Machinefabrikanten die actief zijn op de Europese markt weten dat hun machines aan de vereisten van de machinerichtlijn moeten voldoen als ze CE-gecertificeerd willen verkopen. Dit weet iedereen. Maar wist u dat de vereisten opgesteld zijn op voorwaarde dat er voortdurend nieuwe technische oplossingen worden ontwikkeld?
In de machinerichtlijn, 2006/42/EC, staat:
(14) Er moet aan de essentiële gezondheids- en veiligheidsvereisten worden voldaan om te garanderen dat machines veilig zijn; deze vereisten moeten worden toegepast terwijl er rekening wordt gehouden met de nieuwste ontwikkelingen als ze worden opgesteld en met technische en economische vereisten.
De nieuwste ontwikkelingen zijn een bewegend doelwit en het zal altijd een uitdaging blijven voor machinefabrikanten om de laatste ontwikkelingen bij te houden. Technische oplossingen worden verbeterd en bieden nieuwe manieren om machines veiliger te maken ten opzichte van het verleden.
De beginjaren van programmeerbare elektronica voor machines
Halverwege de jaren ‘90 introduceerde Parker IQAN, programmeerbare elektronica om machines veiliger te maken door slimmere veiligheidsvergrendelingen in te schakelen. Voorbeelden van veiligheidsfuncties ervan zijn onder andere beperkingen voor het lastmoment op kranen en het stoppen van alle bewegingen als de bestuurder de cabine verlaat. Op dat moment was het belangrijkste kenmerk van de allerbeste systemen robuuste hardware geschikt voor zware omstandigheden en elektromagnetische compatibiliteit. Dit zijn nu standaard vereisten. In het geval van IQAN werden machines minder gevoelig voor implementatiefouten vanwege software speciaal bedoeld voor het ontwikkelen van applicatiesoftware, maar er waren geen bekende methodes die machinefabrikanten konden gebruiken om de software objectief te evalueren. De normen voor de veiligheid van machines destijds waren erg gericht op verschillende redundantieniveaus, met weinig oog voor software-aspecten en analyse van elektronica. Gestandaardiseerde oplossingen konden te duur zijn en belangrijke aspecten van regelsystemen niet aanpakken.
Met de introductie van ISO 13849-1:2006 voor machineveiligheid, kregen ontwerpers richtlijnen voor het systematisch ontwikkelen van regelsystemen met veiligheidsfuncties door de aandacht te richten op betrouwbare hardware, diagnostische gegevens en softwarekwaliteit om het gewenste prestatieniveau (PL) te bereiken. De vereisten van de norm werden aangepast aan de toenemende ervaring in het gebruik van programmeerbare elektronica en de toenemende beschikbaarheid van betrouwbaarheidsgegevens voor componenten. Met de ISO 13849-1-norm kunnen machine-ontwerpers de beste oplossing kiezen voor ieder gedeelte van een veiligheidsfunctie. Bijvoorbeeld sensoren met meervoudige signalen, panklare regelaars die IEC 61508-gecertificeerd zijn en uitvoerig geteste betrouwbare hydraulische componenten.
De technologische vooruitgang van Parker
Toen Parker in 2010 de IEC 61508 SIL2-gecertificeerde regelaar IQAN-MC3 introduceerde, gaven ze machinefabrikanten een effectieve manier om SIL2-/Pld-veiligheidsfuncties te implementeren. De IQAN-MC3-regelaar is ontworpen op basis van het concept dat diepgaande kennis over de componenten van cruciaal belang is voor efficiënte diagnostische hardwaregegevens. Het kernpakket voor diagnostische gegevens bevat een techniek die we uitdaging-reactie noemen, een aantal cyclische tests die een goede dekking van diagnostische gegevens bieden zonder te veel extra hardware toe te voegen. Dit levert realistische hardwarekosten op, maar de uitgebreide zelf-diagnostische firmware vraagt zijn tol in berekeningssnelheid.
Een voorbeeld van een toepassing waarbij de technologie is gebruikt, is de lastmomentcontrole van een hoogwerker, waarbij de stabiliteit van een machine wordt berekend om te voorkomen dat een machine kantelt. Een ander voorbeeld is wielbesturing op vorkheftrucks.
Aangezien fabrikanten van mobiele machines ervaring opdoen in het gebruik van normen voor de meest kritieke veiligheidsfuncties, is de volgende stap deze gestructureerde benadering naar normale bedrijfsfuncties te vertalen. Voor mobiele machines is het altijd lastig geweest om sommige van de normale bedrijfsfuncties van de veiligheidsfuncties te onderscheiden. Lastmomentbeperkingen en alle bewegingen stoppen als de bestuurder de cabine verlaat zijn voorbeelden van functies met als voornaamste doel veiligheid. Het stoppen van de hydraulica van het uitrustingsstuk als de operator de hendel loslaat is onderdeel van een normale machinewerking, maar het kan ook een veiligheidsfunctie zijn. Nu regelaars voor mobiele machines met veiligheidscertificeringen steeds goedkoper worden, is het logisch om de vereisten voor alle bewegingsbesturingsfuncties aan te scherpen.
Geavanceerde technologie gaat hand in hand met veiligheid en prestaties
De nieuwe IQAN-MC4xFS-serie is een perfect voorbeeld van de verdere ontwikkeling van wat al geavanceerd was.
IQAN-MC4xFS is gebaseerd op de ervaringen met de IQAN-MC3, en het bewezen IQAN-softwareplatform dat de basis vormt voor alle IQAN masters wordt opnieuw gebruikt. Tevens is het concept voor vermogensaandrijvingen overgenomen met een gecombineerde schakeling voor de hoge en lage zijde en detectie van bedradingsfouten voor veiligheid gerelateerde ladingen. De kernelektronica is ook doorontwikkeld. Een belangrijk component is het ontwerp van de Infineon microcontroller voor toepassingen in de automobielindustrie en machinetoepassingen. Deze is vanaf nul ontworpen met hardware-ondersteunde zelfdiagnostiek. Vergeleken met zijn voorganger kan de IQAN-MC3 grotere toepassingen in een kortere cyclustijd uitvoeren, waardoor de IQAN-MC4xFS een efficiëntere bedrijfstijd heeft.
Met een van de grotere IQAN-MC42FS- of IQAN-MC43FS-modules, kan de machine-ontwerper ervoor kiezen om één gecertificeerde regelaar te gebruiken voor alle selecties op een hydraulische directionele regelklep. Dit biedt een kostenbesparende manier om prestatieniveau C voor een veiligheidsfunctie te bereiken zonder extra hydraulische componenten toe te voegen. Voor functies die het hogere prestatieniveau D vereisen, kan IQAN-MC4xFS worden gebruikt om plunjerpositiesensoren te lezen en pompontlaadventielen in te schakelen voor een tweede hydraulisch uitschakelpad.
Conclusie
De MC4xFS biedt de mogelijkheid te voldoen aan de huidige en toekomstige vereisten van veiligheidsfuncties zonder in te leveren op prestaties van de machinefunctie. Dit maakt het mogelijk op een goedkope manier veilige en gebruikersvriendelijke functies te creëren. De ontwikkeling van technologie voor elektronica heeft ons naar een geavanceerd niveau gebracht dat het mogelijk maakt om veiligheidsfuncties te implementeren in en op vrijwel alle functies voor bewegingsbesturing in een machine. En u kunt uw aandacht richten op belangrijke dingen, namelijk machinefuncties. Meer weten
Artikel bijgedragen door Gustav Widén, systems engineer electronics, Parker Hannifin Manufacturing Sweden AB.
Gerelateerde inhoud:
How to Implement Functional Safety in Mobile Machinery
How Does a Smart User Interface Improve Machine Efficiency?
Integrated ISOBUS Functions Help Agriculture Sector Plow Ahead
Industrial IoT Solutions with Voice of the Machine at Bauma China
Over de auteurs
Parker Netherlands Team Biografie
Sluit bij ons
Hebt u een vraag over producten of diensten van Parker? Wij kunnen helpen: Neem contactnbsp;metnbsp;onsnbsp;op.
Opmerking voor Wat betekent geavanceerd voor regelsystemen voor veiligheidsfuncties?
Houd er rekening mee dat, in een poging om spam te bestrijden, reacties met hyperlinks niet worden gepubliceerd.