Uziemienie "minusa, GND, 0V" zasilacza wg normy PN-EN ISO 13849-2 i możliwe problemy z tym występujące

[bezpieczenstwo.blog (Andrzej Kowalski)]

Bardzo częstym błędem wśród projektantów jest brak uziemienia “minusa” zasilacza. W normie PN-EN ISO 13849-2 przedstawiono np. tzw. podstawowe zasady bezpieczeństwa, które dotyczą WSZYSTKICH kategorii bezpieczeństwa wg PN-EN ISO 13849-1, począwszy już od architektury kategorii B. Jedną z takich podstawowych zasad bezpieczeństwa jest stosowanie uziemień:

Jedna strona obwodu sterowniczego, jeden zacisk cewki roboczej każdego urządzenia działającego z wykorzystaniem elektromagnesu lub jeden zacisk innego urządzenia elektrycznego są przyłączone do układu połączenia ochronnego (patrz IEC 60204-1:2005, 9.4.3.1).

Niestety w maszynach, dla których przeprowadzam testy funkcjonalne i audyt bezpieczeństwa, często tego przyłączenia brak. Oto fragment autentycznego schematu maszyny:

Jednak to, że przyłączenia do uziemienia nie narysowano, nie musi świadczyć o tym, że go nie ma. Ale w przypadku tej akurat maszyny, instalator połączył obwody zgodnie ze schematem, co można zobaczyć na zdjęciu:

Zdarza się również, że uziemienie znajduje się przy złączce, ale w tej maszynie tego również nie było.

Czym to skutkuje?

Obwód wtórny zasilacza jest odseparowany od strony pierwotnej. Jeśli tam został przyłączony przewód ochronny, nie oznacza to, że obwód wtórny jest również podłączony do układu połączeń ochronnych. Obwód wtórny bez uziemienia staje się obwodem SELV, a w przypadku maszyn obowiązuje obwód PELV wg aktualnie obowiązującej normy PN-EN 60204-1 (harmonizacja nowego wydania normy dopuści SELV z pewnymi dodatkowymi warunkami, jak np. obowiązkowe stosowanie wyłączników różnicowoprądowych).

Separacja powoduje, że jeśli w części obwodu SELV wystąpi zwarcie do masy, prąd zwarciowy niekoniecznie zostanie wykryty. Może się natomiast zdarzyć, że część obwodu sterowania będzie działać, a część nie. Może to doprowadzić do nieprzewidzianego zachowania się układu sterowania maszyny.

Brak podłączenia do układu połączeń ochronnych zauważam przy jednej maszynie na 3 przeze mnie oceniane. Zatem problem istnieje i postanowiłem się tym podzielić - może się ta wiedza komuś przydać.

[bercow]

Wiesz jak to straszliwie utrudnia wykrywanie usterek ? Uszkodzenie przewodu w zaznaczonym miejscu moze spowodowac, ze czujniki beda normalnie dzialac, a w chwili wyzwolenia nagle wszystko siada. No i co z siedziami TNC ? , co w sytuacji gdzie mamy czujniki i wejscia NPN ? Moze i faktycznie zgodnie z norma, ale problemow co nie miara.

[bezpieczenstwo.blog (Andrzej Kowalski)]

Na tym schemacie nie widzę żadnego zabezpieczenia nadprądowego.
Problem, o jakim piszesz da się rozwiązać np. podziałem na obwody zabezpieczane za pomocą osobnych wyłączników nadmiarowoprądowych. Niektórzy odbiorcy maszyn mają zdefiniowane, ile odbiorników może być włączonych pod jeden wyłącznik. A w przypadku zwarcia niestety naszukać się trzeba. Albo dobierać i układać przewody w taki sposób, aby ryzyko zwarcia zminimalizować.

[bercow]

To od tak na szybko narysowalem, stad braki w zabezpieczeniach. Tutaj fragmencik prawdziwego schematu z bledem projektanta, zalozyl ze Festo smt (czujnik zblizeniowy na silowniki, taki w rowek) nie potrzebuje -, i wszystko faktycznie dzialalo, bylo uziemione i - leci po konstukcji. Do momentu, w ktorym czujnik zostaje wyzwolony, wtedy napiecie spada z 24V na ~7V i nie dziala. Po chwili wszystko znowu pieknie, czujnik dziala, zmierzysz napiecie jest 24V. Zabezpieczone elektronicznie.

Ofc nie mozna tego brac za przyklad, bo to byl blad projektanta, jednak zycie utrudnia
https://blog.phoenixcontact.com/marketing-pl/good-practice-jak-prawidlowo-podlaczyc-zasilacz-pracujacy-w-ukladzie-tnc/
Ale ofc safety first

[bezpieczenstwo.blog (Andrzej Kowalski)]

Dlatego TN-C nie stosuje się w maszynach, a przynajmniej nie powinno. W p. 5.1 normy PN-EN 60204-1 jest napisane m.in:

Między przewodem neutralnym a układem połączeń ochronnych wewnątrz wyposażenia elektrycznego nie powinno być połączenia i nie powinien być użyty wspólny zacisk PEN.
Wyjątek: w układach TN-C, zacisk neutralny i zacisk PE można połączyć w miejscu przyłączenia zasilania do maszyny.

Co oznacza, że powinno się rozdzielić N od PE w miejscu przyłączenia zasilania.

[Bartlomiej.Palys (Bartłomiej Pałys)]

Witam,

Ostatnio w firmie właśnie zaczęliśmy dyskutować na temat połączenia PELV i SELV w maszynach. Zastanawiałem się właśnie nad konsekwencjami użycia PELV i szperałem w Internecie no i się “doszperałem”. Chciałbym dopytać o Twój problem, ponieważ ja nie widzę żadnego problemu w tym przypadku, tzn. nie rozumiem co się stanie jak przewód zostanie uszkodzony w pokazanym przez Ciebie miejscu? Jak dla mnie przestaną działać dwa czujniki i to wszystko - jaki jest tu problem w diagnostyce?
Zakładam, że numeracja pinów powinna być:
1: 24VDC
2: sygn. NPN
3: 0VDC - u Ciebie pin 2
4: sygn. PNP - u Ciebie pin 4.

Pozdrawiam

PS. Zakładam, że sieć jest TN-S, żadnego eksperymentu typu TNC i masa do PENa. Rozdział uziemienia przed rozdzielnią maszyny, a nie w szafie maszyny - tak jak to powinno być robione.

[bezpieczenstwo.blog (Andrzej Kowalski)]

No to wyobraź sobie, że zamiast tych dwóch czujników jest tam przycisk zatrzymania awaryjnego i powstała nagle potrzeba jego użycia. Przycisk nie działa a niewykryty błąd w części układu sterowania związanej z bezpieczeństwem przyczynia się do powstania wypadku.

[Bartlomiej.Palys (Bartłomiej Pałys)]

Sorry, że tak długo nie odpowiadałem, ale nie miałem za bardzo czasu.

Przypadek o którym mówisz - przyciski bezpieczeństwa i inne elementy służące do bezpiecznego zatrzymania maszyny. Żeby uchronić się od takich rzeczy o jakich mówisz, stosuje się sterowniki lub przekaźniki bezpieczeństwa, które sygnałami testowymi wykrywają przerwę w obwodzie, co skutkuje natychmiastowym wykryciem awarii. Ponadto obwody są redundantne.
Wszędzie, gdzie zabraknie masy, czy zabraknie plusa, niezależnie czy to będzie PELV czy SELV coś przestanie działać.

Separacja powoduje, że jeśli w części obwodu SELV wystąpi zwarcie do masy, prąd zwarciowy niekoniecznie zostanie wykryty. Może się natomiast zdarzyć, że część obwodu sterowania będzie działać, a część nie. Może to doprowadzić do nieprzewidzianego zachowania się układu sterowania maszyny.

Dla mnie argument w powyższym cytacie jest wystarczający, aby używać PELV, już nawet nie patrząc na to, że jest to wymóg normy. Natomiast to, że w przypadku PELV jak przerwie się obwód minusowy to można czegoś uniknąć i coś będzie lepiej działać niż w SELV w ogóle do mnie nie trafia albo czegoś dalej nie rozumiem. Jak przerywamy obwód minusowy przy czujniku to i nie mamy połączenia do PE (w czujniku, bo na zasilaniu czy w miejscu połączenia jest), więc tak czy tak, czujnik, przycisk itd. nie ma masy, a więc nie działa. Połączenie minusa i PE w tym przypadku chroni nas przed tym, że oderwany minus przy zwarciu do plusa spowoduj zadziałanie wyłącznika.

[bezpieczenstwo.blog (Andrzej Kowalski)]

Przyciski zatrzymania awaryjnego nie zawsze są podłączone do przekaźnika bezpieczeństwa, a funkcja zatrzymania awaryjnego nie musi być dwukanałowa. Wg PN-EN ISO 13850 funkcja zatrzymania awaryjnego musi być wykonana z poziomem zapewnienia bezpieczeństwa min. PLr=c, a to da się osiągnąć w połączeniu jednokanałowym bez przekaźnika bezpieczeństwa. A tak poza tym, uziemienie części sterowania jest podstawową zasadą bezpieczeństwa, która dotyczy wszystkich kategorii bezpieczeństwa (B, 1, 2, 3, 4) niezależnie od tego, czy część sterowania związana z bezpieczeństwem wykorzystuje przekaźnik bezpieczeństwa czy nie. Odsyłam do PN-EN ISO 13849-2.