessous de la limite inférieure, la fonction émet un signal sécurisé.
Effet
En cas de passage sous la valeur limite paramétrée, un signal sécurisé est généré. Celui-ci peut par exemple être traité dans un système de commande de sécurité permettant de réagir, selon le contexte, à l'événement via la programmation.
Utilisation
Dans le cas le plus simple, la fonction SSM permet de déverrouiller un protecteur en cas de passage sous un seuil de vitesse non critique. Autre exemple : une centrifugeuse, qui ne doit être remplie qu'à une vitesse inférieure à la vitesse configurée.
Avantages pour le client
Contrairement à la fonction SLS, aucune réaction aux erreurs initiée par le variateur ne se produit en cas de dépassement de la limite de vitesse. La signalisation en retour sûre peut être traitée dans un système de commande de sécurité et permet par conséquent à l'utilisateur de réagir différemment selon la situation.
G_D211_XX_00209
Safe Direction (SDI) = Sens de déplacement sûr
La fonction SDI veille à ce que l'entraînement se déplace uniquement dans le sens sélectionné.
Effet
Un écart par rapport au sens de déplacement actuellement surveillé est détecté de manière sûre et la réaction aux erreurs configurée est initiée par le variateur. Il est possible de surveiller au choix un sens de déplacement ou l'autre.
Utilisation
La fonction SDI est utilisée lorsque l'entraînement ne doit se déplacer que dans un seul sens. Cas d'application typique : rendre une zone dangereuse accessible à l'opérateur tant que la machine se déplace dans le sens sûr, à savoir en s'éloignant de l'opérateur. Dans cet état, l'opérateur peut amener ou retirer du matériau dans la zone de travail sans aucun risque.
Avantages pour le client
La fonction permet d'économiser des composants externes, tels que par ex. les contrôleurs de vitesse et tout le câblage correspondant. La libération d'une zone dangereuse pendant que la machine se déplace en s'éloignant de l'opérateur accroît la productivité. Sans la fonction SDI, la machine devrait être arrêtée de manière sûre pendant l'approvisionnement et le retrait du matériau.
G_D211_XX_00308
Safely-Limited Acceleration (SLA) = Limitation sûre de l'accélération
La fonction SLA permet de limiter l'accélération de l'entraînement.
Effet
Lorsque la fonction SLA est activée, le système surveille que l'accélération de l'entraînement ne dépasse pas le seuil paramétré. En cas de dépassement de seuil, une réaction à l'erreur configurable est initiée. L'accélération est surveillée dans les deux sens de déplacement. Une accélération négative, c'est à dire un freinage de l'entraînement, n'est pas surveillée. La fonction SLA est activée immédiatement à la sélection. Il n'existe aucune temporisation entre la sélection et l'activation de la fonction. La fonction SLA n'est utilisable que dans le système à 1 codeur. La sélection de la fonction SLA est uniquement possible via PROFIsafe.
Utilisation
SLA est utilisable par ex. en mode réglage d'une machine. Une continuité erronée d'en entraînement est rapidement détectée par SLA et les réactions à l'erreur appropriées immédiatement mises en œuvre. Un opérateur se tenant près de la machine est donc protégé de manière efficace.
Avantages pour le client
La réaction rapide à un état de fonctionnement dangereux de l'entraînement permet de réduire les distances de sécurité et ainsi d'économiser de la place et les coûts.
Remarque :
La fonction SLA n'est pas disponible avec SINAMICS S110.
G_D211_XX_00363
Safely-Limited Position (SLP) = Position limitée sûre
La fonction SLP surveille que l'axe ne quitte pas la plage de déplacement admissible.
Effet
Après l'activation de SLP, la plage de déplacement limitée par le fin de course logiciel configuré est surveillée de manière sûre. Si l'axe quitte la plage de déplacement admissible, une réaction aux erreurs configurable se produit. Il est possible, même en cours de fonctionnement, de passer d'une plage de déplacement à une autre.
Utilisation
SLP est utilisée dans toutes les applications où les opérateurs doivent accéder à une zone de protection, par ex. pour l'approvisionnement et le retrait du matériau. La surveillance sûre de la position de l'axe permet d'empêcher que l'axe ne se déplace dans la zone de protection libérée pour l'opérateur et le mette ainsi en danger, par ex. avec les transstockeurs, les grues à portique ou les centres d'usinage.
Avantages pour le client
SLP permet de réaliser une surveillance hautement efficace de la zone de protection. La fonction permet d'économiser des composants externes, tels que par ex. les fins de course matériel et tout le câblage correspondant. En raison du temps de réaction court après un dépassement des valeurs limites, les distances de sécurité ne sont franchies que dans une moindre mesure.
Remarque :
La fonction SLP n'est pas disponible avec SINAMICS S110.
G_D211_XX_00310
Safe Cam (SCA) = Cames logicielles sûres
La fonction SCA met à disposition de l'utilisateur jusqu'à 30 cames sécurisée.
Effet
SCA fournit un signal de sécurité lorsque la position actuelle de l'entraînement se trouve dans la zone de positionnement paramétrée pour la came correspondante. La sortie des signaux de came s'effectue uniquement via PROFIsafe.
Utilisation
La fonction SCA peut être utilisée de manière polyvalente, par ex. pour réaliser des détections de zone sûres et spécifiques ou surveiller des limitations de zones de protection. Il est toujours possible de commuter entre différentes fonctions de sécurité en fonction de la position de came signalée.
Avantages pour le client
La fonction SCA permet de réaliser des cames électroniques et ainsi de réduire les coûts pour les cames matérielles.
Remarques :
La fonction SCA n'est pas disponible avec SINAMICS S110.
Lorsque la fonction SCA est utilisée, la fonction Safe Position (SP) n'est pas disponible.
G_D211_XX_00360
Safe Position (SP) = Transmission de position sûre
La fonction SP transmet les mesures de position déterminées de manière sûre dans l'entraînement à un système de commande de sécurité via la communication sûre PROFIsafe.
Effet
À la différence de la fonction SLP, qui surveille un éventuel dépassement des valeurs limites pour la mesure de position actuelle et déclenche le cas échéant une réaction aux erreurs initiée par le variateur, la fonction SP transmet les mesures de position actuelles au système de commande de sécurité. La surveillance de position est réalisée dans le programme de sécurité de la commande. Pour la transmission des valeurs de position, des télégrammes PROFIsafe étendus sont disponibles. Les valeurs de position peuvent être transmises au choix avec une résolution de 16 bits ou de 32 bits. De plus, un horodatage est également transmis pour les valeurs de position.
Utilisation
La fonction SP permet de mettre en œuvre des concepts de sécurité sur mesure. La fonction convient particulièrement aux machines pour lesquelles des fonctions de sécurité flexibles sont requises. Elle peut être utilisée de manière polyvalente, par exemple pour réaliser des détections de zone sûres et propres aux axes avec des cames sûres. SP permet en outre de mettre en œuvre des concepts de sécurité globaux aux axes, des zones de protection multidimensionnelles et des concepts de zones.
Avantages pour le client
Étant donné que les surveillances de position ou de vitesse sont réalisées dans le programme de sécurité de la commande, l'utilisateur dispose de la flexibilité nécessaire pour réaliser des fonctions de sécurité sur mesure. La réaction à un dépassement des valeurs limites doit également être définie dans le programme de sécurité. Cela représente une tâche de programmation plus importante pour commencer, mais offre la possibilité ensuite de déclencher différentes réactions aux erreurs selon la situation.
Remarques :
La fonction SP n'est pas disponible avec SINAMICS S110.
Lorsque la fonction SP est utilisée, la fonction Safe Cam (SCA) n'est pas disponible.
G_D211_XX_00309
Basic Functions, Extended Functions et Advanced Functions
Les fonctions Safety Integrated pour SIMOTION D et SINAMICS S110/S120 sont réparties en Basic Functions, Extended Functions et Advanced Functions.
Les Basic Functions font partie de la fourniture standard.
Les Extended Functions doivent être validées par une licence.
- Basic Functions
- Safe Torque Off (STO)
- Safe Brake Control (SBC)
- Safe Stop 1 (SS1)
- Extended Functions
- Safe Stop 1 (SS1) avec SBR ou SAM
- Safe Stop 2 (SS2) avec SBR ou SAM
- Safe Operating Stop (SOS)
- Safely-Limited Speed (SLS)
- Safe Speed Monitor (SSM)
- Safe Direction (SDI)
- Safely-Limited Acceleration (SLA)
- Fonction de diagnostic Safe Brake Test (SBT)
- Advanced Functions
- Safely-Limited Position (SLP)
- Safe Cam (SCA)
- Safe Position (SP)
Lors de l'activation des Extended Functions SS1 et SS2 avec SAM, une surveillance sûre de l'accélération (SAM – Safe Acceleration Monitor) est réalisée en phase de freinage afin de détecter un éventuel défaut dès ce stade.
Avec SS1 et SS2, il est également possible de configurer une surveillance sûre de la rampe de freinage (SBR – Safe Brake Ramp).
Les Basic Functions, activées par l'intermédiaire des bornes intégrées sur l'appareil, le Terminal Module TM54F ou via PROFIsafe, ne nécessitent aucun codeur.
Commande des fonctions de sécurité intégrées
Les fonctions de sécurité intégrées peuvent être activées comme suit :
Basic Functions :
- Via des bornes sur SIMOTION D4x5-2 ou la Control Unit CU320-2 et sur la partie puissance
- Via les entrées TOR de sécurité de SIMOTION D410-2 ou la Control Unit CU310-2/CU305
- Via les entrées TOR de sécurité du Terminal Module TM54F (remarque : le TM54F n'est pas utilisable sur la CU305.)
- Via PROFINET ou PROFIBUS avec profil PROFIsafe
Extended et Advanced Functions :
- Via les entrées TOR de sécurité du Terminal Module TM54F
(remarque : le TM54F n'est pas utilisable sur la CU305.)
- Via les entrées TOR de sécurité de SIMOTION D410-2 ou la Control Unit CU310-2/CU305
- Via PROFINET ou PROFIBUS avec profil PROFIsafe
- Les fonctions SLS et SDI peuvent également être activées de manière permanente par paramétrage.
- La fonction SLA peut uniquement être activée par PROFIsafe.
- La fonction de diagnostic SBT ne peut pas être activée via des entrées TOR de sécurité ou PROFIsafe, mais au choix par
- Safety Control Channel depuis le programme utilisateur SIMOTION
- Signaux FCOM
- Activation du stop pour test
PROFIsafe
Les entraînements SINAMICS prennent en charge le profil PROFIsafe à la fois sur la base de PROFINET et de PROFIBUS.
PROFIsafe est une norme de communication ouverte autorisant une communication normalisée et sécurisée sur une ligne de communication (filaire ou sans fil). Un deuxième système de bus séparé n'est donc pas requis. Pour assurer une communication sécurisée, les télégrammes émis sont surveillés en permanence.
D'éventuelles erreurs, telles que des télégrammes perdus, répétés ou reçus dans un ordre incorrect, sont évitées grâce à la numérotation continue des télégrammes de sécurité, la surveillance de leur réception durant un temps défini et l'identification de l'émetteur et du récepteur d'un télégramme. De plus, une sécurisation supplémentaire des données est réalisée par CRC (cyclic redundancy check).
Proxy de sécurité I-Device SIMOTION
La figure suivante illustre une topologie de communication PROFIsafe typique entre une commande de sécurité SIMATIC et les entraînements intégrés affectés à SIMOTION D, selon l'exemple de PROFINET. Cette topologie est également possible sur la base de PROFIBUS (PROFIBUS est impossible en cas de configuration via SCOUT TIA).
Dans ce cas, la commande de sécurité doit être configurée en tant que contrôleur PROFINET ou maître PROFIBUS. SIMOTION D est ici I-Device ou I-Slave. SIMOTION D transmet aux entraînements les télégrammes PROFIsafe via le mécanisme de proxy de sécurité.
G_PM10_XX_00217
Solution Safety Integrated selon l'exemple de SIMOTION D4x5-2 : commande des fonctions Safety-Integrated via PROFINET avec PROFIsafe
Cette topologie est également possible si les entraînements affectés à SIMOTION D/C/P sont raccordés via une Control Unit CU3x0-2.
Acquisition sûre de la vitesse/position
L'acquisition sûre des mesures de position pour un entraînement peut être réalisée au moyen de codeurs incrémentaux ou de codeurs absolus.
L'acquisition sûre de mesures repose sur l'évaluation redondante des pistes incrémentales A/B qui fournissent des signaux sin/cos de 1 Vcàc. Seuls les codeurs dont les signaux de piste A/B sont générés et traités de manière purement analogique sont admissibles.
En outre, des codeurs incrémentaux HTL/TTL peuvent être utilisés. Dans ce cas, l'acquisition sûre de mesure est obtenue en utilisant un deuxième codeur indépendant. Il faut tenir compte de la résolution de vitesse minimale possible.
Les signaux de codeurs sont lus par l'intermédiaire de Sensor Modules.
Pour plus d'informations sur les Sensor Modules, voir l'Industry Mall sous Technique d'entraînement, Variateurs, Variateurs High Performance SINAMICS S, Variateurs encastrables SINAMICS S120, Composants, Raccordement de système de codeurs, ou le catalogue D 21.4 "SINAMICS S120 et SIMOTICS ‑ Motion Control Drives".
Il est également possible d'utiliser des moteurs avec interface DRIVE‑CLiQ intégrée. Les mesures de vitesse ou de position sont alors générées de manière sûre directement dans le moteur et mises à disposition de la Control Unit par une communication sûre via DRIVE‑CLiQ.
Il est en outre possible d'utiliser également des codeurs rotatifs rapportés certifiés avec interface DRIVE-CLiQ
(voir https://support.industry.siemens.com/cs/document/65402168).
Le montage mécanique du codeur doit être effectué de manière à pouvoir exclure tout desserrage ou glissement de l'arbre du codeur. Pour des informations à ce sujet, voir la norme CEI 61800‑5‑2: 2007, tableau D.16.
Une liste des moteurs Siemens qui répondent aux exigences électriques et mécaniques est disponible sous :
https://support.industry.siemens.com/cs/document/33512621
En principe, l'acquisition sûre de la vitesse/position peut être réalisée à l'aide des systèmes suivants :
- Systèmes à 1 codeur ou
- Systèmes à 2 codeurs
Système à 1 codeur
G_D211_XX_00216
Exemple : Système à 1 codeur
Dans un système à 1 codeur, l'acquisition sûre de mesure fait appel exclusivement au codeur moteur.
Système à 2 codeurs
G_D211_XX_00217
Exemple : Système à 2 codeurs sur une broche
Dans le système à 2 codeurs, les mesures sûres pour un entraînement sont fournies par deux codeurs distincts. La transmission des mesures à la Control Unit s'effectue de nouveau via DRIVE‑CLiQ. Lors de l'utilisation de moteurs sans connexion DRIVE‑CLiQ, un Sensor Module doit être prévu.
Dans un système à 2 codeurs, il est possible d'utiliser également des codeurs incrémentaux HTL/TTL. On peut utiliser deux codeurs HTL/TTL, un codeur HTL/TTL double, ou bien un codeur HTL/TTL et un codeur sin/cos.
Acquisition sûre de mesure sans codeur
Les Extended Functions Safe Stop 1 (SS1) avec SAM/SBR, Safely-Limited Speed (SLS), Safe Speed Monitor (SSM) et Safe Direction (SDI) sont également disponibles sans codeur (uniquement en liaison avec des moteurs asynchrones et SIEMOSYN).
Un codeur présent pour la régulation du moteur ne joue pas de rôle pour la fonction de sécurité.
Remarque :
Les Safety Integrated Extended Functions "sans codeur" ne doivent pas être mises en œuvre lorsque le moteur peut être accéléré par la charge, par exemple pour un axe vertical chargé avec une force de pesanteur.
Pour des informations complémentaires sur les fonctions de sécurité sans codeur, voir la Description fonctionnelle Safety Integrated
.
http://support.automation.siemens.com/WW/view/fr/27103700/133300
Les fonctions de sécurité sont présentées ci-après avec les critères pour l'acquisition de mesure :
| |
Fonctions
|
Abréviation
|
Avec codeur
|
Sans codeur
|
Description
|
|
Basic Functions
|
Safe Torque Off
|
STO
|
Oui
|
Oui
|
Suppression sûre du couple
|
|
Safe Stop 1
|
SS1
|
Oui
|
Oui
|
Arrêt sûr selon catégorie d'arrêt 1
|
|
Safe Brake Control
|
SBC
|
Oui
|
Oui
|
Commande sûre de frein
|
|
Extended Functions
|
Safe Torque Off
|
STO
|
Oui
|
Oui
|
Suppression sûre du couple
|
|
Safe Stop 1
|
SS1
|
Oui
|
Oui 1)
|
Arrêt sûr selon catégorie d'arrêt 1
|
|
Safe Brake Control
|
SBC
|
Oui
|
Oui
|
Commande sûre de frein
|
|
Safe Operating Stop
|
SOS
|
Oui
|
Non
|
Surveillance sûre de la position d'immobilisation
|
|
Safe Stop 2
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SS2
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Oui
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Non
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Arrêt sûr selon catégorie d'arrêt 2
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Safely-Limited Speed
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SLS
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Oui
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Oui 1)
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Vitesse limitée sûre
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Safe Speed Monitor
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SSM
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Oui
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Oui 1)
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Surveillance sûre de vitesse
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Safe Direction
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SDI
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Oui
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Oui 1)
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Surveillance sûre du sens de déplacement
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Safe Brake Test
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SBT
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Oui
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Non
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Fonction de diagnostic pour le contrôle sûr du couple d'arrêt requis d'un frein
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Advanced Functions
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Safely-Limited Position
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SLP
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Oui
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Non
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Position limitée sûre
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Safe Cam
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SCA
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Oui
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Non
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Cames logicielles sûres
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Safe Position
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SP
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Oui
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Oui 2)
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Transmission sûre des valeurs de position
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1) L'utilisation de cette fonction de sécurité sans codeur est admissible pour des moteurs asynchrones ou des moteurs synchrones de la série SIMOTICS A-1FU (anciennement SIEMOSYN).
2) Seulement pour la transmission de valeurs de position relatives. La transmission de valeurs de position absolues requiert un codeur.
Enregistrement de licences
Les Safety Integrated Basic Functions ne nécessitent pas de licence.
Par contre, les Safety Integrated Extended Functions et les Advanced Functions requièrent une licence pour chaque axe utilisant des fonctions Safety. La nature et le nombre de fonctions Safety utilisées importent peu.
La licence Safety Integrated Extended est comprise dans la licence Safety Integrated Advanced.
Les licences requises peuvent être commandées en option avec la carte CompactFlash.
Pour connaître les numéros d'article des cartes CompactFlash, voir chapitre SIMOTION D – Drive-based ou le catalogue D 21.4 "SINAMICS S120 et SIMOTICS – Motion Control Drives".
