Test di sicurezza funzionale per azionamenti di motori: STO, SS1/SS2 & Tempo di reazione al guasto

Perché i test di sicurezza funzionale sono una disciplina separata dai test delle prestazioni

La maggior parte dei test sui motori convalida ciò che fa un sistema di azionamento: la coppia, efficienza, prestazione termica. I test di sicurezza funzionale convalidano ciò che fa quando qualcosa va storto: il sistema raggiunge e mantiene uno stato sicuro entro un tempo definito, con una probabilità quantificata di non riuscire a farlo. Per motori e azionamenti utilizzati nei macchinari, robotica, e qualsiasi applicazione ai sensi della IEC 61800-5-2 o il quadro di sicurezza delle macchine (Iso 13849, CEI 62061), questo è un distinto, categoria di test rilevante per la certificazione con la propria metodologia.

Cosa verifica effettivamente il test di sicurezza funzionale

• Coppia di sicurezza disattivata (STO) risposta: La funzione di sicurezza più comune: verificarla quando viene attivata la funzione STO, l'azionamento rimuove l'energia per la produzione di coppia dal motore entro il tempo specificato, e che la coppia residua durante la transizione rimanga entro limiti di sicurezza
• Funzioni di arresto sicuro (SS1/SS2): Funzioni di arresto controllato che portano il motore all'arresto tramite una rampa di decelerazione monitorata prima di togliere l'alimentazione (SS1) o mantenere la posizione in seguito (SS2) — ciascuno con requisiti di tempistica e monitoraggio definiti distinti dalla rimozione immediata della coppia da parte della STO
• Velocità/posizione limitata in modo sicuro (SLS/SLP): Funzioni che consentono il funzionamento a velocità ridotta o a raggio limitato (per l'accesso alla manutenzione, operazione collaborativa) monitorando al tempo stesso che lo stato effettivo rimanga entro il limite di sicurezza, attivando una reazione di sicurezza in caso di superamento
• Copertura diagnostica e tempo di reazione al guasto: I sistemi di sicurezza richiedono una copertura diagnostica quantificata dei guasti interni e un tempo di reazione al guasto limitato: i test devono inserire condizioni di guasto rappresentative e misurare il tempo di rilevamento e di reazione effettivo rispetto al valore certificato

Elementi fondamentali del test per la sicurezza funzionale del motore/azionamento

1. Temporizzazione STO dal trigger alla coppia di rimozione

Con il motore sotto carico, l'ingresso STO viene attivato e il banco misura il tempo effettivo necessario alla rimozione della coppia e qualsiasi coppia o movimento residuo durante la transizione, verificando le prestazioni rispetto al tempo di risposta certificato e ai limiti di movimento residuo.

Metriche chiave: Tempo dall'attivazione STO alla rimozione della coppia, coppia/cilindrata residua di picco durante la transizione.

2. Verifica dell'arresto controllato SS1/SS2

Il banco attiva la funzione di arresto di sicurezza in varie condizioni iniziali di velocità/carico, verificando che la rampa di decelerazione monitorata venga seguita correttamente e che STO o il mantenimento della posizione si attivino nel punto corretto secondo la definizione della funzione.

Metriche chiave: Conformità della rampa di decelerazione, tempistica dell'attivazione della STO rispetto al rilevamento dell'arresto.

3. Monitoraggio e reazione ai limiti SLS/SLP

Il banco guida il motore verso e oltre la velocità di sicurezza o il limite di posizione configurati, la verifica della funzione di sicurezza rileva correttamente la violazione del limite e attiva la reazione di sicurezza definita (tipicamente STO) entro il tempo di reazione richiesto.

Metriche chiave: Precisione di rilevamento al confine limite, tempo di reazione dalla violazione del limite alla risposta di sicurezza.

4. Inserimento guasti e verifica della copertura diagnostica

Difetti interni rappresentativi (modalità di guasto del sensore, guasti allo stadio di potenza, perdita di segnale dell'encoder) vengono iniettati per verificare che la funzione diagnostica del sistema di sicurezza li rilevi e attivi la corretta reazione di sicurezza entro il tempo di reazione al guasto certificato, convalidando direttamente il presupposto di copertura diagnostica alla base del livello di integrità di sicurezza del sistema.

Metriche chiave: Tasso di rilevamento dei guasti nel set di guasti inserito, tempo di reazione per tipo di guasto.

5. Verifica dell'indipendenza della funzione di sicurezza

Dove è necessario che la funzione di sicurezza sia indipendente dal percorso di controllo del motore standard (un requisito architettonico comune), il test verifica che la reazione di sicurezza funzioni ancora correttamente anche quando il percorso di controllo standard è guasto o non risponde.

Metriche chiave: Tasso di successo della funzione di sicurezza con percorso di controllo standard deliberatamente disabilitato/in errore.

Cosa significa per la selezione del banco prova

I test di sicurezza funzionale necessitano di precisione, misurazione temporale indipendente (non fare affidamento sui valori riportati dall'unità), la capacità di applicare condizioni realistiche di carico e velocità attivando le funzioni di sicurezza, e una capacità di inserimento dei guasti separata dalla normale sequenza dei test: una capacità specializzata sovrapposta ai test delle prestazioni convenzionali, richiesto per qualsiasi sistema motore/azionamento certificato secondo IEC 61800-5-2, Iso 13849, o CEI 62061.

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