Obwody i funkcje sterowania- wybrane zagadnienia, część 2

Polska Norma PN-EN 60204-1 dotyczy elektronicznego, elektrycznego oraz programowalnego wyposażenia i układów maszyn, które nie są trzymane w dłoniach w czasie ich pracy oraz grup maszyn pracujących razem w sposób skoordynowany.

Jej znajomość, a także respektowanie są absolutnie nieodzowne dla pracowników tak z biura projektowego, jak i z produkcji. W IMI Polska Sp. z o.o. przywiązujemy do kwestii bezpieczeństwa szczególną uwagę. Poniżej postaramy się przybliżyć wybrane wytyczne.

Obwody i funkcje sterowania- wybrane zagadnienia, część 2

W ostatnim artykule Obwody i funkcje sterowania- wybrane zagadnienia, część 1 rozpoczęliśmy tematykę obwodów i funkcji sterowania. Niniejszy jest jej bezpośrednią kontynuacją, więc zachęcamy do zapoznania się z poprzednim.

Jedną z niezwykle istotnych funkcji dla bezpiecznego używania maszyny jest możliwość sterowania jej zatrzymaniem. Wbrew pozorom temat jest dużo bardziej złożony niż mogłoby się wydawać. Nieprawidłowe zatrzymanie może doprowadzić do sytuacji zagrożenia tak dla personelu, jak i dla samej maszyny.

Zatrzymanie

Konieczne jest takie oszacowanie ryzyka i wymagań funkcjonowania maszyny, by dało się przewidzieć możliwość zatrzymania kategorii 0 i/lub zatrzymania kategorii 1, i/lub funkcję zatrzymania kategorii 2.

Jeśli stosujemy urządzenie do odłączania zasilania, przy jego działaniu osiągniemy zatrzymanie kategorii 0.

Należy priorytet działania przyznać funkcjom zatrzymania, względem odpowiednich funkcji uruchomienia.

Jeśli stosuje się kilka stacyjek sterowniczych, to polecenie zatrzymania z dowolnej z nich powinno być skuteczne.

W razie potrzeby należy przewidzieć różne udogodnienia do przyłączania urządzeń zabezpieczających i blokad. Jeśli takie urządzenia bądź blokad doprowadzają do zatrzymania maszyny, koniecznym może okazać się zasygnalizowanie tego stanu do części logicznej układu sterowania. Reset funkcji zatrzymania nie może doprowadzać do jakichkolwiek sytuacji zagrożenia.

Czynności awaryjne (zatrzymanie awaryjne, wyłączenie awaryjne) -informacje ogólne

Należy pamiętać, że zatrzymanie i wyłączanie awaryjne są uzupełniającymi środkami ochronnymi. Nie są to podstawowe środki zmniejszenia ryzyka wynikającego z zagrożeń takich, jak na przykład pochwycenie, zaplątanie, porażenie elektryczne czy oparzenie, które może spowodować maszyna.

Obie z podanych poniżej czynności awaryjnych są inicjowane pojedynczym działaniem człowieka. Opisywana będzie tylko część spośród licznych wymagań dotyczących funkcji zatrzymania awaryjnego oraz odłączenia awaryjnego.

W przypadku zatrzymania awaryjnego bądź uruchomienia awaryjnego napęd powinien być aż do zresetowania utrzymywany w stanie, który osiągnął po zrealizowaniu polecenia. Reset polecenia nie powinien bezpośrednio inicjować powtórnego uruchomienia, a jedynie umożliwić dokonanie tego. Dodatkowo dokonanie takiego resetu powinno być możliwe jedynie z tego miejsca, z którego zostało zainicjowane polecenie.

Nim wszystkie polecenia zatrzymania awaryjnego zostaną zresetowane nie powinno być możliwe ponowne uruchomienie maszyny. Analogicznie się ma sytuacja w przypadku polecenia odłączenia awaryjnego.

Zatrzymanie awaryjne

Przy projektowaniu wyposażenia niezbędnego do zatrzymania awaryjnego, wraz z aspektami funkcjonalnymi, należy się posiłkować zasadami zawartymi w ISO 13850. To jakiej kategorii powinno być dane zatrzymanie należy wybrać na podstawie oszacowania ryzyka powodowanego przez maszynę, jednak zatrzymanie awaryjne powinno działać jako zatrzymanie kategorii 0 lub 1.

Oprócz wspomnianych już wyżej wymagań dotyczących zatrzymania, zatrzymanie awaryjne spełniać powinno następujące wymagania:

• Mieć najwyższy priorytet działania wśród wszystkich innych funkcji i działań we wszystkich rodzajach pracy.
• W przypadku kategorii 0 natychmiast odłączyć zasilanie od tych napędów, które mogą powodować stany zagrożenia, zaś w przypadku kategorii zatrzymania 1 tak szybko, jak to tylko możliwe, bez powodowania innych zagrożeń.

Odłączenie awaryjne

Zastosowanie odłączania awaryjnego zaleca się szczególnie wtedy, gdy:

• Istnieje możliwość pojawienia się innych zagrożeń bądź uszkodzeń wywołanych elektrycznością.
• Realizuje się ochronę przed dotykiem bezpośrednim jedynie poprzez umieszczenie elementów takich, jak na przykład: przewody zbiorcze, szyny zbiorcze, zespoły

pierścieni ślizgowych, aparatura sterownicza w obszarach obsługi elektrycznej, poza zasięgiem ręki bądź za pomocą przeszkód.

Odłączenia awaryjnego dokonuje się przy użyciu odpowiednich urządzeń odłączających elektromechanicznych realizujących zatrzymanie kategorii 0 napędów maszyny poprzez odłączenie odpowiedniego źródła zasilania. W sytuacji, w której z uwagi na właściwości maszyny nie jest możliwe zrealizowanie zatrzymania kategorii 0, nieodzowne bywa zmniejszenie zagrożenia np. poprzez dodanie ochrony przed dotykiem bezpośrednim tak, by odłączanie awaryjne nie było już konieczne.

Monitorowanie działań sterowniczych

Z racji, że ruch lub działanie maszyny, a nawet jej poszczególnych części może mieć udział w powstaniu sytuacji zagrożenia, nieodzowne jest ich monitorowanie. Stosuje się do tego różnorodne narzędzia, lecz szczególnie rozpowszechnione są ograniczniki przekroczonej drogi czy nadmiernej prędkości obrotowej silnika, a także mechaniczne wykrywanie przeciążenia lub urządzenia antykolizyjne. Bywa również, iż monitorowanie sprawuje operator. Dotyczy to zwłaszcza maszyn sterowanych ręcznie.

Sterowania podtrzymywaniem ruchu

To szczególny rodzaj sterowania. Powinno ono być ciągle pobudzane przez urządzenia sterujące, aby zapewnić działanie. Można to osiągnąć przykładowo urządzeniem sterującym oburęcznym.

Sterowanie oburęczne

Zdefiniowano trzy rodzaje sterowania oburęcznego. Wybór konkretnego spośród nich powinien wynikać z oceny ryzyka. Powinny one posiadać poniższe właściwości:

Rodzaj I Uważa się je za niezdolne do inicjowania sytuacji zagrożenia, a wymaga się od nich:

• Stosowania dwóch urządzeń sterujących, które należy pobudzać jednocześnie, używając obu rąk.
• Ciągłego pobudzania podczas stanu zagrożenia.
• Jeżeli wciąż istnieje stan zagrożenia, zwolnienie co najmniej jednego z nich powinno przerywać działanie maszyny.

Rodzaj II Oprócz powyższych wymaga się zwolnienia obu urządzeń sterujących przed ponownym uruchomieniem maszyny.

Rodzaj III Wymaga się jednoczesnego pobudzania urządzeń sterujących w określony sposób:

• Konieczne jest pobudzanie urządzeń sterujących naprzemiennie w pewnym określonym czasie. Czas ten nie może przekraczać 0,5 s.
• Jeżeli zaś ów określony czas został przekroczony, należy oba urządzenia sterujące zwolnić, nim możliwe będzie ponowne uruchomienie.

Sterowanie zezwalające

Jest to ręcznie pobudzana blokada funkcji. Aby zainicjować pracę maszyny przez oddzielne urządzenie uruchamiające niezbędne jest pobudzenie sterowania zezwalającego. Jeśli nie jest pobudzone inicjuje ono funkcję zatrzymania oraz uniemożliwia zainicjowanie pracy maszyny.

W czasie projektowania szczególnie istotne jest, by zminimalizować możliwość obejścia sterowania zezwalającego. W tym celu można przykładowo narzucić wymóg wyłączenia tego sterowania, nim będzie możliwe powtórne zainicjowanie pracy maszyny. Istotne jest, by nie było możliwe obejście sterowania zezwalającego przy użyciu prostych środków.

Zespolone sterowniki uruchomienia i zatrzymania

Dopuszcza się stosowanie przycisków oraz podobnych urządzeń sterujących, przy użyciu których można przemiennie włączać i zatrzymywać ruch, jednak jedynie do funkcji, które nie mogą być przyczyną stanu zagrożenia.

Blokady ochronne

Jak we wielu innych przypadkach również i sytuacji użycia blokad ochronnych niedopuszczalne jest, by przywrócenie ich zamknięcia lub reset blokujących osłon i urządzeń ochronnych włączył prace maszyny powodującej zagrożenie.

Przekroczenie zakresu pracy

Jeżeli istnieje szanse, że jeden spośród zakresów pracy (których przykładami niech będą prędkość, ciśnienie czy położenie) może zostać przekroczony, co zaś doprowadzi do sytuacji zagrożenia, nieodzowne jest wprowadzenie środków do wykrywania, kiedy to jeden z tych parametrów zostanie przekroczony, by rozpocząć wtedy właściwe działania sterownicze.

Działanie funkcji pomocniczych

Należy sprawdzać działanie funkcji pomocniczych przy użyciu stosownych do tego zadania urządzeń, przykładowo czujników ciśnienia.

Jeśli brak działania silnika albo urządzenia realizującego funkcję pomocniczą (taką jak smarowanie, chłodzenie czy usuwanie wiórów) może doprowadzić do sytuacji zagrożenia, spowodować uszkodzenie maszyny, bądź zagrozić produkcji w toku, należy przewidzieć odpowiednie do tego blokady.

Polska Norma PN-EN 60204-1 przedstawia najistotniejsze wytyczne odnośnie bezpieczeństwa maszyn. Znacznie bardziej szczegółowe informacje można znaleźć w licznych innych normach i dyrektywach, jednak dział o obwodach i sterowaniu jest na tyle rozbudowany, że w następnym artykule będziemy kontynuowali tą tematykę.

Zachęcamy do zapoznania się z już opublikowanymi artykułami na temat tejże normy:

1. Ryzyko towarzyszące zagrożeniom związanym z wyposażeniem elektrycznym
2. Środowisko rzeczywiste i warunki pracy- wybrane parametry
3. Ochrona wyposażenia- Zabezpieczenie nadprądowe, wybrane zagadnienia
4. Zabezpieczenia silników elektrycznych- wybrane zagadnienia
5. Obwody i funkcje sterowania- wybrane zagadnienia, część 1

Inne artykuły, które mogą Cię zainteresować:

1. Automatyzacja procesu spawania
2. Automatyzacja produkcji
3. Kim jest integrator automatyki przemysłowej?
4. Automatyzacja procesów produkcyjnych
5. Automatyka przemysłowa
6. Projektowanie instalacji elektrycznych – maszyny
7. Prefabrykacja szaf sterowniczych – dlaczego warto stosować standardy?
8. Programowanie PLC
9. Maszyny specjalne
10. Design for Assembly, automatyzacja produkcji