Логика за безопасност на конвейерния прекъсвач: Bachmann M1 и Phoenix Contact PSR-SCP

Логика за изключване с въжен прекъсвач, базирана на зони

Транспортна линия с три ленти изисква изключване, базирано на зони. Лента 3 (край на изхода) трябва да достигне пълна скорост преди да стартира Лента 2, а Лента 2 трябва да работи преди да стартира Лента 1 (начало на входа) — това предотвратява натрупване на материал при прехвърлителните канали. Последователността на изключване е обратна: Лента 1 спира първа, а Ленти 2 и 3 работят още определен период от 30–60 секунди преди да спрат.

Активирането на въжето следва асиметрична реакция според зоната. Въжето на Лента 3 спира всички три ленти. Въжето на Лента 2 спира Ленти 1 и 2, но позволява на Лента 3 да продължи изчистването. Въжето на Лента 1 спира само Лента 1. Това се реализира като матрица на зоните в структурния текстов блок на Bachmann M1. Глобалният аварийно спиране (E-stop) подход не може да отговори на изискванията на ISO 13850 точка 5.4.3 за конвейери, работещи в отделни зони за обработка на материали.

След всяко активиране на въжето, хардуерен заключващ механизъм изисква физическо нулиране на превключвателя на място И натискане на локален бутон RESET преди да се разреши рестарт. Отдалечено нулиране чрез HMI не е разрешено според ISO 13850 точка 5.5.2. За приложения, изискващи архитектура с двуканален защитен реле, Allen-Bradley Guardmaster 440R-D22R2 двуканално защитно реле осигурява еквивалентна производителност SIL 2 / PLd на Phoenix Contact PSR-SCP.

Свързване на защитното реле Phoenix Contact PSR-SCP

Phoenix Contact PSR-SCP е сертифицирано за SIL 2 / PLd според IEC 62061 и ISO 13849-1. Използвайте по един модул за всяка лента. То следи веригата на превключвателите на въжето (Канал A) и аварийния бутон (Канал B) едновременно. Свържете OSSD1 и OSSD2 последователно към бобината на контактора на задвижването на лентата — това създава функция за спиране Категория 3 с два независими изходни пътя.

Свържете Канал A според приложението на Phoenix Contact AN-PHX-0034 Схема 1. Свържете щифт A1 към +24 VDC и свържете последователно веригата на превключвателите на въжето от A1 през всички NC контакти до щифт S11. Свържете S12 към S21. Свържете NC контакта на аварийния бутон от S22. Свържете терминалите за обратна връзка Y1–Y2 на PSR-SCP към помощния NC контакт на контактора на задвижването. Тази обратна връзка открива залепнал контакт на контактора и блокира рестарт в рамките на 300 ms след отваряне на защитния изход.

Настройте потенциометъра TIME на PSR-SCP на 2 секунди забавяне при стартиране. Това предотвратява незабавен рестарт след кратко освобождаване на въжето. Модулът за разширение с забавен изход Guardmaster GSR осигурява еквивалентна конфигурируема функция за забавяне на старта за архитектури с Allen-Bradley защитни релета. Запишете стойността на забавянето в защитния файл като част от документацията за верификация по IEC 62061 SIL.

Монитор за нулева скорост и тестове при пускане в експлоатация

Монтирайте PNP сензор за близост (12–24 VDC, M12 конектор) на скобата на задното ролково колело, насочен към диск с 6 прореза. При пълна скорост на лентата (типично 1.5 м/с) сензорът генерира около 9–12 Hz. Изберете реле за мониторинг на нулева скорост, покриващо този честотен диапазон — Pilz PNOZ 13 (0.1–25 Hz) е подходящо. Настройте забавянето на сработване на релето на 3 секунди, за да покрие нормалния период на забавяне при планирани спирания.

В Bachmann M1 свържете изхода на релето за нулева скорост към специален DI вход. Следете този вход само когато BELT_RUN = TRUE И е изминал 5-секунден таймер за работа — това предпазва по време на ускорение. Откриване на нулева скорост след 5 секунди задейства аларма BELT_SLIP и контролирано изключване. Нулевата скорост е диагностична функция, а не защитна — PSR-SCP управлява защитното спиране. Документирайте това разграничение във функционалната спецификация, за да избегнете неясноти при съответствието.

• Стъпка 1: Активирайте всяко въже поотделно. Проверете дали матрицата на зоните спира правилните ленти в рамките на 500 ms. Потвърдете, че лентите надолу по потока продължават да работят.
• Стъпка 2: Проверете нулирането на заключването. След активиране на въжето, опитайте рестарт чрез HMI — трябва да бъде отказан. Нулирайте превключвателя на въжето, опитайте рестарт отново — все още трябва да бъде отказан. Натиснете локалния бутон RESET — само тогава рестартът трябва да бъде разрешен.
• Стъпка 3: Внедрете прекъсване на веригата на Канал A на PSR-SCP (откачете щифт S11). Потвърдете, че модулът прекъсва OSSD изходите, лентата спира и Bachmann M1 генерира аларма SAFETY_RELAY_FAULT с правилния номер на лентата. Allen-Bradley MSR320P защитно реле осигурява еквивалентно двуканално откриване на повреди за сравнителни тестове.
• Стъпка 4: Тествайте монитора за нулева скорост. Задайте лентата да работи, блокирайте целта на сензора на задното ролково колело. Потвърдете аларма BELT_SLIP в рамките на 8 секунди (3 с релето + 5 с защитния таймер) и стартиране на контролирано изключване.
• Стъпка 5: Проверете последователната блокировка при стартиране. Опитайте да стартирате Лента 1 преди Лента 3 да работи — потвърдете отказ с интерлок съобщение на HMI. Стартирайте в правилната последователност (Лента 3 → Лента 2 → Лента 1) и потвърдете, че всички три стартират с програмирани таймерни забавяния.

Заключение и препоръки за действие

Логиката за безопасност на конвейерите изисква прецизна архитектура още от етапа на проектиране. Първо, реализирайте логика за изключване с въжета, базирана на зони, в структурния текстов блок на Bachmann M1 — глобалното аварийно спиране не може да отговори на изискванията за изчистване на материал в отделни зони. Второ, използвайте Phoenix Contact PSR-SCP (или еквивалентното Allen-Bradley Guardmaster защитно реле) с двуканално свързване и обратна връзка от контактора, за да постигнете архитектура SIL 2 / PLd.

Настройте забавянето при стартиране на PSR-SCP на 2 секунди и документирайте тази стойност във файла за верификация на SIL. Извършете всички пет теста за въвеждане на повреди преди предаване в експлоатация — не пропускайте теста с прекъсната верига на PSR-SCP, тъй като това е единственият начин да потвърдите, че двуканалният мониторинг е активен. Настройте забавянето на сработване на релето за нулева скорост на 3 секунди и приложете 5-секунден защитен таймер в PLC, за да предотвратите нежелани сработвания при планирани спирания на лентата. Модулът за разширение Guardmaster позволява мащабируеми архитектури на защитни релета с разрастването на конвейерните системи.

Автор: Шен Вейченг е инженер по индустриална автоматизация с над 10 години опит в PLC, DCS и системи за управление.