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Pepperl+Fuchs: encoder rotante di sicurezza RVK58S

Pubblicato il 28 marzo 2011

Solo rigorosi concetti di sicurezza applicati da un estremo all´altro possono veramente assicurare il livello di sicurezza richiesto. Ciò significa che la capacità di una soluzione è effettivamente valida come l´anello più debole della catena. È da tempo una pratica comune configurare i componenti di sistema importanti in modo ridondante e rilevare i potenziali malfunzionamenti confrontando i parametri di sistema corrispondenti.
Benché risponda allo scopo, ciò non è desiderabile nella visione odierna, a causa della duplicazione dei costi di apparecchiature e materiali, nonché degli elevati sforzi di installazione e cablaggio. Inoltre, aumentare il numero di componenti accresce la probabilità di guasto e rende più costosa la certificazione di conformità.

Oggi, si utilizza spesso l´automonitoraggio intelligente in alternativa alla ridondanza per assicurare il corretto funzionamento delle varie unità funzionali. Il nuovo encoder rotante seno/coseno di sicurezza RVK58S di Pepperl+Fuchs Drehgeber, gioca un ruolo chiave nello sviluppo di soluzioni di azionamento di sicurezza. Questo encoder a elevata risoluzione, contenuto in una custodia di 58 mm, ha 1.024 incrementi per giro ed è dotato di un concetto di sicurezza funzionale, insieme a un traccia di posizione assoluta come caratteristica addizionale. Il condizionamento del segnale è gestito da uno speciale Asic, che si occupa anche della diagnostica interna.

I guasti sul disco dell´encoder incrementale o gli errori nel percorso del segnale possono essere rilevati in modo affidabile utilizzando la formula sin²(x) + cos²(x) = 1 per valutare i segnali seno e coseno incrementali dall´encoder, che sono sfasati di 90 gradi. Sono monitorizzati anche tensione di alimentazione, temperatura, pilotaggio dei LED e checksum dei dati di calibrazione. Se si verifica una violazione, l´elettronica dell´encoder mette le uscite in uno stato ad alta impedenza, in modo che il controllore possa rilevare immediatamente il malfunzionamento per mezzo della sua funzione di rilevamento del circuito aperto. Con questa caratteristica, il nuovo encoder rotante semplifica considerevolmente lo sviluppo di macchine sicure e, nello stesso tempo, elimina la necessità dell´approccio a componenti sensori ridondanti utilizzato nei concetti convenzionali.
L´encoder rotante seno/coseno è già certificato ed è attualmente in corso presso il TÜV la certificazione della traccia addizionale di posizione assoluta. Quando tale certificazione verrà rilasciata, l´apparecchio sarà approvato per l´uso in prodotti di azionamento rispondenti a requisiti di sicurezza fino a SIL3/PLe usando un solo encoder.

Oltre alle tracce incrementali a elevata risoluzione, l´encoder rotante ha una traccia di posizione assoluta seno/coseno con esattamente un ciclo per giro. Essa fornisce un´informazione sulla posizione attuale del rotore nel motore. Tale informazione è necessaria per scopi come la commutazione all´avviamento di motori sincroni. La posizione assoluta viene messa in uscita come segnale digitalizzato con una risoluzione di 13 bit utilizzando il protocollo d´interfaccia Synchronous Serial Interface (SSI) o Bidirectional Synchronous Serial (BiSS). Con la combinazione di interfaccia seno/coseno, SSI e BiSS, l´encoder utilizza i percorsi di comunicazione esistenti ed elimina la necessità di protocolli di sicurezza proprietari.
In combinazione con un controllore opportunamente certificato, l´encoder rotante di sicurezza di Pepperl+Fuchs permette soluzioni a singolo encoder, eliminando la necessità di integrare un secondo encoder per soddisfare requisiti di sicurezza più stringenti. Tuttavia, un prerequisito è che entrambi i canali sensore siano sempre connessi al controllore. Con questa configurazione di sistema, è immediata la classificazione a un livello di prestazioni ISO 13849 (PL e) o a un livello d´integrità di sicurezza IEC 62061 (SIL3). più elevato. Tutte le attività del motore sono gestite e monitorizzate in modo affidabile, permettendo l´implementazione di tipiche funzioni di sicurezza basate sulla velocità come velocità limitata sicura, monitoraggio della velocità sicuro, monitoraggio dello stazionamento, direzione di rotazione sicura, accelerazione/decelerazione sicure e così via.

Le innovative funzioni di sicurezza permettono di sostituire in molte applicazioni le convenzionali
apparecchiature di sicurezza meccaniche, che sono soggette ad usura, con funzioni software. Per esempio, nei magazzini per pallet, è possibile eliminare completamente i costosi buffer di finecorsa idraulici alle estremità delle guide delle macchine di stoccaggio e prelievo. Inoltre, è necessario un minore spazio libero e i veicoli possono essere più leggeri grazie a una minore decelerazione di frenatura. In combinazione con un´adeguata unità di controllo di sicurezza installata localmente o nel controllore dell´azionamento, RVK58S monitorizza la conformità con la rampa di frenatura specificata (decelerazione limitata di sicurezza), nonché la velocità di corsa (velocità limitata di sicurezza della macchina di stoccaggio e prelievo. Se uno qualsiasi dei limiti configurati viene superato, il sistema è frenato con l´aiuto dell´azionamento o (in caso di guasto totale dell´azionamento) viene utilizzato un freno meccanico nel veicolo.

Gli operatori di macchina possono più facilmente ferirsi durante l´avviamento, la preparazione e l´assistenza, perché queste attività sono normalmente svolte direttamente nell´area pericolosa. L´encoder rotante di sicurezza permette l´implementazione di molte funzioni di sicurezza estese che permettono di gestire con sicurezza queste attività con uno sforzo minimo.

I costruttori e gli operatori di macchine sono obbligati a rispettare i requisiti di sicurezza specificati nella EN ISO 13849 e il primo encoder rotante di sicurezza al mondo funzionalmente sicuro con una traccia di posizione assoluta supplementare offre un prezioso contributo all´efficiente implementazione di soluzioni di azionamento sicure. RVK58S si combina senza problemi con i moderni concetti di sicurezza e rende più facile alle società che progettano di macchine e impianti dimostrare che i loro prodotti sono conformi al livello di prestazioni (PL) o al livello d´integrità di sicurezza (SIL) richiesto. Grazie alla traccia di posizione assoluta integrata, l´encoder è adatto per l´uso generico in un´ampia varietà di soluzioni di azionamento, indipendentemente dal fatto che esse si basino su motori sincroni o asincroni.

Pepperl+Fuchs: www.pepperl-fuchs.com

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