Логика блокировки безопасности конвейера: Bachmann M1 и Phoenix Contact PSR-SCP

Логика отключения с использованием зонных аварийных тяг

Трёхленточный конвейер требует зонного отключения. Лента 3 (выгрузной конец) должна достичь полной скорости перед запуском Ленты 2, а Лента 2 должна работать перед запуском Ленты 1 (приёмный конец) — это предотвращает скопление материала в местах передачи. Последовательность остановки обратная: сначала останавливается Лента 1, а Ленты 2 и 3 продолжают работать в течение заданного времени очистки от 30 до 60 секунд, затем останавливаются.

Активация аварийных тяг следует асимметричной зонной реакции. Аварийная тяга на Ленте 3 останавливает все три ленты. Аварийная тяга на Ленте 2 останавливает Ленты 1 и 2, но позволяет Ленте 3 продолжать очистку. Аварийная тяга на Ленте 1 останавливает только Ленту 1. Реализуйте это в виде зонной матрицы в блоке структурированного текста Bachmann M1. Глобальный аварийный стоп не может удовлетворить пункт 5.4.3 стандарта ISO 13850 для конвейеров, работающих в отдельных зонах обработки материала.

После любой активации аварийной тяги аппаратный фиксатор требует физического сброса переключателя на месте установки И нажатия локальной кнопки СБРОС перед разрешением перезапуска. Удалённый сброс через HMI не допускается согласно пункту 5.5.2 стандарта ISO 13850. Для приложений, требующих архитектуру с двухканальным реле безопасности, реле безопасности Allen-Bradley Guardmaster 440R-D22R2 с двойным входом обеспечивает эквивалентную производительность SIL 2 / PLd, как и Phoenix Contact PSR-SCP.

Подключение реле безопасности Phoenix Contact PSR-SCP

Реле безопасности Phoenix Contact PSR-SCP сертифицировано по SIL 2 / PLd согласно IEC 62061 и ISO 13849-1. Используйте по одному модулю на каждую ленту. Оно одновременно контролирует цепь аварийных тяг (Канал A) и кнопку аварийной остановки (Канал B). Подключите OSSD1 и OSSD2 последовательно к катушке контактора привода ленты — это создаёт функцию остановки категории 3 с двумя независимыми выходными цепями.

Подключите Канал A согласно приложению Phoenix Contact AN-PHX-0034, схема 1. Подключите вывод A1 к +24 В постоянного тока и подключите цепь аварийных тяг последовательно от A1 через все нормально замкнутые контакты до вывода S11. Соедините S12 с S21. Подключите нормально замкнутый контакт аварийной остановки к выводу S22. Подключите клеммы обратной связи PSR-SCP Y1–Y2 к вспомогательному нормально замкнутому контакту контактора привода ленты. Эта обратная связь обнаруживает заклинивание контакта контактора и блокирует перезапуск в течение 300 мс после открытия выходов безопасности.

Установите потенциометр TIME на PSR-SCP на задержку запуска 2 секунды. Это предотвращает немедленный перезапуск после кратковременного отпускания аварийной тяги. Модуль расширения с задержкой выхода Guardmaster GSR обеспечивает аналогичную настраиваемую функцию задержки запуска для архитектур реле безопасности Allen-Bradley. Запишите значение задержки в файл безопасности как часть документации по верификации SIL согласно IEC 62061.

Мониторинг нулевой скорости и пусконаладочные испытания

Установите PNP датчик приближения (12–24 В постоянного тока, разъём M12) на кронштейн натяжного барабана, направленный на диск с 6 прорезями. При полной скорости ленты (обычно 1,5 м/с) датчик генерирует примерно 9–12 Гц. Выберите реле мониторинга нулевой скорости, охватывающее этот диапазон частот — Pilz PNOZ 13 (0,1–25 Гц) подходит. Установите задержку срабатывания реле на 3 секунды, чтобы покрыть нормальный период замедления при плановых остановках.

В Bachmann M1 сопоставьте выход реле нулевой скорости с выделенным входом DI. Контролируйте этот вход только при BELT_RUN = TRUE И после истечения 5-секундного таймера работы — это защищает период разгона. Обнаружение нулевой скорости после 5 секунд вызывает сигнал тревоги BELT_SLIP и контролируемую остановку. Нулевая скорость — диагностическая функция, а не функция безопасности — безопасность обеспечивает PSR-SCP. Задокументируйте это различие в функциональной спецификации, чтобы избежать неоднозначностей при соблюдении требований.

• Шаг 1: Активируйте каждую аварийную тягу по отдельности. Проверьте, что зонная матрица останавливает правильные ленты в течение 500 мс. Подтвердите, что последующие ленты продолжают работу.
• Шаг 2: Проверьте сброс фиксатора. После активации аварийной тяги попытайтесь перезапустить через HMI — должно быть отклонено. Сбросьте переключатель аварийной тяги, снова попытайтесь перезапустить через HMI — всё равно должно быть отклонено. Нажмите локальную кнопку СБРОС — только после этого перезапуск должен быть разрешён.
• Шаг 3: Введите обрыв цепи на Канале A PSR-SCP (отключите вывод S11). Подтвердите, что модуль отключает выходы OSSD, лента останавливается, а Bachmann M1 генерирует сигнал тревоги SAFETY_RELAY_FAULT с правильным номером ленты. Реле безопасности Allen-Bradley MSR320P обеспечивает аналогичное обнаружение двухканальных неисправностей для сравнительных испытаний.
• Шаг 4: Проверьте мониторинг нулевой скорости. Запустите ленту, заблокируйте цель датчика натяжного барабана. Подтвердите сигнал тревоги BELT_SLIP в течение 8 секунд (3 с задержка реле + 5 с защита) и инициирование контролируемой остановки.
• Шаг 5: Проверьте последовательный блокировочный запуск. Попытайтесь запустить Ленту 1 до запуска Ленты 3 — подтвердите отклонение с сообщением блокировки на HMI. Запустите в правильной последовательности (Лента 3 → Лента 2 → Лента 1) и подтвердите запуск всех трёх с программируемыми задержками таймера.

Заключение и рекомендации к действию

Логика безопасности конвейера требует точной архитектуры с этапа проектирования. Во-первых, реализуйте зонную логику отключения аварийных тяг в блоке структурированного текста Bachmann M1 — глобальный аварийный стоп не может удовлетворить требования по очистке материала в отдельных зонах. Во-вторых, используйте Phoenix Contact PSR-SCP (или эквивалентное реле безопасности Allen-Bradley Guardmaster) с двухканальным подключением и обратной связью контактора для достижения архитектуры SIL 2 / PLd.

Установите задержку запуска PSR-SCP на 2 секунды и задокументируйте это значение в файле верификации SIL. Проведите все пять тестов с инъекцией неисправностей перед передачей в эксплуатацию — не пропускайте тест обрыва цепи PSR-SCP, так как это единственный способ подтвердить активность двухканального мониторинга. Установите задержку срабатывания реле нулевой скорости на 3 секунды и примените 5-секундный таймер защиты ПЛК, чтобы предотвратить ложные срабатывания при плановых остановках ленты. Модуль расширения Guardmaster позволяет масштабировать архитектуру реле безопасности по мере роста конвейерных систем.

Автор: Шен Вэйчэн — инженер по промышленной автоматизации с более чем 10-летним опытом работы с ПЛК, ДСК и системами управления.