Testowanie bezpieczeństwa funkcjonalnego napędów silnikowych: STO, SS1/SS2 & Czas reakcji na usterkę

Dlaczego testowanie bezpieczeństwa funkcjonalnego jest dyscypliną odrębną od testowania wydajności

Większość testów silników potwierdza działanie układu napędowego — moment obrotowy, efektywność, wydajność cieplna. Testy bezpieczeństwa funkcjonalnego potwierdzają jego działanie kiedy coś pójdzie nie tak: czy system osiąga i utrzymuje stan bezpieczny w określonym czasie, z ilościowym prawdopodobieństwem niezastosowania się do tego warunku. Do silników i napędów stosowanych w maszynach, robotyka, oraz wszelkie aplikacje zgodne z IEC 61800-5-2 lub ramy bezpieczeństwa maszyn (ISO 13849, IEC 62061), to jest odrębność, kategoria testów związana z certyfikacją, z własną metodologią.

Co faktycznie weryfikują testy bezpieczeństwa funkcjonalnego

• Bezpieczne wyłączenie momentu obrotowego (STO) odpowiedź: Najpopularniejsza funkcja bezpieczeństwa — sprawdzanie jej po uruchomieniu STO, napęd pobiera energię wytwarzającą moment obrotowy z silnika w określonym czasie, oraz aby resztkowy moment obrotowy podczas przejścia utrzymywał się w bezpiecznych granicach
• Funkcje bezpiecznego zatrzymania (SS1/SS2): Funkcje kontrolowanego zatrzymania, które zatrzymują silnik poprzez monitorowaną rampę zwalniania przed odłączeniem zasilania (SS1) lub utrzymać stanowisko później (SS2) — każdy z określonymi wymogami dotyczącymi synchronizacji i monitorowania, odrębnymi od natychmiastowego usuwania momentu obrotowego przez STO
• Bezpiecznie ograniczona prędkość/pozycja (SLS/SLP): Funkcje umożliwiające pracę ze zmniejszoną prędkością lub ograniczonym zasięgiem (w celu uzyskania dostępu konserwacyjnego, działanie kooperacyjne) przy jednoczesnym monitorowaniu, czy stan rzeczywisty mieści się w bezpiecznych granicach, wywołując reakcję bezpieczeństwa w przypadku przekroczenia
• Zasięg diagnostyczny i czas reakcji na usterkę: Systemy spełniające kryteria bezpieczeństwa wymagają ilościowego zasięgu diagnostycznego usterek wewnętrznych i ograniczonego czasu reakcji na błędy — testowanie wymaga wprowadzenia reprezentatywnych warunków usterek i zmierzenia rzeczywistego czasu wykrycia i reakcji w porównaniu z certyfikowaną wartością

Podstawowe elementy testu dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego silnika/napędu

1. Czas od wyzwolenia STO do usunięcia momentu obrotowego

Przy silniku pod obciążeniem, zostaje wyzwolone wejście STO, a stanowisko pomiarowe mierzy rzeczywisty czas do usunięcia momentu obrotowego oraz wszelki resztkowy moment obrotowy lub ruch podczas przejścia, weryfikacja wydajności pod kątem certyfikowanego czasu reakcji i limitów ruchu resztkowego.

Kluczowe wskaźniki: Czas od wyzwolenia STO do usunięcia momentu obrotowego, szczytowy resztkowy moment obrotowy/przemieszczenie podczas przejścia.

2. Weryfikacja zatrzymania kontrolowanego SS1/SS2

Stół uruchamia funkcję bezpiecznego zatrzymania przy różnych warunkach prędkości początkowej/obciążenia, sprawdzenie, czy monitorowana rampa zwalniania jest przestrzegana prawidłowo i czy STO lub utrzymywanie pozycji włącza się we właściwym punkcie zgodnie z definicją funkcji.

Kluczowe wskaźniki: Zgodność z rampą zwalniania, moment włączenia STO w stosunku do wykrycia przestoju.

3. Monitorowanie i reagowanie na limity SLS/SLP

Stół napędza silnik w kierunku i poza skonfigurowaną bezpieczną prędkość lub limit pozycji, sprawdzenie poprawności funkcji bezpieczeństwa wykrywa przekroczenie limitu i wyzwala zdefiniowaną reakcję bezpieczeństwa (zazwyczaj STO) w wymaganym czasie reakcji.

Kluczowe wskaźniki: Dokładność wykrywania na granicy limitu, czas reakcji od przekroczenia limitu do reakcji bezpieczeństwa.

4. Wtrysk usterek i weryfikacja zasięgu diagnostycznego

Reprezentatywne usterki wewnętrzne (tryby awarii czujnika, usterki stopnia mocy, utrata sygnału enkodera) są wstrzykiwane w celu sprawdzenia, czy funkcja diagnostyczna systemu bezpieczeństwa wykrywa je i wyzwala prawidłową reakcję bezpieczeństwa w certyfikowanym czasie reakcji na usterkę – bezpośrednio potwierdzając założenie pokrycia diagnostycznego leżącego u podstaw poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa systemu.

Kluczowe wskaźniki: Współczynnik wykrywania usterek w zestawie usterek wprowadzonych do układu, czas reakcji w zależności od rodzaju usterki.

5. Weryfikacja niezależności funkcji bezpieczeństwa

Tam, gdzie wymagana jest niezależność funkcji bezpieczeństwa od standardowej ścieżki sterowania silnikiem (wspólny wymóg architektury), testowanie sprawdza, czy reakcja bezpieczeństwa nadal działa prawidłowo, nawet jeśli standardowa ścieżka sterowania jest uszkodzona lub nie reaguje.

Kluczowe wskaźniki: Wskaźnik skuteczności funkcji bezpieczeństwa przy celowo wyłączonym/uszkodzonym standardowym torze sterowania.

Co to oznacza dla wyboru stanowiska testowego

Testowanie bezpieczeństwa funkcjonalnego wymaga precyzji, niezależny pomiar czasu (nie polegając na własnych wartościach raportowanych przez przemiennik), możliwość zastosowania realistycznych warunków obciążenia i prędkości podczas uruchamiania funkcji bezpieczeństwa, oraz możliwość wstrzykiwania usterek niezależnie od normalnego sekwencjonowania testów – wyspecjalizowana funkcja nakładana na konwencjonalne testowanie wydajności, wymagane dla każdego silnika/układu napędowego certyfikowanego zgodnie z IEC 61800-5-2, ISO 13849, lub IEC 62061.

Jeśli Twój zespół potrzebuje walidacji bezpieczeństwa funkcjonalnego systemów silników/napędów wraz z testami wydajności, porozmawiaj z naszym zespołem inżynierów o konfigurowaniu sekwencji testowych dla docelowego poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa.