Logic Khóa An Toàn Băng Tải: Bachmann M1 và Phoenix Contact PSR-SCP
Logic Tắt Máy Dây Curoa Theo Vùng Với Dây Kéo
Một dây chuyền băng tải ba dây curoa yêu cầu tắt máy theo vùng. Dây curoa 3 (đầu xả) phải đạt tốc độ tối đa trước khi Dây curoa 2 khởi động, và Dây curoa 2 phải đang chạy trước khi Dây curoa 1 (đầu hút) khởi động — điều này ngăn ngừa vật liệu bị dồn ứ tại các máng chuyển. Trình tự tắt máy sẽ đảo ngược: Dây curoa 1 dừng trước, sau đó Dây curoa 2 và 3 chạy thêm một khoảng thời gian làm sạch từ 30–60 giây trước khi dừng hẳn.
Kích hoạt dây kéo tuân theo phản ứng vùng không đối xứng. Dây kéo trên Dây curoa 3 sẽ dừng cả ba dây curoa. Dây kéo trên Dây curoa 2 sẽ dừng Dây curoa 1 và 2 nhưng cho phép Dây curoa 3 tiếp tục làm sạch. Dây kéo trên Dây curoa 1 chỉ dừng Dây curoa 1. Thực hiện điều này dưới dạng ma trận vùng trong khối văn bản cấu trúc Bachmann M1. Cách tiếp cận dừng khẩn cấp toàn cục không thể đáp ứng điều khoản 5.4.3 của ISO 13850 cho các băng tải hoạt động trong các vùng xử lý vật liệu riêng biệt.
Sau bất kỳ kích hoạt dây kéo nào, một khóa phần cứng yêu cầu phải đặt lại công tắc vật lý tại vị trí hiện trường VÀ nhấn nút RESET trên bảng điều khiển cục bộ trước khi cho phép khởi động lại. Việc đặt lại từ xa qua HMI không được phép theo điều khoản 5.5.2 của ISO 13850. Đối với các ứng dụng yêu cầu kiến trúc rơle an toàn kênh đôi, rơle an toàn đầu vào kép Allen-Bradley Guardmaster 440R-D22R2 cung cấp hiệu suất tương đương SIL 2 / PLd với Phoenix Contact PSR-SCP.
Điện Thoại Rơle An Toàn Phoenix Contact PSR-SCP
Rơle an toàn Phoenix Contact PSR-SCP được đánh giá SIL 2 / PLd theo IEC 62061 và ISO 13849-1. Sử dụng một mô-đun cho mỗi dây curoa. Nó giám sát chuỗi công tắc dây kéo (Kênh A) và nút dừng khẩn cấp (Kênh B) đồng thời. Nối dây OSSD1 và OSSD2 nối tiếp đến cuộn dây tiếp điểm khởi động dây curoa — điều này tạo ra chức năng dừng Loại 3 với hai đường ra độc lập.
Nối dây Kênh A theo ghi chú ứng dụng Phoenix Contact AN-PHX-0034 Mạch 1. Kết nối chân A1 với +24 VDC và nối dây chuỗi công tắc dây kéo từ A1 qua tất cả các tiếp điểm NC đến chân S11. Nối S12 với S21. Nối tiếp điểm NC nút dừng khẩn cấp từ S22. Kết nối các đầu giám sát phản hồi PSR-SCP Y1–Y2 với tiếp điểm phụ NC của cuộn dây tiếp điểm khởi động dây curoa. Phản hồi này phát hiện tiếp điểm tiếp xúc bị hàn dính và ngăn khởi động lại trong vòng 300 ms kể từ khi đầu ra an toàn mở.
Đặt biến trở TIME của PSR-SCP ở mức trễ khởi động 2 giây. Điều này ngăn khởi động lại ngay lập tức sau khi dây kéo được thả trong chốc lát. Mô-đun mở rộng đầu ra trễ Guardmaster GSR cung cấp chức năng trễ khởi động có thể cấu hình tương đương cho kiến trúc rơle an toàn Allen-Bradley. Ghi lại giá trị trễ này trong hồ sơ an toàn như một phần của tài liệu xác minh SIL theo IEC 62061.
Giám Sát Tốc Độ Bằng Không và Kiểm Tra Vận Hành
Lắp cảm biến tiếp cận PNP (12–24 VDC, đầu nối M12) trên giá đỡ puly đuôi, hướng vào đĩa xung 6 khe. Ở tốc độ dây curoa tối đa (1,5 m/s điển hình), cảm biến tạo ra tần số khoảng 9–12 Hz. Chọn rơle giám sát tốc độ bằng không phù hợp với dải tần này — Pilz PNOZ 13 (0,1–25 Hz) là lựa chọn thích hợp. Đặt độ trễ kích hoạt rơle là 3 giây để bao phủ thời gian giảm tốc bình thường trong các lần tắt máy có kế hoạch.
Trong Bachmann M1, ánh xạ đầu ra rơle tốc độ bằng không vào một đầu vào DI riêng biệt. Giám sát đầu vào này chỉ khi BELT_RUN = TRUE VÀ bộ đếm thời gian chạy 5 giây đã trôi qua — điều kiện này bảo vệ trong giai đoạn tăng tốc. Phát hiện tốc độ bằng không sau 5 giây sẽ kích hoạt báo động BELT_SLIP và tắt máy có kiểm soát. Tốc độ bằng không là chức năng chẩn đoán, không phải chức năng an toàn — PSR-SCP đảm nhiệm việc dừng an toàn. Ghi rõ sự phân biệt này trong đặc tả chức năng để tránh nhầm lẫn về tuân thủ.
- Bước 1: Kích hoạt từng dây kéo riêng lẻ. Xác nhận ma trận vùng dừng đúng các dây curoa trong vòng 500 ms. Xác nhận các dây curoa phía hạ lưu vẫn tiếp tục chạy.
- Bước 2: Xác minh đặt lại khóa. Sau khi kích hoạt dây kéo, thử khởi động lại qua HMI — phải bị từ chối. Đặt lại công tắc dây kéo, thử khởi động lại qua HMI lần nữa — vẫn phải bị từ chối. Nhấn nút RESET cục bộ — chỉ khi đó mới cho phép khởi động lại.
- Bước 3: Tạo mạch hở trên Kênh A của PSR-SCP (ngắt chân S11). Xác nhận mô-đun ngắt đầu ra OSSD, dây curoa dừng, và Bachmann M1 phát sinh báo động SAFETY_RELAY_FAULT với số dây curoa chính xác. Rơle an toàn Allen-Bradley MSR320P cung cấp chức năng phát hiện lỗi kênh đôi tương đương để thử nghiệm so sánh.
- Bước 4: Kiểm tra giám sát tốc độ bằng không. Ra lệnh cho dây curoa chạy, chặn mục tiêu cảm biến puly đuôi. Xác nhận báo động BELT_SLIP trong vòng 8 giây (3 giây trễ rơle + 5 giây bảo vệ) và khởi động tắt máy có kiểm soát.
- Bước 5: Xác minh khóa khởi động tuần tự. Thử khởi động Dây curoa 1 trước khi Dây curoa 3 chạy — xác nhận bị từ chối với thông báo khóa trên HMI. Khởi động theo trình tự đúng (Dây curoa 3 → Dây curoa 2 → Dây curoa 1) và xác nhận cả ba dây đều khởi động với độ trễ bộ đếm thời gian đã lập trình.
Kết Luận và Khuyến Nghị Hành Động
Logic an toàn băng tải đòi hỏi kiến trúc chính xác ngay từ giai đoạn thiết kế. Trước tiên, triển khai logic tắt máy theo vùng với dây kéo trong khối văn bản cấu trúc Bachmann M1 — một nút dừng khẩn cấp toàn cục không thể đáp ứng yêu cầu làm sạch vật liệu theo vùng. Thứ hai, sử dụng Phoenix Contact PSR-SCP (hoặc rơle an toàn Allen-Bradley Guardmaster tương đương) với đi dây kênh đôi và vòng phản hồi tiếp điểm khởi động để đạt kiến trúc SIL 2 / PLd.
Đặt trễ khởi động PSR-SCP là 2 giây và ghi lại giá trị này trong hồ sơ xác minh SIL. Thực hiện tất cả năm bài kiểm tra tiêm lỗi trước khi bàn giao vận hành — không bỏ qua bài kiểm tra mạch hở PSR-SCP vì đây là cách duy nhất xác nhận giám sát kênh đôi đang hoạt động. Đặt độ trễ kích hoạt rơle tốc độ bằng không là 3 giây và áp dụng bộ đếm thời gian bảo vệ PLC 5 giây để tránh báo động giả trong các lần tắt máy có kế hoạch. Mô-đun mở rộng Guardmaster cho phép kiến trúc rơle an toàn có thể mở rộng khi hệ thống băng tải phát triển.
Tác giả: Shen Weicheng là kỹ sư tự động hóa công nghiệp với hơn 10 năm kinh nghiệm về PLC, DCS và hệ thống điều khiển.
