Taajuusmuuttajien turvatoiminnot osana koneturvallisuuden sähköisiä ohjausjärjestelmiä

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Date
2015-06-10
Department
Major/Subject
Sähkökäytöt
Mcode
S3016
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
fi
Pages
81 + 7
Series
Abstract
Diplomityössä vertaillaan koneturvallisuuden keskeisten turvatoimintojen toteuttamista perinteisillä turvarele- ja kontaktoritekniikkaan pohjautuvilla ratkaisuilla ja taajuusmuuttajien sisäänrakennetuilla turvatoiminnoilla. Vertailussa on otettu huomioon euromääräiset suhteelliset komponenttikustannukset, toteutuksen tilantarve sekä tarvittavien liitäntäpisteiden määrä. Vertailtavat toiminnot ovat turvallinen momentin poisto (safe torque off, STO), turvallinen pysäytys 1 (safe stop 1, SS1) sekä turvallisesti rajoitettu nopeus (safely-limited speed, SLS). Vertailun tuloksena havaitaan, että hyödyntämällä taajuusmuuttajien sisäänrakennettuja turvatoimintoja on tarvittavasta turvatoiminnosta riippuen mahdollista säästää 18–50 prosenttia komponenttikustannuksissa ja 23–30 prosenttia asennuspinta-alan tarpeessa. Lisäksi kytkentäpisteitä tarvitaan turvatoiminnosta riippuen 69–77 prosenttia vähemmän, kun käytetään taajuusmuuttajan sisäänrakennettuja turvatoimintoja. Kytkentäpisteiden määrä vaikuttaa tarvittavaan asennusaikaan ja siten asennustyön kustannuksiin. Vertailun perusteella taajuusmuuttajien sisäänrakennettuja turvatoimintoja hyödyntämällä on saavutettavissa merkittäviä säästöjä turvatoimintojen toteutuksessa. Tämä havainto tukee käsitystä, että taajuusmuuttajien sisäänrakennettujen turvatoimintojen käyttö teollisuuden koneturvallisuussovelluksissa tulee yleistymään. Myös turvaväylätekniikan käyttö teollisuudessa tulee markkinatutkimusten perusteella yleistymään. Väylätekniikkaa hyödynnettäessä on kuitenkin otettava huomioon pahimman tapauksen vasteajan määrittämisessä väylätiedonsiirron mahdolliset viiveet ja virheet. Lisäksi on otettava huomioon muut mahdolliset prosessin aiheuttamat viiveet turvatoimintojen suorituskyvyn varmistamiseksi. Vertailun ja turvaväylätarkastelun lisäksi diplomityö antaa yleiskatsauksen teollisuuden konesovellutusten turvallista toimintaa ja käyttöä koskevaan sääntelyyn sekä sääntelyn vaatimuksiin vastaamiseen standardisoinnin avulla.

This master's thesis compares machinery safety solutions implemented with traditional safety relay and contactor techniques with same solutions implemented with integrated safety functions in frequency converters. Comparison takes into account relative costs of needed components, the installation space required by the solutions and the amount of connection points needed. Compared safety functions are safe torque off (STO), safe stop 1 (SS1) and safely-limited speed (SLS). Comparison shows that by using integrated safety functions it is possible to save 18,2-49,5 percent in component costs and 23,1-30,2 percent in installation space required. In addition, depending on the studied safety function, amount of connection points needed is 68,6-77,2 percent less than when using integrated safety functions. The number of connection points affects needed installation time, and thus the costs of installation work. Based on the comparison, it is possible to achieve significant cost savings by using integrated safety functions. This supports the assumption that integrated safety functions will become more common in industrial safety solutions. According to market studies, utilization of safety fieldbus communication will also increase in industrial applications. When using fieldbus communication, it is however important when determining response time in worst case scenarios, to take into account possible communication delays and errors. Also other possible process related delays have to be considered to ensure required safety function performance. In addition to the comparison and fieldbus study, the thesis gives an overview on regulation concerning industrial machinery safety and how to assure regulation is met by using European standards.
Description
Supervisor
Kyyrä, Jorma
Thesis advisor
Moilanen, Pekka
Keywords
koneturvallisuus, taajuusmuuttajien sisäänrakennetut turvatoiminnot, turvaväylätekniikka, koneturvallisuusstandardit, STO, SS1
Other note
Citation