TOSVERT VF-S15

VF-S15 Manual de Função Safety

1.2 Qualificação do pessoal e de uso

Qualificação do pessoal

Apenas pessoas devidamente treinadas, que estão familiarizadas e compreendem o conteúdo deste manual e toda a documentação pertinente do produto, estão autorizadas a trabalhar com este produto. Além disso, essas pessoas devem ter recebido treinamento de segurança para reconhecer e evitar os perigos envolvidos. Estas pessoas devem ter formação técnica suficiente, conhecimento e experiência, e ser capaz de prever e detectar perigos potenciais que podem ser causados pelo uso do produto, alterando as configurações, e pelo equipamento mecânico, elétrico e eletrônico de todo o sistema em que o produto é usado. Todas as pessoas que trabalham no e com o produto devem estar totalmente familiarizadas com todas as normas, diretivas e regulamentos de prevenção de acidentes ao realizar esse trabalho. Uso pretendido

As funções descritas neste manual são destinadas apenas para uso com o produto básico. Você deve ler e entender o respectivo manual do produto. O produto só poderá ser utilizado em conformidade com todos os regulamentos de segurança e diretrizes, requisitos especificados e dados técnicos aplicáveis. Antes de usar o produto, é necessário realizar uma avaliação de riscos, tendo em vista a aplicação planejada. Com base nos resultados, as medidas de segurança apropriadas devem ser implementadas. Uma vez que o produto é utilizado como um componente de um sistema completo, deve-se garantir a segurança das pessoas, por meio da concepção de todo este sistema (por exemplo, a concepção da máquina). Utilize o produto apenas com os cabos e acessórios especificados. Utilize apenas acessórios e peças de reposição originais. Qualquer uso que não seja o uso explicitamente permitido é proibido e pode resultar em riscos. Os equipamentos elétricos devem ser instalados, operados e mantidos apenas por pessoal qualificado. O produto NUNCA deve ser operado em atmosferas explosivas (locais perigosos, áreas de risco)

2 Visão Geral

2.1 Introdução A função de segurança incorporada no VF-S15 lhe permite desenvolver aplicações orientadas para a proteção do homem e da máquina. As funções de segurança integradas oferecem os seguintes benefícios:

• Funções de segurança adicionais compatíveis com os padrões • Substituição do equipamento de segurança externo • Redução dos esforços de fiação e requisitos de espaço • Redução de custos

Os motores VF-S15 são compatíveis com os requisitos normativos para a implementação da função de segurança. Função de segurança conforme IEC 61800-5-2

STO Torque seguro desligado A finalidade da função é levar o motor para uma condição sem torque, assim é relevante em termos de segurança uma vez que nenhum torque fica disponível no âmbito de motor. Os módulos de potência são inibidos e o motor desacelera ou impedem o motor de dar partida.

SS1 Parada de segurança Tipo C (inicia a função STO depois e aplicação do intervalo de tempo específico) SS1 consiste em:

• Desaceleração monitorada do movimento de acordo com um intervalo de tempo especificado.

• STO (acionado após o intervalo de tempo ter sido atingido).

2.2 Normas e terminologia

Os termos técnicos, a terminologia e as descrições correspondentes neste manual se destinam a usar os termos ou definições das normas pertinentes. Na área de sistemas de transmissão, isso inclui, mas não está limitado a, termos tais como “função de segurança”, “estado seguro”, “defeito”, “reestabelecimento de falhas”, “falha”, “erro”, “mensagem de erro”, “aviso”, “mensagem de aviso”, etc. Entre outros, essas normas incluem:

• IEC série 61800: “Sistemas de transmissão de energia elétrica de velocidade ajustável”

• IEC série 61508 Ed.2: “Segurança funcional dos sistemas relacionados à segurança elétrica/eletrônica/eletrônico programável”

• EN 954-1 Segurança das máquinas – Peças relacionadas à segurança dos sistemas de controle

• EN ISO 13849-1&2 Segurança das máquinas – Peças relacionadas à segurança dos sistemas de controle

Declaração de conformidade CE

A declaração de conformidade EC para a Diretiva EMC pode ser obtida com este manual. Certificação ATEX

O certificado ATEX pode ser obtido com o manual VF-S15 ATEX. Certificação da segurança funcional

A função de segurança integrada é compatível e certificada conforme a norma IEC 61800-5-2 Ed. 1 Sistemas de transmissão de energia elétrica com velocidade ajustável – Parte 5-5: Requisitos de segurança – Funcionais. A norma IEC 61800-5-2 como padrão de produto, estabelece considerações relacionadas à segurança de “PDS (SR)s” relacionados à segurança dos sistemas de transmissão de energia em termos de estrutura das normas IEC 61508 série Ed. 2. A conformidade com a norma IEC 61800-5-2, para a seguinte função de segurança descrito, facilitará a incorporação de um PDS (SR) (Sistema de transmissão de energia com funções relacionadas à segurança) em um sistema de controle relacionado à segurança, utilizando os princípios da IEC 61508, ou ISO 13849-1, bem como a IEC 62061 para sistemas de processos e máquinas. As funções de segurança definidas são:

• Capacidade SIL 2 em conformidade com a norma IEC 61800-5-2 e IEC 61508 série Ed.2.

• Nível de desempenho “d” em conformidade com a norma ISO 13849-1. • Conformidade com a Categoria 3 da norma europeia ISO 13849-1 (EN 954-1).

Também se referem à capacidade de função de segurança, página 17. O modo de demanda de segurança da operação é considerado em alta demanda ou modo contínuo de operação de acordo com a norma IEC 61800-5-2. O certificado de segurança funcional pode ser obtido com este manual.

2.3 Básico

Segurança funcional

Automação e engenharia de segurança são duas áreas que foram completamente separadas no passado, mas recentemente têm se tornado cada vez mais integradas. A Engenharia e a instalação de soluções de automação complexas são muito simplificadas pelas funções de segurança integradas. Normalmente, os requisitos técnicos de segurança dependem da aplicação. O nível dos requisitos resulta do risco e do potencial de perigo que surgem da aplicação específica. Norma IEC 61508

A norma IEC 61508 “Segurança funcional dos sistemas relacionados à segurança elétrica/ eletrônica/ eletrônica programável” abrange a função relacionada à segurança. Ao invés de um único componente, uma cadeia inteira de funções (por exemplo, a partir de um sensor através das unidades de processamento lógico até o atuador) é considerada como uma unidade. Esta cadeia de funções deve atender aos requisitos do nível de integridade de segurança específica como um todo. Os sistemas e componentes que podem ser usados em diversas aplicações para tarefas de segurança com níveis de risco comparáveis podem ser desenvolvidos com base nisso. SIL – Nível de integridade de segurança

A norma IEC 61508 define 4 níveis de integridade de segurança (SIL) para funções de segurança. SIL1 é o nível mais baixo e SIL4 é nível mais alto. Uma análise de perigo e risco serve como uma base para determinar o nível de integridade de segurança necessária. É utilizada para decidir se a cadeia de funções deve ser considerada como uma função de segurança e qual o potencial de risco que deve cobrir. PFH - Probabilidade de uma falha de hardware perigosa por hora

Para manter a função de segurança, a norma IEC 61508 requer vários níveis de medidas para evitar e controlar falhas detectadas, dependendo do SIL necessário. Todos os componentes de uma função de segurança devem ser submetidos a uma avaliação de probabilidade para avaliar a eficácia das medidas implementadas de controle das falhas detectadas. Esta avaliação determina o PFH (probabilidade de uma falha perigosa por hora) de um sistema de segurança. Esta é a probabilidade por hora que um sistema de segurança falha de um modo perigoso e a função de segurança não pode ser corretamente executada. Dependendo do SIL, a PFH não deve exceder certos valores para todo o sistema de segurança. Os valores individuais de PFH de uma cadeia de funções são adicionados. O resultado não deve exceder o valor máximo especificado na norma. Nível de integridade da segurança SIL

Probabilidade de uma falha perigosa por hora (PFH) em alta demanda ou demanda contínua

4 ≥10-9 ... <10-8 3 ≥10-8 ... <10-7 2 ≥10-7 ... <10-6 1 ≥10-6 ... <10-5

PL – Nível de desempenho

A norma IEC 13849-1 define 5 níveis de desempenho (PL) para funções de segurança. O nível mais baixo é “a” e o nível mais alto é “e”. Cinco níveis (a, b, c, d, e) correspondem a diferentes valores de probabilidade média de falha perigosa por hora Nível de desempenho Probabilidade de uma falha de hardware perigosa por

hora e ≥10-8 ... <10-7 d ≥10-7 ... <10-6 c ≥10-6 ... <3*10-6 b ≥3*10-6 ... <10-5 a ≥10-5 ... <10-4 HFT- Tolerância a falhas detectadas de hardware e SFF- Fração de falha segura

Dependendo do SIL para o sistema de segurança, a norma IEC 61508 e SFF, Fração de falha segura, requerem uma tolerância a falhas detectadas de hardware específica HFT em conexão com uma proporção específica de falhas seguras SFF (fração de falha segura). A tolerância a falhas detectadas de hardware é a capacidade de um sistema executar a função de segurança necessária apesar da presença de uma ou mais falhas detectadas de hardware. A SFF de um sistema é definida como a razão da taxa de falhas seguras para a taxa de falha total do sistema. De acordo com a norma IEC 61508, o SIL máximo possível de um sistema é, em parte, determinado pela tolerância a falhas detectadas de hardware HFT e fração de falha segura SFF do sistema. A norma IEC 61508 distingue dois tipos de subsistemas (Subsistema tipo A, subsistema tipo B). Estes tipos são especificados com base em critérios que definem o padrão para os componentes relevantes à segurança. SFF Subsistema tipo A HFT Subsistema tipo B HFT 0 1 2 0 1 2 <60% SIL1 SIL2 SIL3 - SIL1 SIL2 60%...<90% SIL2 SIL3 SIL4 SIL1 SIL2 SIL3 60%...<99% SIL3 SIL4 SIL4 SIL2 SIL3 SIL4 ≥99% SIL3 SIL4 SIL4 SIL3 SIL4 SIL4 Medidas de prevenção de falhas detectadas

Os erros sistemáticos nas especificações, no hardware e software, as falhas detectadas de uso e as falhas detectadas de manutenção do sistema de segurança devem ser evitados na medida do possível. Para atender a estes requisitos, IEC 61508 especifica uma série de medidas para evitar falha detectada que deve ser implementada dependendo do SIL exigido. Estas medidas de prevenção de falha detectada devem abranger todo o ciclo de vida do sistema de segurança, ou seja, desde a concepção até a desativação do sistema.

Frequência

Frequência real

Tempo

Ativação STO

3. Descrição

3.1 (STO) Torque seguro desligado O propósito desta função é levar o motor para uma condição sem torque com desaceleração do motor ou impedimento do motor dar a partida. Por isso, é relevante em termos de segurança uma vez que nenhum torque está disponível a nível motor. A entrada lógica “STO” é sempre atribuída a esta função. O estado STO é acessível com a unidade. Referência normativa STO

A definição normativa da função STO está no § 4.2.2.2 da norma IEC 61800-5-2: “Energia, que pode provocar a rotação (ou movimento, no caso de um motor linear), não é aplicada ao motor. O PDS (SR) (Sistema de transmissão de energia com funções relacionadas à segurança) não fornecerá energia para o motor que possa gerar torque (ou força, no caso de um motor linear). NOTA 1: Esta função de segurança corresponde a uma parada não controlada de acordo com a categoria de parada 0 da IEC 60204-1. NOTA 2: Esta função de segurança pode ser utilizada quando a remoção de energia é necessária para ajudar a impedir uma inicialização inesperada. NOTA 3: Nos casos em que as influências externas (por exemplo, queda de cargas suspensas) estão presentes, medidas adicionais (por exemplo, freios mecânicos) podem ser necessárias para ajudar a prevenir qualquer perigo. NOTA 4: Meios eletrônicos e contatores não são adequados para a proteção contra choque elétrico, e medidas adicionais de isolamento podem ser necessárias”.

Nível de função de segurança (SF) necessário para a função STO Configuração SIL

(Nível de integridade de

segurança) conforme IEC

61508

PL (Nível de

desempenho) conforme ISO-

13849

STO com ou sem módulo Preventa SIL2 PL “d” O módulo Preventa é necessário para o ambiente da máquina por que:

• Para o ambiente de máquina (IEC60204-1 & Diretiva de máquina), reset não deverá iniciar um reinício em qualquer situação. Um dos casos mais constringentes é quando STO é ativado, então a fonte de alimentação é desligada. Neste caso, se STO for desativado durante a perda de fornecimento, o motor não terá que reiniciar automaticamente. O módulo Preventa pode evitar um reinício falso na condição anterior. Assim, o módulo Preventa é obrigatória para aplicações de máquinas.

• E_stop de vários BDM em um PDS: o módulo Preventa tem algumas saídas de segurança para a aplicação que requer uma ou várias saídas de segurança.

Para outros ambientes, o módulo Preventa não é necessário, a menos que a aplicação exija: posição de recuo do Sistema.

3.2 Parada segura 1 (SS1) Esta função, SS1 Tipo C, por consistir em função STO e intervalo específico da aplicação, é utilizada para parar o motor. STO é iniciado após um intervalo de tempo seguro específico da aplicação. O comportamento na ativação e desativação da função SS1 depende do tipo e configuração do intervalo de segurança específico da aplicação. Referência normativa SS1

A definição normativa da função SS1 está no §4.2.2.2 da IEC 61800-5-2: “O PDS (SR) (Sistema de transmissão de energia com funções relacionadas à segurança), Tipo C, inicia a desaceleração do motor e inicia a função STO após um intervalo de tempo específico da aplicação”. NOTA: Esta função de segurança corresponde a uma parada controlada de acordo com a categoria de parada 1 da IEC 60204-1. De acordo com a norma IEC 60204-1, a função SS1 gera uma parada de categoria 1 para o PDS gerar uma parada de categoria 0 após:

• A parada do motor (quando o motor está abaixo de um limite especificado) • Ou um intervalo de tempo específico da aplicação

Nível da função de segurança (SF) necessário para a função SS1 Função Configuração SIL

(Nível de integridade da

segurança) conforme IEC

61508

PL (Nível de

desempenho) conforme ISO-

13849

SS1 Tipo C STO com módulo Preventa

SIL2 PL “d”

4. Incompatibilidade com funções de segurança

4.1 Limitações Tipo de motor

STO pode ser usado com motores síncronos e assíncronos. Pré-requisitos para o uso das funções de segurança

Alguns parâmetros devem ser cumpridos para um funcionamento adequado: • O tamanho do motor é adequado para a aplicação e não está no limite de sua

capacidade • O tamanho do motor de velocidade foi devidamente escolhido para a rede

elétrica, sequência, motor e aplicação e não está no limite de suas capacidades catalogadas.

• Se necessário, as opções apropriadas são usadas. Exemplo: como resistor de frenagem dinâmica ou indutor do motor.

• O motor está devidamente se configurando para as características certas do circuito de velocidade e torque para a aplicação; o perfil de velocidade de referência é dominado pelo circuito de controle do motor.

Aplicação permitida e não permitida da função de segurança

Aplicação permitida

Parada forçada permitida após o comando STO ou parada em vazio

Aplicação não permitida

Aplicação com a aceleração da carga após desligamento do motor ou quando houver ciclos de frenagem regenerativa por muito tempo/permanente não é permitida. Parada forçada não permitida após o comando STO ou parada em vazio. Exemplos: transportadores verticais, guincho vertical, elevadores ou enroladores. Prioridade entre funções de segurança

STO tem prioridade maior. Se a função STO for acionada, um torque seguro desligado é administrado independentemente das outras funções ativas.

5. Monitoramento da segurança

5.1 Falha detectada dada pelo motor Quando falha é detectada nos percursos do motor da função de segurança (PrF). O motor só pode ser reestabelecido pela chave Liga/Desliga de energia.

6. Dados técnicos

6.1 Dados elétricos As entradas e saídas lógicas do motor podem ser ligadas para a lógica de tipo 1 ou tipo 2. SW1 Estado ativo SINK Saída puxa a corrente (Sink)

Corrente flui para a entrada SOURCE Suprimentos de saída fluem da corrente de entrada

Corrente (Source) As entradas de sinal são protegidas contra inversão de polaridade, as saídas são protegidas contra curto-circuito. As entradas e saídas são galvanicamente isoladas.

*Os terminais estão em curto entre STO e +SU como configuração padrão.

6.2 Capacidade da função de segurança Funções de segurança de PDS (SR) são pare de um sistema global.

Se os objetivos qualitativos e quantitativos de segurança estabelecidos pela aplicação final requerem fazer alguns ajustes para utilizar as funções de segurança de uma forma segura, o integrador de BDM é responsável por tal evolução complementar (por exemplo, a conduta do freio mecânico no motor ). Além disso, as informações de saída geradas pela utilização das funções de segurança (ativação do relé padrão, relé do comando lógica do freio, códigos de erros ou informações sobre intervalos, ...) não estão considerando as informações de segurança. Aplicação da máquina

Função STO SS1 tipo C STO

com Preventa XPS AF ou Equivalente

STO com Preventa

XPS ATE ou XPS AV ou equivalente

IEC 61800-5-2 / IEC 61508

SIL2 SIL2

IEC 62061 (1) SIL2 CL SIL2 CL EN 954-1 (2) Categoria 3 Categoria 3 ISO 13849-1 (3) Categoria 3

PL “d” Categoria 3

PL “d” IEC 60204-1 Categoria parada 0 Categoria parada 1 (1) Como a norma IEC 62061 é uma norma de integração, esta norma distingue a função de segurança global (que é classificar SIL2 para VF-S15) dos componentes que constituem a função de segurança (que é classificar SIL2 CL para VF-S15) (2) De acordo com a tabela 6 da IEC 62061 (2005) (3) De acordo com a tabela 4 de EN13849-1 (2008) Aplicação do processo

Função STO SS1 tipo C STO STO

com Preventa XPS ATE ou XPS AV ou

equivalente IEC 61800-5-2 / IEC 61508

SIL2 SIL2

IEC 62061 (1) SIL2 CL SIL2 CL (1) Como a norma IEC 62061 é uma norma de integração, esta norma distingue a função de segurança global (que é classificar SIL2 para VF-S15) dos componentes que constituem a função de segurança (que é classificar SIL2 CL para VF-S15) Funções de segurança dos sinais de entrada

Funções de segurança dos sinais de entrada

Unidades Valor para STO

Lógica 0 (Ubaixa) V <2 Lógica 1 (Ualta) V >17 Impedância (24V) kΩ 1,5

Tempo de estabilização ms <1 Tempo de resposta da função de segurança

ms <10

Síntese do estudo de confiança

Função Norma Entrada Entrada STO

STO

IEC 61508 Ed.2

SFF 96,7% PFD10y 6.24.10-4 PFD1y 6.16.10-5

PFHequ_1y 7.04 FIT (1) Tipo B HFT 1 DC 93%

Capacidade SIL 2 IEC 62061 (2) Capacidade SIL CL 2 EN 954-1 (3) Categoria 3

ISO 13849-1 (4) PL D

Categoria 3 MTTFd em anos 16200

(1) FIT: falha no tempo = Falha/10-9 horas (2) Como a norma IEC 62061 é uma norma de integração, esta norma distingue a função de segurança global (que é classificar SIL2 para VF-S15) dos componentes que constituem a função de segurança (que é classificar SIL2 CL para VF-S15) (3) De acordo com a tabela 6 da IEC 62061 (2005) (4) De acordo com a tabela 4 de EN13849-1 (2008) Recomenda-se a ativação anual preventiva da função de segurança. No entanto, os níveis de segurança são atingidos com margens menores sem a ativação anual. Para o ambiente da máquina, o módulo Preventa é necessário para a função STO. Para liberar do módulo Preventa, os parâmetros da função “Restart” (Reiniciar) têm que ser parte da função de segurança. Consulte os detalhes da utilidade de do Preventa. NOTA: A tabela acima não é suficiente para avaliar o PL de um PDS. A avaliação de PL tem de ser feita em nível de sistema. O instalador ou o integrador do BDM tem que fazer a avaliação de PL do sistema, incluindo dados dos sensores com os números da tabela acima.

6.3 Várias arquiteturas certificadas

NOTA: Para a certificação relativa aos aspectos funcionais, apenas PDS (SR) (Sistema de transmissão de energia com funções relacionadas à segurança) estará em consideração, e não o sistema completo em que se encaixa para ajudar a garantir a segurança funcional de uma máquina ou um sistema/processo. Aqui estão as arquiteturas certificadas:

• Sistema de Processo SF - Caso 1 • Sistema de Processo SF - Caso 2 • Sistema de Processo SF - Caso 3

As funções de segurança do PDS (SR) (Sistema de transmissão de energia com funções relacionadas à segurança) são parte de um sistema global. Se os objetivos qualitativos e quantitativos de segurança estabelecidos pela aplicação final requerem fazer alguns ajustes para utilizar as funções de segurança de uma forma segura, o integrador de BDM (módulo do histórico debug) é responsável por tais evoluções complementares (por exemplo, a conduta do freio mecânico no motor). Além disso, as informações de saída geradas pela utilização das funções de segurança (ativação do relé padrão, relé de comando lógico do freio, códigos de erros ou informações sobre o intervalo, ...) não estão considerando as informações de segurança.

6.4 Processos de Sistema SF – Caso 1

De acordo com EN 954-1, ISO 13849-1 e IEC 60204-1 A seguinte configuração é aplicada ao diagrama abaixo:

• STO Categoria 3 Máquina com modulo controlador de segurança Preventa XPS AF ou equivalente

6.4 Processos de Sistema SF – Caso 2

De acordo com EN 954-1, ISO 13849-1 e IEC 60204-1 A seguinte configuração é aplicada ao diagrama abaixo:

• SS1 Tipo C Categoria 3 Máquina com modulo controlador de segurança Preventa XPS AF ou equivalente

6.4 Processos de Sistema SF – Caso 3

De acordo com a IEC 61508 A seguinte configuração é aplicada ao diagrama abaixo:

• STO SIL 2 em STO (SIL 1)

*Informações referentes ao relé de emergência, favor entrar em contato com nosso

departamento comercial.

7. Anexo – Declaração de Conformidade

7. Anexo – Declaração da Incorporação