可达到 SIL3/PLe 等级的被动安全技术

被动安全 – 经济高效的选择

机器的安全性可以通过不同的方式来实现:在现场总线解决方案中,被动安全变得越来越重要 - 主要是在于其成本优势和结构简单。

 

被动安全的特别之处是什么?

被动安全和传统的现场总线解决方案在安全功能的区别是什么?传统的现场总线解决方案要求每个执行器都有安全的输出。其优点:所有执行器都可以单独安全关闭。但是现场通常不需要这种最大化的灵活性。把整组的执行器同时关闭已能满足客户需求。在这种情况下,被动安全性就是一种更为经济的选择。因为众多的安全输出会大大增加整个系统的成本。通过被动安全性可以非安全的单独关闭各个输出, 或者必要时,可以通过单个安全输出,安全的关闭整组执行器。

 

如何通过ASi实现被动安全?

为了建立被动安全,必须确保在电源关闭下不能从外部为执行器供电。在最理想的情况下,执行器的供电电源和通讯与传感器的供电电源电气隔离。

 

ASi,特别是Bihl+Wiedemann模块一直采用的是这种供电原理。在智能布线系统中,通过模块安装底座上的线槽,专用电缆彼此分开铺设。其中黄色电缆传输控制信号和供电,黑色电缆传输辅助供电。这可以实现SiL3和PLe的安全等级。

 

得益于这种智能布线系统,当外部设备通过AUX线路选择性的关断时,并不会影响模块自身的通讯和供电。这意味着总线系统中的各个参与模块并不会掉站。但是这种错误在基于以太网的系统中时有发生。并且不会对系统中的其他部分产生不可预见的影响。此外,模块还可以通过总线识别并报告AUX供电的断开,并通过正常通讯中的ASi向控制器传输这些诊断信息。 

在实际应用中,为了便于独立的控制各个驱动系统,还可以铺设多条可关断和不可关断的AUX线路。可以通过切断特定的AUX线路,来给安全相关的执行器断电,从而实现停机。与安全无关的外部设备,例如传感器,是继续通过未关断的AUX来供电。从而不会影响这个模块自身的通讯以及传感器的信号。

ASi布线系统不仅可以实现通讯,还可以通过ASi黄色电缆为外部设备提供电。如果线路中所有与安全无关的外部设备都可以通过黄色电缆供电,这样可以省略额外的不可关断的AUX铺设。Bihl+Wiedemann为您提供了丰富的产品系列,可根据应用灵活选择。

附图:所连接的传感器在关断时间内继续通过ASi黄色电缆供电并保持通讯,驱动的分支通过AUX保持关断

Bihl+Wiedemann被动安全的优点

    安全等级达到 

    SIL3/PLe

    通过黄色ASi电缆传输控制信号和供电,通过黑色电缆传输辅助供电,这样可以确保在切断辅助电源时,不再为所有相连的执行器供电。因为可以确保达到安全等级SIL3/PLe。在4芯圆形电缆连接的方式下,要达到同样的安全等级,所需的成本更高。

    降低硬件成本

    在安全相关的应用中,每个执行器都需要一个独立的安全输出,这样成本较大。 另一方面,通过被动安全技术,每个执行器都可以使用更为经济的标准输出来进行操作切换。执行器组与安全相关的关闭可以仅通过1个安全输出模块来实现。

    传感器始终在线

    通过ASI黄色电缆为控制信号提供不间断的供电。这意味着即使黑色电缆被切换,失去辅助供电,仍可以读取传感器信号。

    高效能源供应

    黑色扁平电缆根据线径粗细不同,可以传输最大16A或20A的供电,这比标准的M12圆形电缆解决方案所需提供的功率更大。这意味着可以提供更高的负载。例如这个就非常合适用于 IO-Link 解决方案以及传动技术中的电机的控制。更多相关信息。

    通过被动安全技术节约成本

    如果您使用了Bihl+Wiedemann的被动安全技术,可以有效的减少安全输出的硬件数量,从而降低成本。与其他总线系统相比,采用ASi穿刺技术也可以大大降低您的布线成本  最多大约可降低68%的成本。无需各种接头已经连接线缆,安装时间也更短。更多详细信息请浏览布线成本比较页面。

     

    布线成本比较

    Bihl+Wiedemann 的相关产品

    被动安全的简单结构,仅需要具有本地输出和可扩展的安全监视器。执行器的切换操作可以使用Bihl+Wiedemann的标准模块。它们都是支持被动安全技术的。另外,几乎所有的ASi-5模块,例如的集成IO-Link主站的ASi-5从站, 以及我们许多的ASi-3模块都是满足被动安全性的。

    技术前提应务必确认

    只有满足以下技术要求,被动安全性才成立:

     

    • 必须按照机械指令2006/EG 和安全标准(例如 EN 13849-1 或者 EN 62061)的要求执行安全关断。
    • 必须确保无源安全开关和其他的电位电气隔离,例如保护电缆的铺设,无源安全设备的安装 

     

    具体来说,这对于ASi系统意味着:仅使用ASi模块是最为简单的。为此在产品技术资料里明确说明了其符合被动安全的要求。另外所有模块的ASI和AUX应通过黄色和黑色电缆,分开提供。

    通过M12电缆供电

    普通圆形电缆中的AUX和其他电位通常不是为被动安全而设计的,例如通过M12端子连接ASi和AUX。不能排除无源安全AUX与外部电位之间的交叉电路。

     

    根据具体应用,通过对整个受影响的布线路径进行精确的安全评估,仍然有可能证明这种故障始终会导致安全状态。在这种情况下,尽管同一根圆形电缆中有被关断的电位也有未关断的电位,同样也可以确保其被动安全性。

    通过M12端子连接ASi和AUX通常是不满足被动安全性的

    非被动安全模块的应用

    单个非被动安全的模块接入到互相连接的AUX线路上时,会影响整个结构的被动安全性。因为在这方面将所有模块视为一个完整的系统。因此所有模块都应满足被动安全。

     

    根据应用的不同,通过对整个布线部分的精确安全分析,依然可以确保错误在一个安全的状态。在这种情况下,被动安全依然得到保证,尽管使用了非被动安全的模块。

    当AUX线路上接入不满足被动安全的模块时会影响整个结构的被动安全性

    常见问题

    如果没有被动安全,即无法保证标准IO模块的AUX安全关断, 则无法获取安全状态(IO失电)。模块通过ASi获得供电,并且在发生故障时,通过ASi将能量反馈到已安全闭合的AUX网络中去。

     

    因此无法保证发生故障时,安全关断的安全性。此外,这可能会导致计划外的停机时间,并增加系统规划,安装和调试的成本。

    安全关断(被动安全)遵循机械指令2006/42/EG,EN ISO 13849-1和EN62061标准。

    如果设备或机器的安全状态可以通过一个开关的通断实现,那么这个部分就适用于被动安全    

    连接到不同的电源电位并处于机器安全关断路径中的所有组件都必须满足被动安全。

    为了使之前没有受到被动安全保护的设备也能实现被动安全,但是很可惜,单纯的模块更换是不够的,在这种情况下,必须对整个设备进行安全评估。

    通过我们的产品技术表中“环境”一栏的内容    

    如果技术参数表中表明该模块适用于被动安全路径,则可以由可开关的AUX供电。

     

    如果根据技术参数表该模块不适合在安全路径中使用,则必须由单独的AUX进行供电。通常来说这个并不是限制,因为可以确保安全输入模块在停机时候的供电,并且停机路径可以独立于被动安全继续工作。这也简化了调试过程,例如安全门锁的安全序列码学习过程。