As funções de acionamento seguras apareceram recentemente nas Normas, produtos e aplicações e atualmente podem ser consideradas state of the art. São parte da segurança funcional das fábricas e máquinas e, como medidas para impulsionar a produtividade, estão a ganhar cada vez mais terreno no mercado. A proteção das máquinas e equipamentos está também a ganhar importância à parte da proteção das pessoas.
Nuno Guedes PILZ Industrieelektronik, S.L.
DOSSIER SOBRE TENDÊNCIAS DA AUTOMAÇÃO E CONTROLO DE MOVIMENTO 62 robótica
A integração da segurança no controlo de movimento
DEFINIÇÃO DE SAFE MOTION Quando se examina a aplicação do princípio “failsafe” com funções de segurança clássicas, a atuação da função de segurança faz com que as saídas desliguem, e isso é chamado de “condição segura”. Se forem usadas funções de acionamento seguras, uma aplicação pode parecer-se assim: quando uma porta é aberta, o motor é desacelerado com uma rampa definida de forma segura e é mantido parado sob controlo. O motor poderá, em seguida, mover-se em modo “jog” com velocidade reduzida de forma segura. Por outras palavras: se a monitorização da zona de deteção estática for violada, a produção pode continuar com um número reduzido de ciclos e com movimentos monitorizados de forma segura. O que este exemplo simples ilustra é a transição da segurança estática para a segurança dinâmica. Dinâmica tem significados diferentes nas várias disciplinas. Na tecnologia de segurança, a dinâmica é entendida como a capacidade de adaptar as funções de segurança à mudança das zonas de deteção. Os requisitos da segurança funcional para acionamentos de velocidade variável especificados na
EN/IEC 61800-5-2 abrem novos horizontes sobre este assunto. Os principais requisitos de sistemas de acionamento seguros em termos de segurança dinâmica são: t monitorização segura de variáveis cinemáticas como a aceleração, velocidade, distância, por exemplo; t os tempos de reação curtos para reduzir as distâncias de paragem; t variáveis de valores limite que podem ser adaptados para atender ao funcionamento. A tecnologia de segurança integrada nos acionamentos, rápida, comunicações específicas, sistemas de controlo de alto desempenho e sistemas de câmaras de segurança são tudo produtos adequados para soluções de segurança high-end. O termo Safe Motion é interpretado de forma diferente, dependendo da perspetiva. Os fabricantes de acionamentos em geral interpretam o Safe Motion como sendo uma segurança integrada no acionamento, enquanto os fabricantes de sistemas de controlo associam-no às soluções externas. Olhando para este tema analiticamente podemos estabe-
lecer que o termo Safe Motion refere-se apenas, em primeira instância, à implementação de um movimento seguro.
PRINCÍPIOS BÁSICOS O objetivo da tecnologia de segurança sempre foi evitar movimentos potencialmente perigosos. Nada, portanto, é mais óbvio do que se encaixar a tecnologia de segurança na criação de movimento. Por razões técnicas e económicas, os sistemas eletrónicos de acionamento – servo amplificadores e conversores de frequência – têm permanecido como componentes não seguros dentro da automação. Assim, a segurança é garantida através de componentes adicionais de segurança, que trazem o drive para uma condição de desenergizado, condição segura no caso de uma falha, ou monitorização segura do movimento do motor ligado ao drive. A tendência atual do mercado é integrar esses componentes de segurança no drive. De acordo com o atual state of the art, um controlador de movimento seguro é uma combinação de monitorização segura do movimento, isolamento seguro do motor a partir da alimentação e de criação de movimento (standard).
Figura 2. Componentes usados em Safe Motion.
Figura 1. Comparação entre segurança estática e dinâmica.
Os detalhes a seguir referem-se a drives trifásicos, tal como atualmente usados num ambiente industrial. Para aplicá-los a outros sistemas de atuadores (por exemplo, drives DC, servo-válvulas, ...) só é possível sob certas condições e precisa de ser examinado separadamente.