Zapobieganie niespodziewanemu włączeniu maszyny

W dobie automatyzacji zapobieganie niespodziewanemu włączeniu maszyny stało się trudniejsze niż było. Dzięki normie PN-EN 1037, stworzonej wg wymagań stawianych przez dyrektywę maszynową 2006/42/WE, wiemy jak należy projektować maszyny, aby do takich zdarzeń dochodziło jak najrzadziej, a najlepiej w ogóle.

Maszyna działająca, zatrzymana, a może pozostająca w spoczynku?

Przed okresem automatyzacji określanie stanu ruchu w jakim dana maszyna się znajduje było proste: „uruchomiona” lub „zatrzymana”. Wraz z rozwojem rozwiązań z zakresu automatyki w przemyśle doszły kolejne stany, takie jak: „włączona, będąca w ruchu”, „włączona, w stanie spoczynku”, „wyłączona, zatrzymana” i „wyłączona, odpięta od zasilania”. Znacząco skomplikowało to działania mające na celu zapobieganie niespodziewanemu włączeniu maszyny.

 „Wczoraj …”

W przeszłości należało zapewnić maszynie odłączenie od zasilania i systemy rozpraszania, bądź pochłaniania energii, i to wystarczyło aby wszelkie pracy przy wyłączonym urządzeniu były bezpieczne. Nie oznacza to jednak, że nie zdarzały się wypadki.

„… i dziś”

Aktualnie do rozwiązań z przeszłości doszły automatyczne systemy sterujące przy pomocy PLC, które dołożyły dwa możliwe stany maszyny. W związku z tym należy zwracać szczególną uwagę na zabezpieczenia przed niespodziewanym włączeniem maszyny zwłaszcza przed przystąpieniem do prac diagnostycznych i korygujących. Są to właśnie  tego typu działania przy których najczęściej dochodzi do wypadków spowodowanych niecelowym uruchomieniem maszyny.

Rodzaje zagrożeń

Wszystkie możliwe powody niespodziewanego włączenia maszyny trzeba na etapie konstruowania uwzględnić, tak aby stworzyć możliwie jak najbezpieczniejszą maszynę. Pozostałe możliwe przyczyny, należy umieścić w analizie i ocenie ryzyka (Analiza i ocena ryzyka w projektowaniu) w dokumentacji techniczno-ruchowej. Możliwe zagrożenia to:

– zagrożenia wynikająca z nieoczekiwanego uruchomienia się napędu mechanicznego, pneumatycznego bądź hydraulicznego,

– zagrożenia wynikające z czynników zewnętrznych takich jak: wiatr, samozapłon, grawitacja,

– zagrożenia wynikające z kumulacji energii mechanicznej np.: w sprężynie, naprężeń materiałowych,

– zagrożenia wynikające z kumulacji energii elektrycznej np. w kondensatorze czy energii magnetycznej w cewce.

Odłączanie i pochłanianie lub rozpraszanie energii

Według normy PN-EN 1037 maszyny powinno  wyposażać się w urządzenia do odłączania od źródeł energii spełniające następujące wymagania:

– muszą zapewnić niezawodne odłączenie (odizolowanie w przypadkach zasilania elektrycznych, oddzielenie w przypadkach mechanicznych)

– być niezawodne mechaniczne pomiędzy elementem sterowniczym i elementami odłączającymi

– dostarczać wyraźną i jednoznaczną identyfikację stanu urządzenia do odłączenia. Ma on być zależny od każdego położenia elementu sterowniczego (przycisku, pokrętła, itp.), np. w postaci sygnalizacji świetlnej.

Po każdym wyłączeniu powinien się uruchamiać system rozpraszania, pochłaniania energii. Dokumentacja techniczno-ruchowa powinna zawierać opis wszelkich koniecznych zdarzeń, przed którymi nie powinno się wchodzić na maszynę, lub rozpoczynać prac diagnostycznych, korygujących, serwisowych itp. W skrócie odłączenie powinno powodować bezpiecznie pochłanianie lub rozpraszanie energii.

W przypadku gdy włączenie takiej maszyny jest niebezpieczne, urządzenia włączające powinny znajdować się zamknięciu!

Sprawdzanie skuteczności systemów rozpraszania lub pochłaniania energii

Maszyny powinno się projektować tak, aby skuteczność systemów rozpraszania lub pochłaniania energii była osiągalna w prosty sposób. Metodę oraz oprzyrządowanie dobiera się tak, aby w żadnym stopniu nie zmniejszyła się skuteczność działania opisywanych systemów. Procedura pomiarowa jest dokładnie opisana w dokumentacji techniczno-ruchowej maszyny.

Środki zapobiegawcze inne niż odłączanie czy rozpraszanie energii

By zapobiec niespodziewanemu włączeniu maszyny można zastosować inne sposoby niż odłączenie czy rozproszenie energii:

1. Można przyjąć strategię podczas projektowania
2. Ręczne pokrętła, przyciski
3. Zapobiegania wywoływaniu przypadkowych sygnałów start

1. Strategia projektowania

Może być podzielona na trzy różne kategorię działań:

– konstruowanie części składowych w takich sposób, aby były one przeznaczone do przeciwdziałaniu przypadkowym wywołaniu uruchomienia, uzyskania sygnału start pod wpływem czynników zewnętrznych lub wewnętrznych.

– środki służące konfiguracji struktury systemu, przeznaczone do zapobiegania załączeniu sygnału start, powodującego uruchomienie maszyny.

–  środki przeznaczone do automatycznego zatrzymania części stwarzającej zagrożenie, zanim powstanie sytuacja zagrożenia wynikająca z niespodziewanego wyładowania energii przez tę część.

Warto pamiętać, że w większości przypadków odpowiednio dobrane środki będą kombinacją środków opisywanych w tym artykule.

2. Fizyczne przełączniki

Przyciski, pokrętła powinny być tak usytuowane, by nie można było przypadkiem uruchomić maszyny. Co więcej miejsce ich montażu powinno chronić je przed czynnikami zewnętrznymi, dobrze zabezpieczone przed niepożądanymi osobami. Dodatkowo powinny być prawidłowo oznaczone piktogramami oraz w odpowiednich kolorach.

W sytuacji, gdy dane mogą doprowadzić do niechcianego załączenia maszyny prawdopodobieństwo takiego zdarzenia powinno być określone w ocenie ryzyka jako niskie wg EN 1050.

Styczniki czy zawory powinny być tak dobrane, stosowane, żeby nie mogły zmieniać swego stanu z „Off” na „On” i odwrotnie z powodu oddziaływań zewnętrznych np. drgania, udary, wiatr, zakłócenia zasilania lub napięcia. Oprócz tego jeśli uruchomienie maszyny jest niebezpieczne dla otoczenia, wszystkie przełączniki powinny znajdować się w zamkniętych przestrzeniach, tak aby nikt niepożądany, nieupoważniony do uruchomienia maszyny tego nie zrobił.

3. Zapobiegania wywoływaniu przypadkowych sygnałów start

Są to:

-ryglowane lub przełączane kluczem urządzenia sterujące zatrzymywaniem, które podtrzymuje sygnał trwałego zatrzymania aż do chwili ręcznego przesterowania tego urządzenia,

-zamykany na klucz przełącznik wybierakowy z pewnym i jednoznacznym wskazywaniem położenia stosowanego do utrzymania sygnału trwałego zatrzymania aż do chwili jego ręcznego przesterowania,

-zamykana na klucz, ryglowana pokrywa, która, gdy jest zaryglowania wymusza na ręcznym elemencie sterowniczym stan zatrzymania WYŁ/STOP.

– osłony ruchomej, która od samego początku jej otwarcia wymusza na ręcznym elemencie sterowniczym stan zatrzymania WYŁ/STOP.

Kryteria zastosowania środków zapobiegających niespodziewanemu włączeniu

Podczas projektowania urządzeń powinno się stosować dwa kryteria obejmujące zapobieganie niespodziewanym uruchomieniom:

– niedwuznaczność, to znaczy, wyraźne i jednoznaczne wskazywanie, kiedy urządzenie jest w stanie WYŁ/STOP

– niezawodność, dotycząca również zdolności urządzenia sterującego zatrzymywaniem do pozostawania w stanie WYŁ/STOP.

zobacz także: Automatyka przemysłowa, Przemysł 4.0, Programowanie PLC, Automatyzacja produkcji, Dyrektywa Maszynowa – obowiązki producenta, odpowiedzialność pracodawcy, Przenośniki taśmowe, Linia produkcyjna, Roboty przemysłowe, Instalacje przemysłowe, Biuro konstrukcyjne.