Encodeur rotatif à fonctionnement sécurisé

Les concepteurs de machines s'appuient de plus en plus sur des composants fiabilisés pour répondre aux impératifs de sécurité fixés par la Directive Machine 2006/42/EC actuellement en vigueur. L’encodeur rotatif sinus/cosinus de sécurité RVK58S proposé par Pepperl+Fuchs est le nouvel atout qui permet de détecter la position d’un rotor avec un très haut niveau de précision. Seuls des concepts sécurisés de bout en bout permettent vraiment d'assurer le niveau de sécurité nécessaire. En fait, la capacité d'une solution de sécurité ne peut être qu’aussi bonne que le maillon le plus faible de la chaîne. Pendant longtemps, on a eu recours à la redondance pour sécuriser les éléments système les plus critiques, et pour détecter les pannes potentielles en comparant les paramètres de plusieurs dispositifs identiques. Bien que ceci permette d’atteindre le but recherché, cette approche n’est plus aussi en vogue aujourd’hui du fait de la duplication des coûts et des efforts nécessaires au niveau installation et câblage. En outre, l'augmentation du nombre de composants augmente la probabilité de panne, et rend la certification de la conformité plus coûteuse.

L’auto-supervision remplace la redondance
L’auto-supervision intelligente remplace désormais souvent la redondance, pour assurer le fonctionnement de différentes unités fonctionnelles. Le nouvel encodeur rotatif sinus/cosinus RVK58S de Pepperl+Fuchs Drehgeber GmbH, joue un rôle clé dans le développement des solutions d’entraînement sécurisées. Cet encodeur haute résolution, se présente dans un boîtier 58 mm, offre 1024 incréments par tour, et revendique une grande sécurité fonctionnelle, et une piste pour l’encodage absolu en prime. Le conditionnement des signaux est assuré par un ASIC spécial, qui assure également les diagnostics internes.
Les éventuels défauts du disque incrémental encodeur ou du circuit signal peuvent être détectés en toute fiabilité grâce à la règle sin²(x) + cos²(x) = 1 appliquée aux signaux sinus et cosinus de l'encodeur, décalés de 90 degrés. La tension d'alimentation, la température, le lecteur de LED et le checksum des données d'étalonnage sont également supervisés. En cas de violation, l'électronique de l'encodeur met la sortie en état haute impédance de sorte, pour permettre au contrôleur de détecter la panne immédiatement grâce à sa fonction de détection en circuit ouvert. Grâce à cette fonctionnalité, ce nouvel encodeur rotatif simplifie considérablement le développement de machines sûres, et évite le recours à des capteurs redondants comme dans le cas des concepts conventionnels. L'encodeur rotatif sinus/cosinus est déjà certifié, et la certification de la piste supplémentaire de position absolue est actuellement en cours avec les TÜV. Une fois cette certification publiée, ce dispositif sera approuvé pour servir dans les produits d'entraînement avec des exigences de sécurité jusqu'à SIL3/PLe, n'utilisant qu'un seul encodeur.

Détection de position de rotor avec piste de position absolue monocycle
En plus des pistes incrémentales haute résolution, l'encodeur rotatif dispose d'une piste de position absolue sinus/cosinus avec exactement un cycle par tour. Il fournit des informations sur la position réelle du rotor dans le moteur. Cette information est nécessaire par exemple pour la commutation au démarrage des moteurs synchrones. La position absolue est fournie sous la forme d'un signal numérique sur 13 bits, en utilisant le protocole SSI (Synchronous Serial Interface, ou interface synchrone série) ou BiSS (Bidirectional Synchronous Serial, ou bidirectionnelle synchrone série). Grâce à la combinaison des interfaces sinus/cosinus, SSI et BiSS, l'encodeur peut utilise les liens de communication existants, sans nécessiter de protocoles de sécurité propriétaire.
Associé à un contrôleur certifié, l'encodeur rotatif de sécurité Pepperl+Fuchs permet d'élaborer des solutions à encodeur unique, sans nécessiter l'intégration d'un deuxième encodeur pour répondre à des impératifs de sécurité plus rigoureux. Cependant, une condition nécessaire est que les deux canaux du capteur restent toujours connectés au contrôleur. Avec cette configuration système, la classification au niveau de performance supérieur ISO 13849 (PL e) ou au niveau de sécurité supérieur IEC 62061 (SIL 3) coule de source. Toutes les activités moteurs sont commandées et supervisées en toute sécurité, ce qui permet la mise en place de fonctions de sécurité basées sur la vitesse, comme la vitesse limite de sécurité, la supervision de vitesse de sécurité, la supervision d'arrêt sécurisé, le sens de rotation sécurisé, l'accélération/décélération sécurisée, etc.

L'encodeur rotatif de sécurité remplace les solutions de sécurité mécaniques
Les nouvelles fonctions de sécurité permettent aux dispositifs de sécurité mécaniques conventionnels, sujets à l'usure, d'être remplacés par des fonctions logicielles dans de nombreuses applications. Par exemple, dans les entrepôts de grande hauteur les butées de fin de course hydrauliques équipant les voies de stockage et de retrait, peuvent être éliminées. En outre, moins d'espace libre est nécessaire, et les véhicules peuvent être plus légers et plus faciles à contrôler en décélération. Associé à une unité de commande de sécurité installée localement ou dans la commande d'entraînement, le RVK58S supervise la conformité à la rampe de freinage spécifiée (décélération à limite de sécurité), ou à la vitesse de déplacement (vitesse limite de sécurité) de la machine de stockage et de retrait. Si l'une des limites paramétrées est dépassée, le système est soit freiné directement par le système d'entraînement, soit en commandant le frein mécanique du véhicule.

Les fonctions de sécurité simplifient la mise en route et l'entretien
Les opérateurs sont les plus susceptibles d'être blessés lors de la mise en route, de l'installation ou de l'entretien des machines, dans la mesure où ces activités ont généralement lieu dans la zone à risque. L'encodeur rotatif de sécurité permet d'implanter de nombreuses fonctions de sécurité étendues, permettant de gérer ces activités facilement en toute sécurité.
Les constructeurs et les utilisateurs de machines sont obligés de satisfaire aux exigences de sécurité définies par EN ISO 13849, et le premier encodeur rotatif à fonctionnement sécurisé du monde, apporte une contribution précieuse pour l'implantation de solutions d'entraînement sécurisées. Le RVK58S s'intègre de manière transparente aux concepts de sécurité modernes et permet aux bureaux d'études et d'ingénierie de démontrer que leurs produits sont conformes au niveau performance (PL pour Performance Level) et sécurité (SIL). Grâce à la piste de position absolue intégrée, l'encodeur peut aussi servir à un usage général, dans de nombreuses applications d'entraînement, que celles-ci s'appuient sur des moteurs synchrones ou asynchrones.