Fonction de sécurité

Description fonctionnelle

La fonction Inverter Enable (IE) permet d'amener les variateurs à un état d'arrêt sécurisé défini.

La fonction Inverter Enable concerne les composants

oLexium 62 Connection Module

oLexium 62 Distribution Box

oServo-variateur intégré Lexium 62 ILM

Au sens des normes pertinentes, les exigences de la catégorie d'arrêt 0 (Safe Torque Off, STO) et de la catégorie d'arrêt 1 (Safe Stop 1, SS1) peuvent être satisfaites. Les deux catégories mènent à un moteur sans couple tandis que SS1 prend cet état après un temps prédéfini. Suite à l'analyse des dangers et des risques, il peut être nécessaire de choisir un frein supplémentaire en guise d'option liée à la sécurité (pour les charges suspendues par exemple).

Avec le module de sécurité Lexium 62 ILM disponible en option, il est également possible de réaliser les fonctions de sécurité avancées, telles que SLS (Safety Limited Speed) en liaison avec le FS SLC100/200 et le logiciel EcoStruxure Machine Expert - Safety associé.

Fonction de sécurité STO (Safe Torque Off)

La fonction Inverter Enable est associée à Lexium 62 Connection Module, Lexium 62 Distribution Box et Lexium 62 ILM, désignés dans ce document par Lexium 62 Drive System.

La fonction est sélectionnée via un signal (paire) à l'entrée de Lexium 62 Connection Module (2), qui est transféré à tous les variateurs (7) du réseau Lexium 62 Connection Module. Il n'est pas nécessaire de couper la tension d'alimentation (CA)

Le graphique représente le Lexium 62 Drive System avec arrêt d'urgence :

 

1   Armoire de commande

2   Contacteur

3   Lexium 62 Connection Module

4   Commutateur d'arrêt d'urgence

5   Dispositif de commutation de sécurité (par exemple Preventa XPS AV)

6   Servo-variateur intégré Lexium 62 ILM

7   Lexium 62 Distribution Box

8    Contrôleur logique de mouvement

Principe de fonctionnement

La fonction Inverter Enable désactive le couple moteur. C'est suffisant pour définir un zéro logique à l'entrée de la fonction. Il n'est pas nécessaire de couper l'alimentation. Cependant l'arrêt n'est pas surveillé.

État sécurisé défini

Inverter Enable est synonyme de "Safe Torque Off (STO)" selon IEC 61800-5-2:2007. Cet état sans couple s'installe automatiquement lorsque des erreurs sont détectées. C'est donc l'état sécurisé défini du variateur.

Mode de fonctionnement

Le circuit lié à la sécurité muni de la fonction Inverter Enable a été développé pour réduire l'usure du contacteur secteur. Lorsque le bouton d'arrêt ou d'arrêt d'urgence est activé, le contacteur secteur n'est pas mis hors circuit. L'arrêt sécurisé défini est réalisé par la suppression de "InverterEnable" pour l'opto-couple à l'étage de puissance. Ainsi, les signauxPWM ne peuvent pas contrôler l'étage de puissance, ce qui empêche un démarrage des variateurs (verrouillage du motif d'impulsions).

Vous pouvez utiliser la fonction Inverter Enable pour implémenter la fonction de contrôle "arrêt en cas d'urgence" (IEC 60204-1) pour les catégories d'arrêt 0 et 1. Utilisez un circuit de sécurité externe approprié pour empêcher le redémarrage accidentel du variateur après un arrêt, comme l'exige la directive européenne Machines.

Catégorie d'arrêt 0

Pour l'arrêt de catégorie 0 (Safe Torque Off, STO), le variateur continue de tourner jusqu'à l'arrêt complet (sous réserve qu'il n'y ait pas de forces externes qui l'en empêchent). La fonction de sécurité STO a pour objectif d'éviter un démarrage non intentionnel, pas d'arrêter un moteur. Il s'agit donc d'un arrêt sans assistance, tel que défini par la norme IEC 60204-1.

En présence d'influences extérieures, le temps jusqu'à l'arrêt complet dépend des propriétés physiques des composants utilisés (poids, couple, frottement, etc.) et des mesures supplémen­taires telles que des freins mécaniques peuvent s'avérer nécessaires pour empêcher toute occurrence de danger. Cela signifie que s'il y a danger pour le personnel ou les équipements, vous devez prendre des mesures appropriées (voir la section Analyse des dangers et des risques).

Arrêt de catégorie 1

Pour les arrêts de catégorie 1 (Safe Stop 1, SS1), vous pouvez demander un arrêt contrôlé via le Logic Motion Controller (LMC). L'arrêt contrôlé par le LMC n'est pas concerné par les aspects de sécurité ; il n'est pas surveillé et n'est pas exécuté de la manière définie dans le cas de coupure d'alimentation ou de détection d'erreur. L'arrêt final dans l'état sécurisé défini est accompli par la désactivation de l'entrée "Inverter Enable". Il doit être mis en oeuvre au moyen d'un appareil de commutation de sécurité externe avec temporisation de sécurité (voir la section Proposition d'application).

Indépendamment de la fonction de sécurité, les erreurs détectables qui n'affectent pas cette fonction sont reconnues par le contrôleur et le démarrage du variateur est empêché via la mise hors circuit du contacteur secteur. Le contacteur K2 empêche l'activation du contacteur secteur.

Exécution de la fonction muting

Pour exécuter la fonction muting, déterminez le temps de réaction de la fonction avant la mise hors tension sans la fonction Inverter Enable au sein de l'application.

Si un temps de réponse est requis en raison de l'évaluation de risque de la machine, le temps de réponse total de la machine doit être pris en compte. Autrement dit, il convient de considérer les composants liés aux fonctions de sécurité depuis le capteur jusqu'à l'arbre d'entraînement ou aux mécanismes entraînés. Le temps de réaction déterminé doit correspondre aux résultats de l'analyse des dangers et des risques.

Procédez comme suit pour désactiver la fonction Inverter Enable :

Si la configuration du logiciel ne correspond pas à la configuration physique du Lexium 62 ILM, le message de diagnostic 8978 InverterEnableConfig invalid with Ext. diagnostic = x(HW)!=y(Cfg) est émis. Le variateur est désactivé tant que la configuration est incorrecte. L'erreur détectée peut uniquement être acquittée si le InverterEnableConfig défini correspond à la configuration physique. La désactivation de la fonction Enable Inverter peut être utilisée pour diviser les variateurs d'un Lexium 62 Connection Module en deux groupes s'il n'est techniquement pas possible d'utiliser deux Lexium 62 Connection Module pour les deux groupes dans la machine existante.

Les axes dépourvus de fonction Inverter Enable deviennent des axes sans couple via le contacteur secteur et en viennent à l'état d'arrêt.

Si seuls certains variateurs raccordés à un Lexium 62 Connection Module doivent être mis dans l'état de sécurité défini, cela peut être réalisé par la configuration des variateurs. Cela peut être intéressant, par exemple pour les procédures de maintenance. Si un Module facultatif DIS1 est défini, alors le signal Inverter Enable est ignoré.

Pour implémenter l'arrêt d'urgence, la tension d'alimentation Lexium 62 Power Supply doit être interrompue :

 

1   Armoire de commande

2   Commutateur d'arrêt d'urgence

3   Dispositif de commutation de sécurité (par exemple Preventa XPS AV)

4   Contacteur

5   Commutateur : mode de fonctionnement (normal/maintenance)

6   Lexium 62 Connection Module

7   Servo-variateur intégré Lexium 62 ILM

8   Lexium 62 Distribution Box

9    Contrôleur logique de mouvement

Fonctions de sécurité avancées - Principe de fonctionnement

Le concept de sécurité s'appuie sur le principe général selon lequel le déplacement lié à la sécurité est effectué par le contrôleur et le variateur. Le système de sécurité surveille la bonne exécution du déplacement et, en cas d'écart, il lance le niveau de repli requis (par exemple, l'état sécurisé défini).

L'exemple suivant illustre la fonction SLS (Safe Limited Speed) :

Une barrière immatérielle est connectée à une entrée numérique liée à la sécurité. Dès qu'une personne entre dans la zone protégée et traverse la barrière immatérielle, une information appropriée est transmise au contrôleur SLC (Safety Logic Controller) et au contrôleur LMC via le bus Sercos. Ensuite, le contrôleur LMC lance un déplacement adéquat, par exemple une décélération suivie d'un mouvement lent. Au bout d'un certain délai (réglable), ce mouvement lent est surveillé par Lexium 62 ILM Safety Module. En cas de dépassement d'une valeur de seuil réglable (par exemple : vitesse élevée), le niveau de repli requis est instauré (état sécurisé défini, par exemple).

Application de la fonction de sécurité SLS :

 

 

Fonctions de sécurité avancées - Inverter Enable via entrée matérielle

Le Lexium 62 ILM Safety Module a été principalement développé pour effectuer des fonctions de sécurité avancées, cependant, il est toujours accessible en utilisant l'entrée matérielle habituelle de la fonction Inverter Enable du Lexium 62 Drive System. Si seule cette fonction doit être utilisée, l'appareil a besoin d'être configuré et paramétré à l'aide du logiciel. Si elle est "matérialisée", la fonction STO (Safe Torque Off) peut être déclenchée via cette entrée ou le bus Sercos. Il est possible de configurer le Lexium 62 ILM Safety Module pour ignorer l'entrée matérielle. Dans ce cas, la fonction STO ne peut être activée que par une demande sur le bus Sercos. Si l'entrée matérielle n'est pas ignorée, les deux demandes (entrée matérielle et bus Sercos) sont vérifiées et la fonction STO (Safe Torque Off) est déclenchée si au moins une demande est active. Dans la configuration par défaut, l'entrée matérielle n'est pas ignorée.

Fonctions de sécurité avancées - Etat sécurisé défini

L'état sécurisé défini de l'appareil présente les caractéristiques suivantes :

oLe variateur n'a pas de couple, ce qui équivaut à Safe Torque Off (STO) selon la norme IEC 61800-5-2.

oIl n'existe pas de communication liée à la sécurité via le bus Sercos en provenance du variateur.

Cet état s'installe automatiquement lorsque des erreurs sont détectées.

Validité du cas de sécurité

Le cas de sécurité associé à la fonction Inverter Enable du Lexium 62 ILM est identifié et défini par les normes répertoriées dans la section Normes de sécurité. Le dossier de sécurité de la fonction de sécurité du système Lexium 62 ILM concerne les codes matériels ci-dessous (consultez l'objet approprié dans EcoStruxure Machine Expert) :

Pour toute question à ce sujet, contactez votre Représentant de Schneider Electric.

Interface et contrôle

La fonction Inverter Enable est utilisée via les seuils de commutation de l'entrée InverterEnable (IE_p1/IE_p2 à Pin1/Pin2, IE_n1/IE_n2 à Pin3/Pin4) du Lexium 62 Connection Module.

oTemps d'arrêt maximal : 500 µs à U_IEX > 20 V avec contrôle dynamique

oRatio d'impulsion de test maximum : 1 Hz

oFonction STO active : -3 V ≤ U_IE ≤ 5 V

oEtage de puissance actif : 15 V ≤ U_IE ≤ 30 V

Pour plus de détails sur les données techniques et les connexions électriques, reportez-vous au chapitre Données techniques.