Hätäseispiirin järkevä toteutus?

[harakiri]

Eli miten kannattaisi toteuttaa hätäseispiiri? Käytössä on Leadshine stepperiohjaimet sekä USBCNC CPU5A (http://www.edingcnc.com/upload/files/cpu5a_flyer_tech.pdf). Lisäksi karalla kiinalainen taajuusmuuttaja.

Eli, olenko yhtään oikeilla jäljillä:
Hätäseis lyödään aktiiviseksi --> ohjainkortti pysäyttää stepperit (pelkästään step/dir suoltaminen lakkaa, virrat pysyvät päällä)
Lisäksi taajuusmuuttaja katkaistaan kylmäksi, eli virrat poikki.

Lähinnä oli mielessä jokin kontaktori/solid state rele jolla karalta katkaistaan virransyöttö. Mutta miten sama ketju linkittää helposti usbcnc:n estop sisääntuloon? Esim. solid state rele vaatii oman ohjausjännitteen.

Pelkästään steppereiden hiljennys ei olisikaan mikään ongelma, mutta haluan pysäyttää myös karan samalla napilla. Yksi vaihtoehto tietysti on kait se että karaa ohjataan usbcnc:n kautta. Eli karalle menevä ohjearvo 0-10V/PWM katkeaisi tällöin.

Entäs limitit, kannattaisiko sisällyttää samaan ketjuun vai pitää ne omana lukunaan?
http://www.anderswallin.net/2008/03/e-stop-circuit/ tuossa yksi toteutus mutta haluaisin käyttää suoraan DIN kiskoon meneviä kamoja mahdollisimman pitkälle.

[Kremmen]

Ensimmäinen perusperiate on, että hätäseis-toiminnon täytyy luotettavasti pysäyttää koneen liikkeet lyhimmässä mahdollisessa ajassa. Seuraavaksi täytyy antaa sisältö sanoille "luotettavasti" ja "lyhimmässä mahdollisessa".

Luotettavuden vaatimuksia on ainakin pari:
1: sähköinen hätäseis-piiri pitää toteuttaa fail-safe -periatteella, eli jos piiriin itseensä tulee vikaa, se vikaantuu turvalliseen suuntaan. Tämä käytännössä tarkoittaa että kytkinpiitin tulee toimia lepovirtaperiaatteella, jolloin hätäseis-kytkimet ovat aukeavia. Kun masiina on normaalitilassa, piiri on virrallinen ja jos vaikka johto katkeaa, piiri menee virrattomaksi ja aiheutta hätäseis-tilan. Tätä ei kannata arpoa vaan piiri tehdään aina näin.
Kunnollisessa toteutuksessa hätäseis-piirin sulkeminen ei poista hätäseis-tilaa vaan se pitää kuitata erillisellä painikkeella. Ammattimaisessa toteutuksessa hätäseis-tilaa ohjataan turvareleellä, jossa on mekaanisesti pakko-ohjatut koskettimet. Rele siis kiilaa kärjet väkisin auki vaikka ne olisivat ylikuormnat johdosta hitsautuneet kiinni.

2: hätäseis-toiminto ei ole koskaan kiinni ohjelmoitavien laitteiden ohjelman toiminnasta tai virheettömyydestä. Hätäseis-ohjausta ei siis pidä kierrättää minkään cnc-ohjaimen tms kautta vaan varmistaa liikkeen pysäytys yksinkertaisimmalla mahdollisella tavalla. Poikkeuksena jotkin raskaat koneet joissa on syytä olla aktiivinen pysäytys hätäseis-tilanteessa. Esimerkkinä omasta kokemuksesta ison paperikoneen kuivaaja, jonka kymmenissä kuivausrumputeloissa on hitausmomenttia saman verran kuin pienessä ruotsinlaivassa. Pakko pysäyttää aktiivisella moottorijarrutuksella, muuten kuivaaja pyörii viikon hätäseis-napin painamisen jälkeen.

Kovat rajakytkimet (siis oikeat liikkeen päätyrajat) kannattaa olla mukana hätäseis-ohjauksessa. Kotirajakytkin olisi hyvä olla sen verran liikealueella, että kotiinajosekvenssissä ei tarvitse törmäillä päätyihin. Ja hienostuneemmissa cnc-ohjauksissa on pehmeät päätyrajat softassa, joten kone ei vapaaehtoisesti suostu edes ajamaan päin seinää.

[harakiri]

Eli kannattaa siis lähteä kehittelemään ajatusta jossa tehdään ohjelmasta/ohjaimesta riippumaton hätäseispiiri, joka katkaisee esim. jännitteensyötön stepperiohjaimilta ja taajuusmuuttajalta?
Silti olisi kiva saada ohjelmalle edes tieto siitä että hätäseis on painettu, tällöin pysähtyisi g-koodin rullaaminen jne.

[Kremmen]

Joo tottahan toki softalle tieto myös hätäseis-tilan aktivoitumisesta, mutta siis vain tiedoksi, ei niin että softan on pakko toimia jotta hätäseis menisi ylipäänsä päälle.

[TeacDance]

Eli kannattaa siis lähteä kehittelemään ajatusta jossa tehdään ohjelmasta/ohjaimesta riippumaton hätäseispiiri, joka katkaisee esim. jännitteensyötön stepperiohjaimilta ja taajuusmuuttajalta?
Silti olisi kiva saada ohjelmalle edes tieto siitä että hätäseis on painettu, tällöin pysähtyisi g-koodin rullaaminen jne.

Eikös kremmenin bon levyn ohjeessa ole piirretty hätä seis kytkentä hyvin kuittaus painikkeella

[Kremmen]

Joo tuollaisen kuvaamani kytkennän olen siihen breakoutiin tehnyt. Mutta ei se mitenkään minun keksintöni ole, tuo on ollut periaate kautta maailman sivu ja noita tuohon tapaan kirjattuja vaatimuksia on direktiivit ja standardit täynnään.

[harakiri]

Ok,kiitos asia alkaa vähitellen seljetä. Voisiko joku kuitenkin vääntää minulle vielä vähän paksummasta rautalangasta mitä kaikkea tarvitsen minun tapauksessa ko. piirin toteutukseen. Kytkentäkaavio olisi erittäin jees. Kremmenin manuaalinkin jo tsekkasin, mutta en oikein tiedä miten kytkentä eroaa siinä omastani (kun käytössä edellämainuttu CPU5A)
Kokoonpanossani karan ilmoitettu teho on 2.2kW, sitten on 4kpl Leadshinen DM856 5,6A ohjaimia.

Hyllystä löytyisi tälläiset, pystyykö hyödyntämään tässä mitenkään?:
Telemecanique LC1D09 kontaktori: http://www.kentindustries.com/square_d/tesys_lc1d_contactors.pdf

Omron 24Vdc rele G2R-1-SNDI http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/333491/OMRON/G2R-1-SNDI.html

Edit: entäs valmiit turvareleet, voiko homman toteuttaa sellaisella helpommin? Ebayssakin näytti olevan laaja tarjonta ja juuri näytti tulevan foorumillekkin muutama myyntiin

[harakiri]

Noniin, nyt olisi sen aika että pitäisi ruveta sähkökaappia kokoamaan. Tämä aihe on jäänyt vähän taka-alalle ja nyt pitäisi taas palauttaa mieleen.
Eli apuja tarvisin siinä, että miten toteutan seuraavanlaisen kytkennän:

Hätäseis painetaan--> karan tamu menee kylmäksi eli virrat poikki. Samalla painalluksella softalle menee tieto että hätäseis on aktiivinen (steppereihin jää virta mutta softa menee estop tilaan.) Käytössä on USBCNC CPUV5A http://www.edingcnc.com/upload/files/cpu5a_flyer_tech.pdf

Jotenkin tämä kaiketi releellä/kontaktorilla tulisi toteuttaa. Mutta osaamista ei ole riittävästi  ???

Tämä ei varmaankaan ole minkään normin mukaan toteutettu kaava, mutta kelpaa minulle itselleni. Tärkeintä on että hädän tullessa liike ja kara pysähtyy. Kyseessä on hyvin perinteinen cnc kaiverrin, eli ei mikään suuri kone. Karasta haluaisin mieluiten virrat poikki siksi, että ainakaan tässä vaiheessa sitä ei ohjata 0-10V jännitteellä. Tällöinhän hätäseis pysäyttäisi karan jo softankin kautta, mutta tuohon en niinkään luottaisi.

Jos joku jaksaisi tehdä simppelin piirikaavion kytkennästä niin papukaija merkki sille   ;D

[panttu]

Taajuusmuuntajissa on yleensä sisäänrakennettu e-stop piiri, jota kannattaa käyttää, koska silloin tamu jarruttaa mootorilla aluksi määrätyn ajan ja sen jälkeen menee turvallisesti momentittomaan tilaan. E-stopin luokitus manuaalikoneissa pitäisi olla SIL3 ja CNC konessa SIL4, halvoissa tamuissa se on yleensä vain SIL1 tai 2, mutta harrastekoneissa ei yleensä ole niin tarkkaa, niitä ei kukaan valvo.

Stepperi ohjaimissa en ole nähnyt koskaan, että niissä olisi turvatuloa, mutta hyvän jos tekee, niin voi hankkia sellaisen turvareleen, joka on kaksi toiminen. Ensimmäiset käret katkaisee virran heti, kun hätäseispiiri katkeaa ja antaa tiedon CNC-ohjaimelle. Toiset käret katkaisee virran esim. 0,2s päästä ja tällä kärellä katkaistaan käytön ja moottorin väliltä virta, toinen vaihoehto olisi katkaista DC-syöttöjännite käytölle, mutta tasajännitteellä kärkien hitsautumisriski on huomattavasti suurempi, kuin vaihtovirralla. Sitten jos jännite katkaistaan ennen tasasuuntaajaa/muuntajaa, niin tasasuuntajan välipiiriin jää jonkin verran virtaa, joka voi pyörittää moottoria hetken. Silloin, kun ensin katkaistaa CNC-turvatulo, niin CNC pitäisi aloittaa jarrutus ja siltä varalta, että CNC ei toimi oikein tai moottori lähde uudestaan pyörimään, niin 0,2s päästä steppereitten virrat katkaistaa kokonaan, jolloin ne menee momentittomaksi. Tässä menetelmässä on vielä se etu, että CNC ohjaimen paikka tieto ei mene sekaisin, jos steppereiltä katkaistaa heti virrat, niin liikkeiden referenssin menetetään samalla.

Koodi [Valitse] Laajenna


           ________________________________
           |                    |          |
    reset /                 E1 /         -----
           |                    |         ---
           |                    |          |
           |____________________|          |
                                |          |
                          S1 0=/           |
                                |          |
                          S2 0=/           |
                                |    __    |
                                |---|__|---|
                                |    E1    |
                                |---|__|---|
                                |    E2    |
                                |---|__|---|
                                    E3..n


________
|       |____
|       |ES  |
| Tamu  |     \-E2
|       |____|
|_______|Egnd

                  _____________
                 |  Käyttö     |
                 |_____________|
                   |   |   |   |
       E3...En --- /   /   /   /
                   |   |   |   |
                  _|___|___|___|
                 |  Moottori   |
                 |_____________|





Yllä oleva esimerkki on yksinkertaisin malli, jossa ei ole hyödynnetty aika relettä.

[Viltsu]

Hätäseis painetaan--> karan tamu menee kylmäksi eli virrat poikki. Samalla painalluksella softalle menee tieto että hätäseis on aktiivinen (steppereihin jää virta mutta softa menee estop tilaan.)

Jotenkin tämä kaiketi releellä/kontaktorilla tulisi toteuttaa. Mutta osaamista ei ole riittävästi  ???

Hätäseis painikkeita saa tai oikeastaan niiden pohjaan saa vaihdettua sellaiset rekkulat, että siellä on kahdet erilliset kytkentäpisteet. Eli saat samalla painikkeella katkaistua kaksi täysin toisistaan erillistä piiriä, eikä tarvitse millään releillä kikkailla. Toisen piirin voit kytkeä siihen USBCNC kortin hätäseis piiriin (eli toinen katkaisijan pää GND liittimeen ja toinen 11 liittimeen). Ja toiseen piiriin voisi laittaa vaikka tamun pysäytysohjauksen, tällöin se olisi täysin erillään tuosta ohjainkortista ja toimisi vaikka ohjainkortti sekoaisi täysin.

Ajattelin itse ensin myös, että katkaisisin tamulle menevästä vaihesta jännitteen tuolla toisella katkaisijalla, jolloin tamu menisi varmasti kylmäksi, kun hätäseis nappi painetaan alas, mutta se ei ole suositeltavaa. Tamun ohjekirjan mukaan jännitesyöttöön ei saisi laittaa kytkintä tamun sammuttamiseksi lennossa, koska se ei ole hyväksi tamulle. Lisäksi hallittu pysäytys on nopeampi, kuin sähköjen katkaiseminen suoraan, tamu pystyy jarruttamaan moottorin pyörimistä hallitusti, kun taas sähköjen katkaisu jättää moottorin pyörimään omalla momentillaan ja pysäämiseen menee pidempi aika. Periaatteessa jos tamuun kytkisi vielä ulkoisen jarruvastuksen, niin jarrutuksesta saisi vielä tehokkaamman, mutta se vastus tarvitsee sitten taas oman tilansa, se lämpenee helposti melko kuumaksi, enkä ole edes ottanut selvää mitä sellaiset maksavat, mutta lienevät turhan kalliita.

Jos sulla on sellainen Huanyang tamu, niin siinä on kuusi input liitäntää, joista jonkun voi parametreilla muuttaa toimimaan hätäseis inputtina. Oletuksena siellä on seuraavat inputit:
1: FOR (eteenpäin)
2: REV (taaksepän)
3: RST (Reset)
4: SPH (Korkea nopeus)
5: SPM (Keskinopeus)
6: SPL (Hidas nopeus)

Esim. SPH:n muuttaminen hätäseis inputiksi käy asettamalla parametriin PD047 arvon 9. Sitten vain kytket tuon SPH liittimen sen toisen hätäseis kytkimen läpi DCM liittimeen.

[panttu]

Hätäseis painikkeita saa tai oikeastaan niiden pohjaan saa vaihdettua sellaiset rekkulat, että siellä on kahdet erilliset kytkentäpisteet. Eli saat samalla painikkeella katkaistua kaksi täysin toisistaan erillistä piiriä, eikä tarvitse millään releillä kikkailla. Toisen piirin voit kytkeä siihen USBCNC kortin hätäseis piiriin (eli toinen katkaisijan pää GND liittimeen ja toinen 11 liittimeen). Ja toiseen piiriin voisi laittaa vaikka tamun pysäytysohjauksen, tällöin se olisi täysin erillään tuosta ohjainkortista ja toimisi vaikka ohjainkortti sekoaisi täysin.

Ajattelin itse ensin myös, että katkaisisin tamulle menevästä vaihesta jännitteen tuolla toisella katkaisijalla, jolloin tamu menisi varmasti kylmäksi, kun hätäseis nappi painetaan alas, mutta se ei ole suositeltavaa. Tamun ohjekirjan mukaan jännitesyöttöön ei saisi laittaa kytkintä tamun sammuttamiseksi lennossa, koska se ei ole hyväksi tamulle. Lisäksi hallittu pysäytys on nopeampi, kuin sähköjen katkaiseminen suoraan, tamu pystyy jarruttamaan moottorin pyörimistä hallitusti, kun taas sähköjen katkaisu jättää moottorin pyörimään omalla momentillaan ja pysäämiseen menee pidempi aika. Periaatteessa jos tamuun kytkisi vielä ulkoisen jarruvastuksen, niin jarrutuksesta saisi vielä tehokkaamman, mutta se vastus tarvitsee sitten taas oman tilansa, se lämpenee helposti melko kuumaksi, enkä ole edes ottanut selvää mitä sellaiset maksavat, mutta lienevät turhan kalliita.

Jos sulla on sellainen Huanyang tamu, niin siinä on kuusi input liitäntää, joista jonkun voi parametreilla muuttaa toimimaan hätäseis inputtina. Oletuksena siellä on seuraavat inputit:
1: FOR (eteenpäin)
2: REV (taaksepän)
3: RST (Reset)
4: SPH (Korkea nopeus)
5: SPM (Keskinopeus)
6: SPL (Hidas nopeus)

Esim. SPH:n muuttaminen hätäseis inputiksi käy asettamalla parametriin PD047 arvon 9. Sitten vain kytket tuon SPH liittimen sen toisen hätäseis kytkimen läpi DCM liittimeen.

SIL 3 ja 4 hätäseis painikkeissa on oltava kahdet käret, joita harrastelija koneissa voi hyödyntää kahdelle erikoneelle. Oikeissa CNC koneissa turvapiirin johdotuskin tulee tehdä tupla johdotuksella ja sen vuoksi tateissakin on tuplakäret. Kiinalaisissa koneista niitä ei löydy, mutta eivät ne täytäkkään mitään CE vaatimuksia, vaikka kilpeen sen ovatkin merkinneet.

Lyhyesti noista turvapiirien luokituksista. Nuo SIL luokat on jo vanhentunutta luokka mallia, mutta edelleen käytössä, kun ovat selkeitä. Nykyisin on käytössä toiminnallisen turvallisuudet tasot a-e (melkein vastaavat kuin SIL 1=a...4=e), mutta nykyisin pitää tehdä monimutkaiset laskelmat kokonaisturvallisuudet ja lisäksi huolto/vaihto suunnitelma turvallisuus komponenteille.
SIL1= Yleisesti turvalliseksi hyväksytty laite
SIL2 = SIL1 + sisäinen vika valvonta
SIL3 = 2kpl SIL1 piirejä
SIL4=  2kpl SIL2 piirejä

Manuaali koneille sorvit ja jyrsinkoneet on olemassa omat tuotestantardit (luokka C), jossa määritetään suojaukset ja yleensä turvapiiri luokassa SIL3
CNC-koneille ja roboteille ei ole omaa tuotestantardia, vaan ne tehdään aina täysin turvalliseksi ja tällöin vaatimuksena on myös SIL4 tasoinen turvapiiri.

Pienet kodinkoneet esim. tulostimet, niin niille on omat turvallisuus ohjeet joissa määritetään maksimi voimat, nopedet ja massat tai joilla ei muuten voida aihettaa vakavaa vaaraa (mm.tehosekoitin?), jolloin näissä ei tarvita erillistä turvapiiriä. Jos joku miettii moottorisahan turvallisuutta, niin sille on oma tuotestantardi, jolloin siitä ei tarvitse tehdä täysin turvallista riittää, kun täyttää tuotestantardin vaatimukset ja sitten puukot ja sahat eivät kuulu konestantardin piiriin, jos niihin ei kytketä ulkopuolista voimanlähdettä.

Jarruvastukset on yleensä aika edullisia, mutta varmaankin näissä harraste koneissa massat ovat sen verran pieniä, että moottori saadaan pysäytettyä ilman jarru vastuksia.
Tamun välipiiriin menee aikapaljon virtaa varastoon.

[harakiri]

Kiitoksia vastauksesta. Tuo 2 toiminen hätäseis nappi voisi olla tosiaan kätevä, tai sitten toinen vaihtoehto toteuttaa kontaktorilla jossa on apukosketin. Hätä seis katkaisee kontaktorin ohjausjännitteen ja sitä myöden tamulta virrat ja apukoskettimella pulssi menee softalle. Ko. tamussa ei ole hätäseis tuloa, tuskin suurta haittaa toteuttaa näin?

[Viltsu]

Minkälainen tamu se sitten oikein on, jollei siinä hätäseis tuloa ole? Mulla on tällainen malli:
http://www.ebay.com/itm/190619109074

En ole itse kytkenyt sitä hätäseis tuloa toimintaan, mutta testasin sen toimintaperiaatteen pikaisesti. Ensinnäkin se on NO tyyppinen, eli se kytketään, ei katkaista. En löytänyt mitään parametria, millä sen saisi muutettua toimimaan toisinpäin. Inputit eivät myöskään toimi, ellei PD001 parametriin laiteta arvoa 1 ja tällöin ei taas toimi tamun omat start/stop napit. Eli jos haluaa hätäseis kytkennän toimimaan, pitää inputteihin kytkeä vähintäänkin käynistysnappi. Käynnistysnappi toimii siten että se voidaan kytkeä vaikka FOR liittiimeen, jolloin se käynnistyy luonnollisesti eteenpäin ja pysyy päällä, kunnes piiri katkaistaan.

Eipä kai se sähköjen katkaiseminen kovin paljoa tamua pitäisi rasittaa, voihan sähköt katketa jostain muustakin syystä. Mutta periatteessa se ei ole hyväksi tamulle ja toisaalta hätäseisin käyttäminen pysäyttäisi itse karan nopeammin.

Mitä tulee CE merkintöihin, niin kiinalaiset näyttävät mieltäneen sen tarkoittavan China Export  ;D
Tietysti turvallisuus on tärkeää, mutta kun tiedostaa sen, että kone ei ole absoluuttisen turvallinen, eikä mene sen käyntialueelle, niin ei siinä pitäisi tulla suuria ongelmia. Tietysti kone voi pahimmassa tapauksessa hajottaa itsensä, mutta jollei ihminen ole välissä, niin harvemmin se mitään peruuttamatonta seuraa.

[harakiri]

Lähtötiedoista poiketen, tamuna on nykyään Delta:

http://www.delta.com.tw/product/em/drive/ac_motor/download/manual/VFD-E_M_EN_20120118.pdf

Harvemminhan toivon mukaan tuota hätä-seis toimintoa tulee käytettyä, eli siinä mielessä virtojen katkaisu ei tule olemaan mitään jatkuvaa..

[Peruna]

Eipä kai se sähköjen katkaiseminen kovin paljoa tamua pitäisi rasittaa, voihan sähköt katketa jostain muustakin syystä. Mutta periatteessa se ei ole hyväksi tamulle ja toisaalta hätäseisin käyttäminen pysäyttäisi itse karan nopeammin.

Tommosesta koskaan kuullutkaan etteikö virtoja saisi katkasta. Osassa tamuista on kyllä kielletty moottorijohtoihin katkaisijaa laittamasta, mutta ettei edes syöttöä saisi katkaista?