Współczesne zakłady produkcyjne stają się coraz bardziej zautomatyzowane, a wymagania dotyczące bezpieczeństwa stale rosną. Wraz ze wzrostem wydajności maszyn i dynamiki procesów produkcyjnych rośnie również znaczenie funkcji bezpieczeństwa, które stanowią dziś jeden z kluczowych elementów projektowania nowoczesnych systemów napędowych. W praktyce oznacza to konieczność zapewnienia, że nawet w przypadku awarii urządzenia lub błędu systemu maszyna przejdzie do bezpiecznego stanu w sposób kontrolowany i przewidywalny. Coraz częściej odpowiedzialność za realizację tych funkcji spoczywa bezpośrednio na układzie napędowym.

Od bezpieczeństwa mechanicznego do inteligentnego napędu

Jeszcze kilka lat temu funkcje bezpieczeństwa realizowano głównie za pomocą zewnętrznych przekaźników, styczników oraz rozbudowanego okablowania. Obecnie producenci maszyn oczekują rozwiązań bardziej kompaktowych, łatwiejszych w integracji i pozwalających ograniczyć koszty projektowania oraz uruchomienia instalacji. Odpowiedzią na te potrzeby są nowoczesne przetwornice częstotliwości wyposażone w zintegrowane funkcje bezpieczeństwa. Dzięki temu część zadań związanych z ochroną operatorów i maszyn realizowana jest bezpośrednio przez napęd, bez konieczności stosowania dodatkowych komponentów.

Takie podejście nie tylko upraszcza architekturę systemu, ale również pozwala ograniczyć liczbę połączeń elektrycznych, skrócić czas uruchomienia oraz zwiększyć niezawodność całej instalacji.

Dlaczego bezpieczeństwo funkcjonalne jest tak istotne?

Funkcje bezpieczeństwa mają za zadanie minimalizować ryzyko wynikające z niebezpiecznych ruchów maszyn. Dotyczy to zarówno ochrony ludzi, jak i zabezpieczenia urządzeń, materiałów oraz zapewnienia ciągłości produkcji.

W wielu branżach – od intralogistyki, przez przemysł spożywczy, aż po sektor opakowaniowy – spełnienie wymagań norm bezpieczeństwa jest dziś warunkiem koniecznym do dopuszczenia maszyny do eksploatacji. Wymagania te określają między innymi normy PN-EN 61508 oraz PN-EN 13849-1, definiujące poziomy SIL (Safety Integrity Level) oraz PL (Performance Level). Rozwiązania NORD umożliwiają realizację aplikacji wymagających poziomów bezpieczeństwa SIL2 i SIL3 oraz PL „d” i „e”.

Najważniejsze funkcje bezpieczeństwa w nowoczesnych napędach

Nowoczesne falowniki oferują wiele funkcji pozwalających dopasować reakcję napędu do konkretnego zagrożenia.

Najbardziej podstawową funkcją jest STO (Safe Torque Off), czyli bezpieczne wyłączenie momentu obrotowego. Po jej aktywacji silnik przestaje generować moment, a napęd zatrzymuje się. Rozwiązanie to odpowiada zatrzymaniu kategorii 0 według normy PN-EN 60204-1 i stanowi fundament bezpieczeństwa funkcjonalnego w systemach napędowych.

W aplikacjach wymagających kontrolowanego zatrzymania wykorzystywana jest funkcja SS1 (Safe Stop 1). Napęd najpierw wyhamowuje silnik zgodnie z określoną rampą, a następnie automatycznie aktywuje funkcję STO. Dzięki temu możliwe jest bezpieczne zatrzymanie nawet układów o dużej bezwładności.

Coraz większą popularność zdobywają również funkcje związane z monitorowaniem prędkości. SLS (Safe Limited Speed) umożliwia bezpieczną pracę maszyny przy ograniczonej prędkości, co jest szczególnie przydatne podczas przezbrojeń lub czynności serwisowych. Z kolei SSM (Safe Speed Monitor) przekazuje bezpieczną informację o osiągnięciu określonego poziomu prędkości, a SMS (Safe Maximum Speed) nadzoruje, czy nie została przekroczona wartość maksymalna.

Ethernet – bezpieczeństwo systemów bez dodatkowego okablowania

Rosnąca popularność sieci przemysłowych sprawia, że coraz większego znaczenia nabierają rozwiązania wykorzystujące bezpieczną komunikację sieciową. Zamiast prowadzić osobne przewody dla sygnałów bezpieczeństwa, producenci maszyn mogą korzystać z protokołów takich jak PROFIsafe, FSoE (Fail Safe over EtherCAT) czy CIP Safety.

Takie podejście umożliwia przesyłanie danych związanych z bezpieczeństwem przez istniejącą infrastrukturę Ethernet, ograniczając koszty instalacji oraz upraszczając projektowanie maszyn. Dodatkowo zapewnia większą elastyczność podczas modernizacji i rozbudowy systemów produkcyjnych.

NORD – bezpieczeństwo funkcjonalne zintegrowane z napędem

NORD DRIVESYSTEMS konsekwentnie rozwija koncepcję bezpieczeństwa funkcjonalnego opartego bezpośrednio na napędzie. Najnowsze rozwiązania firmy umożliwiają integrację funkcji bezpieczeństwa z wykorzystaniem standardowych sieci przemysłowych, takich jak PROFINET czy EtherCAT, za pośrednictwem protokołów PROFIsafe i FSoE.

Szczególną uwagę zwracają zdecentralizowane przemienniki częstotliwości NORDAC ON, NORDAC LINK oraz NORDAC FLEX, które oferują szeroki zakres funkcji bezpieczeństwa realizowanych bez konieczności stosowania dodatkowych enkoderów. Dzięki bezpiecznym wejściom i wyjściom możliwe jest również bezpośrednie podłączanie urządzeń takich jak wyłączniki awaryjne, kurtyny świetlne czy czujniki bezpieczeństwa.

Takie rozwiązanie pozwala projektantom maszyn tworzyć bardziej przejrzyste i skalowalne architektury sterowania, jednocześnie spełniając rygorystyczne wymagania norm bezpieczeństwa.

Bezpieczeństwo maszyn jako element efektywności

Choć bezpieczeństwo funkcjonalne kojarzy się przede wszystkim z ochroną ludzi i maszyn, jego wpływ na efektywność produkcji jest równie istotny. Odpowiednio dobrane funkcje bezpieczeństwa pozwalają ograniczyć nieplanowane przestoje, skrócić czas przezbrojeń oraz zwiększyć dostępność maszyn.

Integracja funkcji bezpieczeństwa bezpośrednio w napędzie umożliwia redukcję liczby komponentów, uproszczenie dokumentacji oraz łatwiejsze zarządzanie całym systemem. W efekcie bezpieczeństwo staje się nie tylko wymogiem normatywnym, ale również realnym źródłem oszczędności i przewagi konkurencyjnej.

W świecie nowoczesnej automatyki to właśnie połączenie bezpieczeństwa, efektywności i prostoty integracji staje się jednym z najważniejszych kryteriów wyboru systemów napędowych. Rozwiązania NORD pokazują, że wszystkie te cele można realizować jednocześnie.

NORD Napędy Sp. z o.o.
www.nord.com