Correct uit is het nieuwe in (3)

In het eerste artikel zijn de stappen voor het elektrisch veiligstellen genoemd (conform EN 50110-1 Artikel 6.2), te weten:

• 1. Scheiden;
• 2. Vergrendelen tegen weder inschakelen;
• 3. Spanningsloosheid aantonen;
• 4. Aarden en kortsluiten.

Vervolgens dient er met een eigen hangslot (lock) en label (tag) voor te worden gezorgd dat de (remote-)werkschakelaar uniek geblokkeerd (out) blijft tijdens de werkzaamheden. Het gaat erom een betrouwbare isolatie (scheiding, onderbreking) te garanderen waarbij er een betrouwbare mechanische verbinding tussen de schakelaar en de scheidende elementen moet zijn. Bovendien moet er sprake zijn van een visuele en ondubbelzinnige aanduiding van toestand van de scheider in relatie tot stand van de werkschakelaar.

Afbeelding 1. De basis-unit.

Aan de hand van het demonstratiemodel (afbeelding 1) zullen de belangrijkste componenten nader worden beschouwd. Hoewel de hoofdschakelaar (1 op afbeelding 1) op de unit als eerste component wordt vermeld is deze voor de remote-lototo-toepassing minder belangrijk. Echter, om de inhoud bij een demonstratie te tonen is het handig om de kastdeur te kunnen openen en dan moet uiteraard de spanning afgeschakeld zijn. Deze schakelaar (scheider) zal in de praktijk een hoofdschakelaar zijn in een aftakkast in bijvoorbeeld een elektrische bedrijfsruimte.

Motorbediende vermogensautomaten

De motorbediende vermogensautomaat (2) zorgt voor het op afstand af- of inschakelen van de hoofdstroom naar de last (oftewel gebruiker of verbruiker zoals een motor). De automaat bestaat uit een veerspanmotor met een eindcontact (voor de melding dat de veer is gespannen), een inschakelspoel en een uitschakelspoel. De spoelen zijn onderdeel van een bi-stabiel relais dat er voor zorgt dat bij een eventuele spanningsuitval de oorspronkelijke stand van de schakelaar behouden blijft. Door de bediening van de in- en uitschakelknoppen op de vermogensautomaat kan de stand van dit relais worden beïnvloed. Bij gelijktijdige bediening van de uitschakel- en inschakelknop zal het uitschakelen altijd voorrang hebben.

De veerspanmotor in de vermogensautomaat zorgt ervoor dat een veer wordt gespannen. De kracht van de plotseling ontspannende veer zorgt zowel bij het inschakelen als het uitschakelen voor een snelle verbreking (scheiden) van de contacten of het maken ervan. Zodra de vermogensautomaat eenmaal heeft geschakeld wordt de veer wederom gespannen en in ‘stand-by’ gezet. Pas wanneer de veer volledig gespannen is kan een volgende schakelactie worden uitgevoerd. Vandaar dat de vermogensautomaat enige tijd nodig heeft voor het omschakelen.

Kortsluitvermogensautomaat

Naast de vermogensautomaat¹ (2) is nog een zogenoemde kortsluitvermogensautomaat (3) geplaatst (afbeelding 2). Deze ‘aangepaste’ vermogensautomaat zorgt voor kortsluiting van de fasen en nulleider met de aarde. Omdat de automaat uitsluitend moet werken als in- of uitschakelaar ontbreekt bij deze vermogensautomaat (3) het thermisch pakket. Eveneens is middels de aansturing van de veiligheids-PLC (SPLC) de mogelijkheid uitgesloten om bij een kortsluiting de gesloten contacten te verbreken. Als de schakelaar in de kortsluitvermogensautomaat (3) door onbekende oorzaak of meervoudig falen toch een kortsluiting veroorzaakt zal de schakelaar (2) de dan optredende kortsluitstroom scheiden, zodat de veiligheid (zoals geen spanning op de fasen) van het afgaande veld gegarandeerd blijft.

Afbeelding 2. Rechts de motorbediende vermogensautomaat en links de kortsluitvermogensautomaat van Eaton.

Uiteraard moet een kortsluiting in de normale bedrijfssituatie worden vermeden en dus zullen bij het inschakelen van de (remote-)werkschakelaar automatisch de nodige acties in de tijd moeten worden gecoördineerd via de SPLC. Daarom wordt bij spanningsuitval ongeacht de spanningstoestand van de basisunit door de SPLC bij de opstart een eerste controle van de status uitgevoerd op de diverse componenten. De eerste actie is dan het correct inschakelen van de kortsluitvermogensautomaat. Vanuit deze veilige toestand (fasen en nulleider aan aarde gelegd) worden vervolgens de noodzakelijke acties door de SPLC gerealiseerd, gelet op de stand van de werkschakelaar.

Een tussentijdse draadbreuk of sluiting in de stuurstroom zal ervoor zorgen dat de inschakeling van de last niet plaatsvindt en tevens wordt een storingsmelding gegenereerd.

De spanning op de fasen wordt continu bewaakt om in normaal bedrijf te voorkomen dat door de het inschakelen van de kortsluitautomaat een (onbedoelde) opzettelijke kortsluiting wordt gemaakt terwijl er nog spanning op de fasen staat.

Spanningsdetectie

Voor detectie van de spanning op de fasen en nulleider van de last is gebruik gemaakt van een bestaand component (afbeelding 3). De inbouw van dit spanningsdetectierelais (4) geschiedt volgens de begeleidende inbouwinstructies, waarbij elk van de fasen en nulleider voorzien zijn van twee afzonderlijke meetcontacten. Foutdetectie wordt gerealiseerd via de veiligheidscontacten van het veiligheidsrelais PU3Z in samenwerking met de SPLC. Bovendien zijn de aders van de meetcontacten naar de PU3Z zodanig gelegd dat kortsluiting tussen de fase(n) als gevolg van een losse ader niet is te verwachten (afbeelding 4). De aders zijn tegen een hoge temperatuur bestand en afzonderlijk gelegd conform EN 60204-1.

Afbeelding 3. De PU3Z-veiligheidscomponent van Pilz.

Afbeelding 4. De onderzijde van vermogensautomaten met de contacten naar de PU3Z.

De klemverbinding van het meetcontact moet volgens de voorschriften met het juiste koppel/moment worden aangehaald. Daarnaast speelt ook de keuze van de verschillende metalen een rol. Foutieve materiaalkeuze voor het meetcontact kan op langere termijn leiden tot materiaaldiffusie en/of corrosie met als gevolg dat er storingen kunnen optreden.

Deurvergrendeling

Om te vermijden dat door menselijke handelingen de knoppen op de automaten worden bediend (voorzienbaar verkeerd gebruik) moet worden uitgesloten dat de kastdeur kan worden geopend als de remote-lototo-unit in werking is. Daarom is een deurvergrendeling (5) aangebracht² die uitsluitend kan worden geopend als de hoofdschakelaar (1) is uitgeschakeld (afbeelding 5).

 Afbeelding 5. De vergrendeling in de basisunit en de sleutelschakelaar (Euchner) voor tijdelijke overbrugging.

Als de basisunit toch in geopende stand onder spanning moet functioneren, voor bijvoorbeeld een controle of (spannings)meting, is voorzien in een speciale overbrugging (gecodeerd slot). Bij bekrachtiging gaat de rode led-indicatie oplichten als teken dat de beveiliging van de kastdeur is overbrugd. Het daarna sluiten van de kastdeur leidt automatisch tot een onmiddellijke vergrendeling, het opnieuw controleren van de status door de SPLC en het herstellen van de veilige toestand³.

NB: als de remoto-lototo voor groot onderhoud uit bedrijf wordt genomen voor bijvoorbeeld onderhoud aan de SPLC of vermogensautomaten, gelden de reguliere procedures om de veiligheid te garanderen, waaronder bijvoorbeeld het tijdelijk afkoppelen (en kortsluiten) van de afgaande velden en vergrendelen van de hoofdschakelaar.

24 V-voeding

Een 24 V-voeding verzorgt de interne spanning voor het correct functioneren van de veiligheidscomponenten. Omdat gekozen is voor een driefasenvoeding zal het wegvallen van een van de fasen niet tot uitval van de voeding leiden. Dergelijke maatregelen verhogen de beschikbaarheid van de unit.

 Afbeelding 6. De voeding met bijbehorende beveiligingen.

  

Veiligheids-PLC

De veiligheids-PLC (6) vormt het bewakingscentrum van de remote-lototo unit. In het demonstratiemodel is voorzien in een koppeling met een veldbus (afbeelding 7) die legio mogelijkheden heeft om op afstand de status te controleren en op veilige wijze te beïnvloeden. Het is zelfs mogelijk op afstand via de busverbinding de inschakeling te blokkeren.

Afbeelding 7. De veiligheids-PLC (Pilz PNOZMulti) met een koppeling naar een veldbus (links).

N.B.: in het veld moet de onderhoudsmonteur nog steeds de werkschakelaar vergrendelen conform de procedure. Deze actie kan en mag nooit op afstand worden overgenomen. Echter de stand van de werkschakelaar mag en kan wel worden gecontroleerd via een dergelijke busverbinding.

In een apart artikel zullen de randvoorwaarden voor de programmering van de SPLC worden behandeld en wordt tevens inkijk gegeven in de programmatuur van deze remote-lototo-unit en de controles van de werkschakelaar op afstand.

Remote-unit

Voor het demonstratiemodel is gekozen voor een uitgebreide layout (afbeelding 8) met meerdere lampen die een bepaalde status weergeven. De motor die in het demomodel is getoond, staat symbolisch voor de last die moet worden veilig gesteld. De groene LED-lamp geeft aan dat de installatie correct gescheiden en geaard is. De groene lamp knippert als de vermogensautomaat in actie is en de kortsluiting nog niet tot stand is gekomen. De witte led-lamp geeft aan dat de besturing functioneert en in staat is om te schakelen. De witte lamp knippert als er een (ver)storing aanwezig is in de besturing. De gele LED-lamp geeft aan dat de weg vrij is voor het schakelen van de werkschakelaar. Deze lamp zal knipperen als op afstand, bijvoorbeeld via de veldbus, een (veilige) inschakeling wordt geblokkeerd).

Afbeelding 8 (links). De remote demonstratie-unit.

Afbeelding 9 (rechts). De werkschakelaar met groene lamp.

In principe kan in het veld worden volstaan met één werkschakelaar en één groene lamp⁴. Deze indicatielamp geeft als deze oplicht aan dat er een correcte scheiding heeft plaatsgevonden (afbeelding 9).

Tot slot

Uit dit artikel en voorgaande artikelen blijkt dat bij ieder onderdeel wel een of meer veiligheidstechnische aandachtpunten zijn te vermelden. Deze aandachtpunten zijn overigens niet uitputtend behandeld. Vandaar dat evenals in voorgaande artikelen telkens de onderstaande waarschuwing wordt getoond.

In het volgende artikel zal worden ingegaan op de randvoorwaarden voor de programmatuur van de veiligheids PLC. Aan de orde komen onder andere welke interne controles de veiligheids PLC moet verwerken alvorens in te schakelen. Tevens wordt ingegaan op de mogelijke foutsituaties en wat er gebeurt als tussentijds ook de spanning wegvalt. Daarna wordt ingegaan op alternatieven voor de lototo schakelingen. Het getoonde demonstratiemodel toont slechts een van de mogelijkheden voor een veilige afschakeling met behulp van een werkschakelaar in de stuurstroom.

NB: Op het Safety Event (www.engineersonline.nl/safetyevent) van 9 mei a.s. te Eindhoven (Evoluon) worden diverse alternatieven getoond.

Paul Hoogerkamp, Pouw Jongbloed en Aart van Ginkel