Tests de sécurité fonctionnelle pour les entraînements motorisés: STO, ES1/ES2 & Temps de réaction aux pannes

Pourquoi les tests de sécurité fonctionnelle sont une discipline distincte des tests de performance

La plupart des tests de moteurs valident ce que fait un système d'entraînement : le couple, efficacité, performances thermiques. Les tests de sécurité fonctionnelle valident ce qu'il fait quand quelque chose ne va pas: le système atteint-il et maintient-il un état sûr dans un délai défini, avec une probabilité quantifiée de ne pas y parvenir. Pour les moteurs et entraînements utilisés dans les machines, robotique, et toute application sous CEI 61800-5-2 ou le cadre de sécurité des machines (OIN 13849, CEI 62061), c'est un distinct, catégorie de test pertinente pour la certification avec sa propre méthodologie.

Ce que les tests de sécurité fonctionnelle vérifient réellement

• Coupure sûre du couple (STO) réponse: La fonction de sécurité la plus courante : vérifier que lorsque STO est déclenché, le variateur supprime l'énergie génératrice de couple du moteur dans le délai spécifié, et que le couple résiduel pendant la transition reste dans des limites sûres
• Fonctions d'arrêt de sécurité (ES1/ES2): Fonctions d'arrêt contrôlées qui arrêtent le moteur via une rampe de décélération surveillée avant de couper l'alimentation (ES1) ou maintenir la position par la suite (SS2) — chacun avec des exigences définies de synchronisation et de surveillance distinctes de la suppression immédiate du couple par STO
• Vitesse/position limitée en toute sécurité (SLS/SLP): Fonctions permettant un fonctionnement à vitesse réduite ou à portée limitée (pour l'accès à la maintenance, opération collaborative) tout en surveillant que l'état réel reste dans la limite de sécurité, déclencher une réaction de sécurité en cas de dépassement
• Couverture du diagnostic et temps de réaction aux pannes: Les systèmes de sécurité nécessitent une couverture de diagnostic quantifiée des défauts internes et un temps de réaction aux pannes limité : les tests doivent injecter des conditions de défaut représentatives et mesurer le temps de détection et de réaction réel par rapport à la valeur certifiée.

Éléments de test de base pour la sécurité fonctionnelle du moteur/variateur

1. Synchronisation du déclenchement au couple et à la suppression du STO

Avec le moteur sous charge, l'entrée STO est déclenchée et le banc mesure le temps réel nécessaire à la suppression du couple ainsi que tout couple ou mouvement résiduel pendant la transition, vérifier les performances par rapport au temps de réponse certifié et aux limites de mouvement résiduel.

Indicateurs clés: Temps entre le déclenchement STO et la suppression du couple, couple/déplacement résiduel maximal pendant la transition.

2. Vérification d'arrêt contrôlé SS1/SS2

Le banc déclenche la fonction d'arrêt de sécurité dans diverses conditions initiales de vitesse/charge, vérifier que la rampe de décélération surveillée est correctement suivie et que le STO ou le maintien de position s'enclenche au bon point selon la définition de la fonction.

Indicateurs clés: Conformité rampe de décélération, moment de l'engagement de la STO par rapport à la détection de l'arrêt.

3. Surveillance et réaction des limites SLS/SLP

Le banc entraîne le moteur vers et au-delà de la vitesse de sécurité ou de la limite de position configurée., la vérification de la fonction de sécurité détecte correctement le dépassement des limites et déclenche la réaction de sécurité définie (typiquement STO) dans le temps de réaction requis.

Indicateurs clés: Précision de détection à la limite, temps de réaction entre la violation des limites et la réponse de sécurité.

4. Injection de défauts et vérification de la couverture du diagnostic

Défauts internes représentatifs (modes de défaillance du capteur, défauts de l'étage de puissance, perte de signal du codeur) sont injectés pour vérifier que la fonction de diagnostic du système de sécurité les détecte et déclenche la réaction de sécurité correcte dans le temps de réaction aux pannes certifié — validant directement l'hypothèse de couverture du diagnostic derrière le niveau d'intégrité de sécurité du système..

Indicateurs clés: Taux de détection des défauts sur l'ensemble des défauts injectés, temps de réaction par type de défaut.

5. Vérification de l’indépendance des fonctions de sécurité

Lorsque la fonction de sécurité doit être indépendante du chemin de commande moteur standard (une exigence architecturale commune), les tests vérifient que la réaction de sécurité fonctionne toujours correctement même lorsque le chemin de commande standard est défectueux ou ne répond pas.

Indicateurs clés: Taux de réussite de la fonction de sécurité avec chemin de commande standard délibérément désactivé/défectueux.

Ce que cela signifie pour la sélection des bancs d'essai

Les tests de sécurité fonctionnelle doivent être précis, mesure de synchronisation indépendante (ne pas se fier aux propres valeurs signalées par le lecteur), la capacité d'appliquer des conditions de charge et de vitesse réalistes tout en déclenchant des fonctions de sécurité, et une capacité d'injection de défauts distincte du séquençage normal des tests - une capacité spécialisée superposée aux tests de performances conventionnels, requis pour tout système moteur/entraînement certifié selon la CEI 61800-5-2, OIN 13849, ou CEI 62061.

Si votre équipe a besoin d'une validation de la sécurité fonctionnelle des systèmes moteur/entraînement parallèlement à des tests de performances, parlez à notre équipe d’ingénieurs à propos de la configuration des séquences de test pour votre niveau d'intégrité de sécurité cible.