Sicurezza gestita via bus Ethercat e FSoE: vantaggi e applicazioni

Sommario

1. Cablaggio ridotto e semplificato
2. Flessibilità delle funzioni di sicurezza
3. Macchina a stati dettagliata e sequenziale
4. Dati di processo configurabili
5. Blocchi funzione di sicurezza

Rivoluzione della sicurezza: al di là dei cavi
Esempio applicativo: sicurezza funzionale tramite EtherCAT e FSOE per azionamenti industriali

Perché utilizzare il Safety over EtherCAT (FSoE) 

Nelle architetture di macchine, i moderni sistemi di comunicazione basati su Bus offrono non solo un trasferimento deterministico dei dati di controllo, ma consentono anche il trasferimento di dati di controllo critici per la sicurezza funzionale attraverso lo stesso mezzo. 
Per questo scopo, EtherCAT utilizza il protocollo Safety over EtherCAT (FSoE = FailSafe over EtherCAT).

5 vantaggi

Con l'implementazione del Safety over EtherCAT (FSoE) nel PLC di sicurezza KEB e negli azionamenti di generazione 6, sono stati introdotti almeno 5 significativi vantaggi competitivi per i costruttori di macchine e gli utilizzatori.

1. Cablaggio ridotto e semplificato

Uno dei vantaggi chiave di FSoE è la riduzione del cablaggio necessario per la sicurezza della macchina. 
Non è più necessario cablare tutti i dispositivi di I/O discreti al PLC di sicurezza.

Questo vantaggio diventa particolarmente evidente e prezioso in applicazioni con lunghi cavi di connessione o con numerosi dispositivi di sicurezza.
FSoE consente il monitoraggio degli ingressi di sicurezza discreti e dei segnali encoder di sicurezza (posizione) negli azionamenti KEB S6 o F6. 

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Queste informazioni possono essere comunicate al PLC di sicurezza tramite il protocollo FSoE certificato. Sia le informazioni di sicurezza che le normali informazioni della macchina vengono trasferite tramite un cavo Ethernet standard, semplificando il cablaggio e le terminazioni e riducendo le possibilità di errori di cablaggio. Ciò consente una progettazione più complessa della sicurezza funzionale delle macchine senza dover preoccuparsi dei costi e dei tempi di cablaggio.

2. Flessibilità delle funzioni di sicurezza

Grazie a FSoE, vi è anche una maggiore flessibilità nella gestione delle funzioni di sicurezza disponibili. 
Gli azionamenti KEB supportano una serie di operazioni che offrono funzionalità e gestione avanzate, con certificazione di sicurezza fino a SIL3.

Ad esempio, un controllore robotico può utilizzare la funzione Safe Acceleration Range (SAR) per monitorare i valori di accelerazione dei bracci robotici. Il rilevamento di un'accelerazione anomala consente una risposta più rapida rispetto all'attesa del raggiungimento di un finecorsa o di un limite di coppia.

In un'altra situazione, alcune macchine o processi possono richiedere che l'albero motore giri in una sola direzione. In questo caso, la funzione di direzione sicura (SDI) può garantire che il motore ruoti solo nella direzione prevista.

Ogni dispositivo slave FSoE si basa su una macchina a stati interna. 
Prima che i dati di processo possano essere trasmessi, la macchina a stati deve essere elaborata in sequenza durante l'avvio. 
Il log di diagnostica all'interno dell'ambiente di sviluppo KEB COMBIVIS Studio 6 tiene traccia e monitora tutti gli stati EtherCAT e FSoE, registrando tutti i passaggi e gli eventuali errori. 
Grazie a questa diagnostica dettagliata, la risoluzione dei problemi è molto più semplice e immediata.

Ad esempio, se viene utilizzata una configurazione FSoE che dipende dal feedback dell'encoder, come Safe Limited Speed (SLS), ma non è stato configurato alcun encoder all'interno della configurazione di sicurezza dell'azionamento, verrà visualizzato un errore di configurazione del bus nel registro (log).

La macchina a stati utilizzata da FSoE e la funzionalità di log dettagliato all'interno di COMBIVIS Studio 6 possono essere strumenti potenti durante la messa in servizio di nuove macchine o nella risoluzione dei problemi delle macchine esistenti con sicurezza funzionale.

L'utilizzo dell’FSoE e dei wizard grafici integrati in COMBIVIS Studio 6 permette una semplice e facile configurazione di decine di dati di processo sicuri.

Ciò consente una maggiore flessibilità durante l'impostazione dell'FSoE e permette all'utente di selezionare quante o quali funzioni di sicurezza sono necessarie.

5. Blocchi funzione di sicurezza

L’ambiente di sviluppo COMBIVIS Studio 6 di KEB fornisce blocchi di funzioni di sicurezza pre-certificati, secondo lo standard PLC Open Safety. 

Questi blocchi funzione preparati riducono al minimo il tempo di programmazione del PLC di sicurezza per consentire un facile avvio e, se necessario, anche programmi più complessi.

Inoltre, COMBIVIS Studio 6 identifica chiaramente le variabili sicure e non sicure - rendendo chiaro quali variabili possono e non possono essere utilizzate con i blocchi funzione di sicurezza. L'utilizzo di questi strumenti consente opzioni quasi illimitate quando si programmano le funzionalità di sicurezza all'interno di FSoE e del PLC di sicurezza KEB.

Con la crescente richiesta di sicurezza funzionale nelle macchine, la tecnologia FSoE può essere uno strumento decisivo ed un concreto valore aggiunto per i costruttori di macchine.
L'utilizzo della soluzione KEB Safety FSoE può far risparmiare tempo e denaro in tutte le fasi della vita della macchina, dalla fase di progettazione, alla messa in servizio e all'assistenza una volta in produzione.

Abbiamo già trattato un esempio applicativo sul controllo della sicurezza tramite cavo, gestito dal PLC Safe KEB. 

In questo articolo, invece, vogliamo approfondire un'applicazione in cui l'intera parte di sicurezza non viene più cablata, ma viene gestita attraverso il bus di comunicazione EtherCAT utilizzando il protocollo Safety over EtherCAT.

Esempio applicativo: sicurezza funzionale gestita via bus EtherCAT e FSOE

Nel nostro esempio applicativo high-level, la parte di sicurezza non è più cablata, ma gestita tramite il bus di comunicazione EtherCAT utilizzando il protocollo FailSafe Over EtherCAT (FSOE). Questa soluzione offre un valore aggiunto grazie ai 5 ingressi sicuri e 2 uscite sicure presenti su ogni azionamento EtherCAT nella rete.

Gli ingressi sicuri a bordo dell'azionamento possono acquisire i segnali dal campo, (come pulsanti di emergenza, pedali, barriere e chiavi), eliminando la necessità di moduli IO aggiuntivi. Ciò riduce i costi, semplifica il cablaggio e migliora le performance grazie alla visibilità tramite EtherCAT e FSOE.

Nel quadro elettrico, gli azionamenti integrano gli input di sicurezza dal campo e gestiscono tutte le funzioni di sicurezza tramite EtherCAT e FSOE. Offriamo una soluzione completa chegestisce tutte le informazioni di sicurezza come ad esempio: Safe Limited Speed (SLS), Safe Brake Control (SBC) e STO, utilizzando i nostri motori della serie Dynamic line tre con a bordo encoder assoluti safety certificati.

Il protocollo FSOE offre estrema flessibilità e integrazione, tutto controllato tramite il nostro COMBIVIS Studio 6: un unico strumento di programmazione fornisce accesso completo all'architettura della macchina. Il softwareoffre anche funzinalità di diagnostica che semplificano la messa in servizio e consentono al programmatore di accedere a tutte le informazioni da un unico punto di accesso. In un singolo progetto, gestiamo sia il PLC standard che il PLC di sicurezza, combinando la logica motion control e la logica di sicurezza.

Grazie alla nostra architettura aperta e flessibile, comunichiamo facilmente con protocolli standard come OPC verso dispositivi di visualizzazione e HMI. 

Lo scambio di dati tra il PLC standard e il PLC di sicurezza avviene direttamente, consentendo di tenere sotto controllo tutte le operazioni e migliorando la diagnostica della macchina.

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