Przewodnik po doborze sprzętu Pilz: Od PNOZ s7 do PSSuniversal

W artykule tym przedstawimy przewodnik po doborze sprzętu Pilz, od prostych rozwiązań zabezpieczających opartych na przekaźnikach PNOZ s7, przez kompaktowe sterowniki konfigurowalne PNOZmulti Mini mm0.1p, aż po zaawansowane systemy rozproszone PSS 4000 / PSSuniversal. Omówimy kluczowe zagadnienia techniczne, takie jak punkt krytyczny opłacalności, granice stosowalności poszczególnych rozwiązań oraz możliwości integracji z innymi systemami automatyki przemysłowej.

Czym różni się PNOZ s7 od innych rozwiązań Pilz?

PNOZ s7 jest modułem rozszerzenia styków (contact expansion module) przeznaczonym do rozszerzania wyjść w połączeniu z komponentami sterującymi związanymi z bezpieczeństwem. Jest to rozwiązanie proste, ale ograniczone w swoich możliwościach. Wariant PNOZ s7 C 24VDC 4 n/o 1 n/c posiada 4 bezpieczne kontakty otwierające (N/O) i 1 kontakt zamykający pomocniczy (N/C). Jego szerokość wynosi 17,5 mm, a zużycie mocy 2 W przy zasilaniu 24 V DC.

PNOZ s7 wykorzystuje wtykowe zaciski sprężynowe i spełnia normy EN 60947-5-1, EN 60204-1 oraz VDE 0113-1. Moduł obsługuje monitorowany reset z zboczem rosnącym, co zapewnia kontrolę pętli sprzężenia zwrotnego w prostych architekturach bezpieczeństwa.

Jak działa PNOZ s7?

PNOZ s7 działa jako rozszerzenie wyjść, umożliwiając sterowanie jedno- lub dwukanałowe z jednostki nadrzędnej. Posiada zestyki zwierne (N/O) i rozwierny (N/C), a także powiązanie pętli sprzężenia zwrotnego. Jest to rozwiązanie odpowiednie dla prostych, dedykowanych maszyn jednostkowych o minimalnej logice, gdzie nie ma możliwości parametryzacji czasów wyłączenia poza dedykowanymi modułami opóźniającymi, brak logiki Boolean, a diagnostyka ograniczona jest do diod LED stanu.

Zastosowanie PNOZ s7 jest uzasadnione w przypadku maszyn wymagających zaledwie jednej lub dwóch niezależnych funkcji bezpieczeństwa. Jednak gdy zapotrzebowanie wzrasta do trzech lub czterech niezależnych funkcji bezpieczeństwa (na przykład 2× E-STOP, kurtyna optyczna OSSD, ryglowanie osłony, wybieg napędu z kontrolą zatrzymania), tradycyjne rozszerzenia styków stają się nieopłacalne ekonomicznie i przestrzennie ze względu na koszty okablowania krzyżowego, redundancję styków bezpotencjałowych oraz trudności diagnostyczne.

Punkt krytyczny opłacalności: Od przekaźników do systemów konfigurowalnych

Granica między stosowaniem tradycyjnych przekaźników bezpieczeństwa a przejściem na systemy konfigurowalne występuje zazwyczaj przy zapotrzebowaniu na 3–4 niezależne funkcje bezpieczeństwa. W tym punkcie koszty okablowania krzyżowego, rozbudowy o moduły styków pomocniczych oraz trudności diagnostyczne w stosunku do pojedynczego modułu programowalnego czynią rozwiązania dyskretne mniej opłacalnymi.

Kompaktowy sterownik konfigurowalny, taki jak PNOZ mm0.1p, oferuje znacznie lepszy stosunek kosztów do funkcjonalności w takich scenariuszach, eliminując potrzebę rozbudowy wielu modułów rozszerzających i upraszczając diagnostykę poprzez scentralizowaną logikę.

PNOZ mm0.1p: Mostek między przekaźnikami a pełnymi sterownikami

PNOZ mm0.1p (model 772001) jest kompaktowym sterownikiem konfigurowalnym, który stanowi mostek pomiędzy tradycyjnymi przekaźnikami a pełnymi sterownikami PLC. Moduł wspiera osiągnięcie Performance Level e (PL e) wg EN ISO 13849-1 oraz Safety Integrity Level CL 3 (SIL CL 3) wg EN IEC 62061.

Specyfikacja techniczna PNOZ mm0.1p

PNOZ mm0.1p posiada następujące parametry:

• 12 wejść cyfrowych
• 8 wejść/wyjść konfigurowalnych
• 4 wyjścia testujące (test pulse outputs)
• 4 wyjścia półprzewodnikowe (semiconductor outputs) – bezpieczne wyjścia 1-polowe SC kategorii 3
• Zasilanie: 24,0 V DC
• Zużycie mocy: 35,0 W
• Wymiary: 45,0 mm (szerokość) × 100,0 mm (wysokość) × 120,0 mm (głębokość)
• Masa brutto: 250 g, masa netto: 231 g
• Zakres temperatury otoczenia: 0 do 60 °C
• Maksymalnie 1 moduł rozszerzający

Wyjścia półprzewodnikowe są testowane impulsowo pod kątem zwarć międzykanałowych, co zapewnia bezpieczeństwo na poziomie PL e / SIL CL 3.

Możliwości konfiguracji i ograniczenia PNOZ mm0.1p

PNOZ mm0.1p programuje się w intuicyjnym środowisku graficznym. Moduł umożliwia konfigurację logiki bezpieczeństwa bez konieczności tradycyjnego kodowania, co czyni go dostępnym dla inżynierów utrzymania ruchu i integratorów systemów.

Jednak PNOZ mm0.1p ma istotne ograniczenia:

• Brak możliwości rozbudowy o moduły I/O po prawej stronie (w przeciwieństwie do mm0.2p z opcją złączy linkowych) – ograniczenie do konfiguracji standalone
• Ograniczona pamięć logiczna (maksymalnie kilkadziesiąt bloków funkcyjnych)
• Interfejsy komunikacyjne realizowane wyłącznie przez moduły magistrali po lewej stronie
• Maksymalnie 1 moduł rozszerzający

Te ograniczenia czynią PNOZ mm0.1p idealnym rozwiązaniem dla aplikacji o średniej złożoności, ale niewystarczającym dla systemów wymagających znacznej rozbudowy lub zaawansowanej komunikacji sieciowej.

PNOZ m B0: Modułowe sterowniki bezpieczeństwa dla złożonych aplikacji

PNOZ m B0 jest modułowym sterownikiem bezpieczeństwa, który stanowi następny krok w hierarchii systemów Pilz. W przeciwieństwie do PNOZ mm0.1p, PNOZ m B0 oferuje elastyczną rozbudowę za pomocą magistrali systemowej (backplane).

Architektura i możliwości rozbudowy

Jednostka bazowa PNOZ m B0 umożliwia rozbudowę o moduły wejść/wyjść binarnych, moduły wejść analogowych i temperaturowych oraz moduły kontroli prędkości i zatrzymania bezpiecznego. Moduł wspiera funkcje Motion Safety takie jak SLS (Safe Limited Speed), SOS (Safe Operating Stop) i SDI (Safe Direction Indication) zgodnie z normą IEC 61800-5-2.

Multi-Zone Safety i logika Cause & Effect

PNOZ m B0 umożliwia realizację złożonych matryc logicznych Cause & Effect dla linii produkcyjnych, gdzie wyzwolenie bariery optycznej zatrzymuje tylko pojedynczą celę lub robota bez zatrzymywania sąsiednich transporterów i procesów termicznych. Ta funkcjonalność, znana jako Multi-Zone Safety, jest kluczowa dla dużych systemów produkcyjnych.

Pamięć konfiguracyjna i komunikacja

PNOZ m B0 obsługuje wymienne karty flash do przechowywania konfiguracji, co ułatwia zarządzanie i aktualizację logiki bezpieczeństwa. Moduł obsługuje zaawansowane mapowanie znaczników diagnostycznych do nadrzędnych magistrali polowych poprzez moduły fieldbus dla Profinet, Ethernet/IP i Modbus TCP.

PSS 4000 / PSSuniversal: Rozproszone systemy automatyzacji i bezpieczeństwa

PSS 4000 jest zaawansowanym systemem automatyzacji przeznaczonym dla wielkogabarytowych instalacji procesowych i linii montażowych. PSSuniversal I/O i PSS67 I/O obsługują zarówno sygnały związane z bezpieczeństwem, jak i sygnały niezwiązane z bezpieczeństwem na poziomie pola.

Architektura Multi-Master i SafetyNET p

PSS 4000 / PSSuniversal umożliwia przejście z centralnego sterownika na rozproszone PLC dla wielkogabarytowych instalacji. Architektura Multi-Master poprzez bezpieczną komunikację czasu rzeczywistego SafetyNET p pozwala na rozproszenie jednostek PLC i wysp I/O bez tradycyjnej hierarchii nadrzędny-podrzędny, z deterministyczną wymianą danych failsafe i czasem reakcji poniżej milisekund.

Magistrala PSSuniversal modulebus

Magistrala PSSuniversal modulebus obsługuje do 64 modułów I/O, umożliwiając obsługę zarówno bezpiecznych, jak i niezwiązanych z bezpieczeństwem funkcji. Ta skalowalna architektura czyni PSS 4000 / PSSuniversal idealnym rozwiązaniem dla rozproszonych systemów automatyzacji.

Programowanie w PAS4000

Programowanie PSS 4000 / PSSuniversal odbywa się w środowisku PAS4000, które łączy logikę Standard Automation i Functional Safety. Środowisko wspiera języki zgodne z IEC 61131-3, takie jak STL (Statement List), LD (Ladder Diagram) i FBD (Function Block Diagram), oraz edytor bloków bezpieczeństwa PASmulti.

Integracja w heterogenicznym środowisku zakładowym

Nowoczesne fabryki często wykorzystują komponenty z wielu producentów. Integracja wysp bezpieczeństwa Pilz z systemami sterowania procesem opartymi na standardowych PLC innych producentów wymaga przemyślanego podejścia.

Wymiana flag bezpiecznych między systemami

Jednym z podejść jest wymiana flag bezpiecznych poprzez I/O sprzężone z optoizolacją, co zapewnia galwaniczną separację między systemami Pilz a innymi sterownikami. Takie rozwiązanie jest szczególnie przydatne w środowiskach, gdzie wymagana jest niezawodność i izolacja elektromagnetyczna.

Moduły bram sieciowych (Gateway)

Dla bardziej zaawansowanych integracji dostępne są moduły bram sieciowych (gateway) umożliwiające połączenie systemów Pilz z sieciami Profinet lub EtherCAT. Takie rozwiązania pozwalają na scentralizowaną diagnostykę i zarządzanie całym systemem automatyzacji.

Dostępność komponentów – Enetiv

Firma Enetiv jest dostawcą komponentów bezpieczeństwa maszynowego i automatyki przemysłowej. W portfolio Enetiv znajduje się aparatura Pilz, od przekaźników serii PNOZsigma i PNOZ X, przez systemy PNOZmulti i PNOZmulti 2, aż po zaawansowane systemy rozproszone PSS 4000, czujniki magnetyczne PSENmag i PSENcode oraz kurtyny optyczne PSENopt.

Wsparcie dla wielomarkowych środowisk

Enetiv wspiera działy Utrzymania Ruchu, prefabrykatorów szaf oraz integratorów systemów w doborze zamienników i komponentów bezpieczeństwa w środowiskach wielomarkowych. Dostarczamy aparaturę m.in. marek:

• Siemens – sterowniki F-CPU S7-1200F/1500F, moduły F-DI/F-DO ET 200SP
• Schneider Electric – systemy Preventa i platformy Modicon
• Bosch / Bosch Rexroth – napędy SafeMotion i sterowania SafeLogic
• Rockwell Automation – sterowniki Allen-Bradley i systemy ControlLogix
• ABB oraz inne marki dostępne na rynku wtórnym

Wnioski i wezwanie do działania

Wybór odpowiedniego sprzętu Pilz zależy od złożoności aplikacji, wymaganych funkcji bezpieczeństwa oraz perspektyw rozwoju systemu. PNOZ s7 jest idealnym rozwiązaniem dla prostych aplikacji, PNOZ mm0.1p stanowi efektywny mostek dla aplikacji o średniej złożoności, PNOZ m B0 oferuje elastyczność dla systemów modułowych, a PSS 4000 / PSSuniversal zapewnia skalowalne rozwiązania dla rozproszonej automatyzacji.

Jeśli planujesz wdrożenie systemu bezpieczeństwa maszynowego lub modernizację istniejącej instalacji, skontaktuj się z Enetiv. Pomożemy Ci w weryfikacji dostępności komponentów i doborze zamienników, a w razie potrzeby zorganizujemy również automatyków na miejscu.

Kontakt: https://enetiv.com/kontakt

FAQ

Czym jest PNOZ s7?

PNOZ s7 jest modułem rozszerzenia styków (contact expansion module) przeznaczonym do rozszerzania wyjść w połączeniu z komponentami sterującymi związanymi z bezpieczeństwem. Wariant PNOZ s7 C 24VDC 4 n/o 1 n/c posiada 4 bezpieczne kontakty otwierające i 1 kontakt zamykający pomocniczy, szerokość 17,5 mm i zużycie mocy 2 W.

Jak działa PNOZ mm0.1p?

PNOZ mm0.1p (model 772001) jest kompaktowym sterownikiem konfigurowalnym, który stanowi mostek pomiędzy przekaźnikami a pełnymi sterownikami PLC. Posiada 12 wejść cyfrowych, 8 wejść/wyjść konfigurowalnych, 4 wyjścia testujące i 4 wyjścia półprzewodnikowe. Wspiera PL e / SIL CL 3 i pozwala na maksymalnie 1 moduł rozszerzający.

Czym różni się PNOZ m B0 od PNOZ mm0.1p?

PNOZ m B0 jest modułowym sterownikiem bezpieczeństwa, który umożliwia elastyczną rozbudowę za pomocą magistrali systemowej (backplane) o moduły wejść/wyjść binarnych, moduły analogowe i temperaturowe oraz moduły Motion Safety. PNOZ mm0.1p jest kompaktowym sterownikiem konfigurowalnym z ograniczoną pamięcią logiczną i maksymalnie 1 modułem rozszerzającym.

Jakie są korzyści z użycia PSS 4000 / PSSuniversal?

PSS 4000 / PSSuniversal oferują decentralizację i skalowalne rozwiązania dla rozproszonej automatyzacji: obsługę do 64 modułów I/O na magistrali PSSuniversal modulebus, architekturę Multi-Master z bezpieczną komunikacją czasu rzeczywistego SafetyNET p oraz jedno środowisko programistyczne PAS4000 łączące logikę standardowej automatyzacji i funkcji bezpieczeństwa.