רכיבי בטיחות בתעשייה (Industrial Safety) מבית OMRON.
בעולם האוטומציה, בעיקר מכונות שצריכות להיות עם מערכות בטיחות (הגנה על עובדים מפני מכונות, לחצני חירום, דלתות גידור, מסכי אור) דורשות רכיבים ייעודיים עם ארכיטקטורה כפולה (Redundancy) כדי להבטיח שבמקרה של תקלה ברכיב, המכונה עדיין תעצור בבטחה. יעוץ חינם יבוא מקביל של OMRON בפחות מחיר צעד יעיל לחברה.
להלן הסבר טכני וממוקד שמסדר את הדגמים שכתבת – מהממסר הפשוט ביותר ועד לבקרי הבטיחות המתקדמים ביותר ברשת:
אלו הם רכיבי “קופסה שחורה” שמנטרים התקן בטיחות אחד או שניים (כמו לחצן חירום או מפסק דלת) ומנתקים אקטיבית את מתח הפיקוד למנועים/מגענים.
G9SB (הסדרה המיניאטורית): ממסרי בטיחות קומפקטיים מאוד (ברוחב 17.5 מ”מ או 22.5 מ”מ). מיועדים למכונות קטנות שבהן יש רק לחצן חירום אחד או שניים, ומקום מצומצם בלוח החשמל.
G9SE (הסדרה הסטנדרטית והמודרנית): החליפה במידה רבה סדרות ישנות יותר (כמו G9SA). אלו ממסרים דקים עם חיבורי קפיץ (Push-in) המאפשרים חיווט מהיר ללא ברגים, ומגיעים עם פונקציות מובנות כמו השהיית כיבוי בטיחותית (Safety Delay off).
G9SX (הממסר המודולרי/החכם): ממסר בטיחות מתקדם המאפשר שרשור והרחבה. ניתן לחבר מספר יחידות G9SX יחד כדי ליצור לוגיקת בטיחות (למשל: “לחצן חירום א’ מכבה את כל קו הייצור, אבל פתיחת דלת ב’ מכבה רק את הסטיישן המקומי”) מבלי לעבור לבקר מתוכנת יקר.
כאשר יש במכונה יותר מדי לחצני חירום, דלתות ומסכי אור, החיווט של ממסרים רגילים הופך לסיוט (“ספגטי של חוטים”). כאן עוברים לבקר בטיחות מתוכנת במחשב.
G9SP: בקר בטיחות עצמאי (Stand-alone) ומתוכנת. הוא כולל מספר קבוע של כניסות ויציאות בטיחותיות (למשל 10 או 20 כניסות). מתכנתים אותו באמצעות תוכנה גרפית פשוטה, והוא אידיאלי למכונות בגודל בינוני הדורשות לוגיקת בטיחות מורכבת אך לא דורשות תקשורת מורכבת בין מספר בקרים.
ברצפת ייצור גדולה או במכונות ענק, רכיבי הבטיחות מפוזרים לאורך עשרות מטרים. במקום להריץ קילומטרים של כבלים ללוח המרכזי, משתמשים ברשתות תקשורת בטיחותיות (כמו DeviceNet Safety או Safety over EtherCAT – FSoE).
NE1A: בקר בטיחות מתוכנת המבוסס על רשת DeviceNet Safety. הוא משמש כמנהל הרשת (Master) ויכול לנהל רכיבי קצה בטיחותיים מבוזרים ברחבי המפעל.
DST1 (כרטיסי אינטגרציה מבוזרים): אלו הן יחידות קצה (I/O Blocks) של בטיחות בתקשורת DeviceNet Safety. מחברים את לחצני החירום המקומיים ל-DST1 שנמצא פיזית ליד המכונה, והוא מעביר את המידע בבטחה אל בקר ה-NE1A באמצעות כבל תקשורת בודד.
NX (הפלטפורמה המודרנית ביותר – Sysmac): סדרת ה-NX מייצגת את חזית הטכנולוגיה הנוכחית של אומרון. זוהי מערכת מודולרית שבה כרטיסי הבטיחות (בצבע צהוב בוהק) יושבים על אותו פסי שורש (Rack) יחד עם כרטיסי האוטומציה הרגילים, ומדברים ברשת EtherCAT מהירה מאוד. בבקר ה-NX (כמו NX102 או NX1P2) לוגיקת הבטיחות ולוגיקת המכונה הרגילה מתוכנתות באותה תוכנה מרכזית (Sysmac Studio), מה שמקצר דרמטית את זמן הפיתוח והדיאגנוסטיקה.
יש לך לחצן חירום בודד? קח G9SB או G9SE.
יש לך 3-4 דלתות ולחצנים שצריכים להשפיע זה על זה? קח G9SX.
יש לך מכונה עצמאית עם 15 גורמי בטיחות? תכנת G9SP.
אתה בונה קו ייצור חדש, מודרני וגדול מבוסס EtherCAT? תתקדם לפלטפורמת NX.
מהם הדגמים המובילים והמרכזיים בכל אחת מסדרות הבטיחות (Safety) של חברת OMRON ?
סדרה זו מתאפיינת ברוחב קטן במיוחד (החל מ-17.5 מ”מ) לחיסכון במקום בארון החשמל, ומתאימה למערכות עצירת חירום ולחצנים פשוטים.
G9SB-2002 / G9SB-200-B – דגמים בסיסיים עם 2 יציאות בטיחות (DPST-NO).
G9SB-3010 – דגם עם 3 יציאות בטיחות ויציאת עזר אחת, ללא כניסת בטיחות מיוחדת (ניתוק ישיר).
G9SB-3012 / G9SB-301-B – דגמים עם 3 יציאות בטיחות ויציאת עזר (3PST-NO + SPST-NC), תומכים בכניסות ערוץ כפול (1 או 2 ערוצים).
הדור המתקדם של ממסרי הבטיחות הצרים, הכולל חיבורי מהדקים ללא ברגים (Push-In) המקלים מאוד על החיווט וחיווי LED מתקדם לאבחון תקלות מהיר.
G9SE-201 – דגם בסיסי הכולל 2 יציאות בטיחות ויציאת עזר אחת.
G9SE-401 – דגם רחב יותר עם 4 יציאות בטיחות ויציאת עזר אחת.
G9SE-221-T05 / T30 – דגמים הכוללים השהיית זמן ביציאה (OFF-delay) של עד 5 שניות (T05) או עד 30 שניות (T30), בנוסף ל-2 יציאות מיידיות ו-2 מושהות.
סדרה מודולרית המבוססת על יציאות מוליכים למחצה (Solid-State) אמינות במיוחד, הכוללת פונקציות לוגיות (Logical AND) המאפשרות שרשור יחידות בקלות.
G9SX-AD322 – יחידה מתקדמת (Advanced Unit) המרכזת כניסות מרובות עם יציאות בטיחות מידיות ומושהות.
G9SX-BC202 – יחידה בסיסית (Basic Unit) למערכות סטנדרטיות.
G9SX-NS202 / G9SX-NSA222 – בקרים ייעודיים למפסיקי דלת אל-חוטיים/מגנטיים (Non-Contact Door Switches).
G9SX-GS – יחידת מיתוג ובקרת בטיחות למגני מכונה (Safety Guard Switching).
G9SX-SM – יחידת ניטור עצירה (Standstill Monitoring) המנטרת עצירת מנועים ללא צורך בחיישנים חיצוניים.
G9SX-EX401 / EX041 – יחידות הרחבה (Expansion Units) מגעיות או מושהות.
בקרים עצמאיים (Stand-alone) המיועדים למכונות בינוניות וקטנות, ניתנים לתכנות גרפי פשוט באמצעות תוכנת תצורה ייעודית (G9SP Configurator).
G9SP-N10S – הדגם הקומפקטי, כולל 10 כניסות בטיחות, 4 יציאות בטיחות ו-4 יציאות סטנדרטיות.
G9SP-N10D – דגם עתיר יציאות בטיחות, כולל 10 כניסות בטיחות ו-16 יציאות בטיחות.
G9SP-N20S – הדגם הגדול בסדרה, כולל 20 כניסות בטיחות ו-8 יציאות בטיחות.
סדרת הדגל של אוטומציית המכונות של Omron, המשלבת בטיחות באופן מלא בתוך ארכיטקטורת הבקרה של המכונה על גבי רשת EtherNet/IP או EtherCAT.
NX-SLF / NX-Safety CPU (כגון NX-SI / NX-SO) – מעבדי ומודולי בטיחות המשתלבים בצורה מודולרית חלקה יחד עם כרטיסי ה-I/O הסטנדרטיים על אותה מסילה, ומתוכנתים דרך סביבת העבודה Sysmac Studio.
מודולים מבוזרים המאפשרים חיבור התקני בטיחות (כגון לחצני חירום ווילונות אור) ישירות לרשת תקשורת בטיחותית מסוג DeviceNet.
DST1-MD16SL-1 – המודול הנפוץ ביותר, כולל 8 כניסות בטיחות, 8 יציאות בטיחות מוליכים למחצה ו-4 יציאות בדיקה (Test Outputs).
DST1-ID12SL-1 – מודול הממוקד בכניסות בטיחות מרובות (12 כניסות בטיחות ו-4 יציאות בדיקה).
בקרים ניתנים לתכנות המיועדים לניהול מערכות בטיחות מבוזרות על גבי פרוטוקול DeviceNet Safety.
NE1A-SCPU01-V1 – בקר בטיחות קומפקטי הכולל 16 כניסות בטיחות מובנות ו-8 יציאות בטיחות, תומך בניהול של עד 32 חיבורי בטיחות ברשת.
NE1A-SCPU02 – הדגם הגדול בסדרה, הכולל 40 כניסות בטיחות מובנות ו-8 יציאות בטיחות למערכות רחבות היקף.
מוצרי הבטיחות של OMRON, נחלק אותם לפי שלוש קטגוריות טכנולוגיות: ממסרים עצמאיים, בקרים קומפקטיים, ומערכות רשת מבוזרות.
רכיבים אלו מוגדרים תחת תקני בטיחות בינלאומיים מחמירים, ומפרטיהם מציגים רמות עמידות גבוהות ביותר.
ממסרים אלו מתאפיינים בארכיטקטורה אלקטרונית כפולה (Redundant) ובמגעים מכניים מאולצים (Force-guided relays) המונעים מצב שבו מגע “נדבק” ומאפשר למכונה להמשיך לעבוד במצב סכנה.
מתח הזנה: $24\text{V DC}$ (בדגמים מסוימים קיימת תמיכה ב-$100-240\text{V AC}$).
דירוג בטיחות מרבי:
PLe לפי תקן ISO 13849-1 (הדרגה הגבוהה ביותר).
SIL 3 לפי תקן IEC 61508 / IEC 62061.
זמן תגובה (Response Time):
סדרת G9SE: פחות מ-$15\text{ms}$ מרגע הלחיצה על לחצן החירום ועד לניתוק המגעים.
סוגי חיבורים:
ברגים סטנדרטיים (סדרות ישנות/G9SB).
קפיציים (Push-In Plus) בסדרת G9SE – לחיבור מהיר העמיד ברעידות.
רוחב פיזי על פס דין (DIN Rail):
G9SB: $17.5\text{mm}$ או $22.5\text{mm}$.
G9SE: $17.5\text{mm}$ עד $45\text{mm}$ (בהתאם למספר מגעים היציאה).
פונקציית השהיה (Delay): בדגמי ה-G9SX-AD וה-G9SE-221-T ניתן להגדיר השהיית ניתוק בטיחותית (למשל, כדי לאפשר לציר המנוע לעצור עצירה מבוקרת לפני שמתנתק כוח החירום).
הבקר משלב בין הגמישות של כתיבת קוד (לוגיקה) לבין האמינות החומרתית של ממסר בטיחות.
דגמים מובילים: G9SP-N10S (עם 10 כניסות), G9SP-N10D (עם 10 כניסות ו-16 יציאות), G9SP-N20S (עם 20 כניסות).
כניסות בטיחותיות (Safety Inputs): כניסות כפולות (Dual-channel) התומכות בבדיקת פולסים (Test Pulses) לזיהוי קצרים בין חוטים.
יציאות בטיחותיות (Safety Outputs):
יציאות חצי-מוליך (Solid State / Semiconductor) – עמידות למספר אינסופי של מיתוגים ללא שחיקה מכנית.
זרם מוצא מרבי ליחידה: 0.5או 8A לכל יציאה.
יציאות בדיקה (Test Outputs): מוציאות אותות בתדר מיוחד המשמש לבדיקת תקינות המעגלים החיצוניים (לחצנים, מפסקים).
תקשורת אופציונלית: אפשרות להוספת כרטיס אופטי/אתרנט (כמו כרטיס NB-Comm או Ethernet) להעברת מידע דיאגנוסטיקה (לא בטיחותי) לבקר ה-PLC המרכזי.
תוכנת תכנות: G9SP Configurator (סביבה גרפית של בלוקים לוגיים – AND, OR, Emergency Stop, Mutting).
כאן המפרט עובר מעולם המגעים והחוטים לעולם הפרוטוקולים הדיגיטליים המאובטחים.
פרוטוקול תקשורת: DeviceNet Safety (שכבת הגנה מיוחדת על גבי רשת ה-CANbus התעשייתית).
קצב העברת נתונים: $125\text{kbit/s}$ עד $500\text{kbit/s}$ (תלוי באורך הכבל – עד 500 מטר).
קיבולת רשת (NE1A): מסוגל לנהל עד 32 תחנות בטיחות מבוזרות (DST1).
דירוג הגנה פיזי ליחידות קצה DST1: מגיעות לרוב בדירוג IP20 לתוך הלוח, או דגמים מיוחדים בדירוג IP67 להתקנה ישירות על גוף המכונה בשטח (עמיד למים ואבק).
פרוטוקול תקשורת: FSoE (Safety over EtherCAT) – תקשורת בטיחותית במהירות גבוהה מאוד המשולבת בתוך קו הנתונים הרגיל של המכונה.
רכיבים מרכזיים: בקר בטיחות NX-SL3300 / NX-SL5500 המתחבר פיזית לצד כרטיסי כניסות/יציאות בטיחותיים (כמו NX-SI4000 ל-4 כניסות, או NX-SO4000 ליציאות).
זמן מחזור (Cycle Time): מהיר במיוחד – יכול לרדת מתחת ל-$2\text{ms}$, מה שמאפשר עצירת מכונות במהירויות אדירות בצורה בטוחה.
אינטגרציה: הגדרה ותכנות ישירות מתוך תוכנת האוטומציה המרכזית של אומרון – Sysmac Studio (בתקן הבינלאומי IEC 61131-3).
