61 848 88 71
info@astat.pl
Wygrodzenie bezpieczeństwa fizycznie oddziela pracowników od ruchomych części maszyn, robotów, transporterów i innych źródeł zagrożenia. Jednocześnie musi umożliwiać kontrolowany dostęp do chronionego obszaru podczas przezbrojeń, regulacji, usuwania zacięć, konserwacji czy napraw.
Doboru zabezpieczenia wejścia nie należy zaczynać od porównywania katalogowych parametrów urządzeń. Punktem wyjścia powinna być analiza konkretnej aplikacji: rodzaju zagrożenia oraz wymaganego poziomu zapewnienia bezpieczeństwa PLr.
Drzwi jako przejście przez fizyczną barierę
Podstawowym zadaniem wygrodzenia jest ograniczenie dostępu do stref niebezpiecznych maszyny lub linii produkcyjnej. Modułowe systemy wygrodzeń składają się między innymi z paneli, słupków, drzwi oraz akcesoriów montażowych. Drzwi umożliwiają przejście przez wygrodzenie, dlatego dostęp do strefy niebezpiecznej powinien być kontrolowany przez urządzenie współpracujące z układem sterowania maszyny.
W zależności od aplikacji zabezpieczenie może:
- wykrywać otwarcie drzwi,
- inicjować bezpieczne zatrzymanie,
- uniemożliwiać rozruch przy otwartym przejściu,
- blokować drzwi podczas trwania zagrożenia,
- przekazywać informację o stanie dostępu,
- umożliwiać kontrolowane wejście do strefy.
Zakres wymaganych funkcji powinien wynikać z oceny ryzyka i sposobu użytkowania linii.
PLr jako wymagany poziom bezpieczeństwa funkcji
PLr (Required Performance Level) oznacza wymagany poziom zapewnienia bezpieczeństwa dla konkretnej funkcji maszyny, określany zgodnie z normą PN-EN ISO 13849-1. Wskazuje, jak niezawodnie powinna działać funkcja bezpieczeństwa, np. zatrzymanie awaryjne, blokada osłony lub zatrzymanie maszyny po przerwaniu kurtyny świetlnej.
Poziom PLr wyznacza się na podstawie oceny ryzyka, uwzględniając:
- S - ciężkość możliwego urazu,
- F - częstotliwość i czas narażenia,
- P - możliwość uniknięcia zagrożenia.
Poziomy oznacza się literami od a do e, gdzie PL a jest poziomem najniższym, a PL e - najwyższym. Jeżeli analiza ryzyka wskazuje PLr d, zaprojektowana funkcja bezpieczeństwa powinna osiągać co najmniej poziom PL d.
PLr nie jest parametrem pojedynczego wyłącznika, czujnika ani urządzenia ryglującego. Odnosi się do całej funkcji bezpieczeństwa. Może ona na przykład polegać na bezpiecznym zatrzymaniu niebezpiecznego ruchu po otwarciu drzwi oraz uniemożliwieniu ponownego uruchomienia maszyny do czasu zamknięcia osłony i wykonania świadomego resetu. W przypadku ryglowania drzwi muszą dodatkowo pozostać zablokowane aż do ustania zagrożenia.
Na osiągnięty poziom bezpieczeństwa wpływa cały tor realizujący funkcję, m.in. urządzenia wejściowe, okablowanie, układ logiczny, przekaźnik lub sterownik bezpieczeństwa, elementy wykonawcze, diagnostyka, architektura układu, sposób resetowania, montaż i walidacja.
Zastosowanie komponentu przeznaczonego do układów o wysokim poziomie PL nie oznacza automatycznie, że taki sam poziom osiągnie kompletna funkcja bezpieczeństwa. Musi ona zostać odpowiednio zaprojektowana, obliczona i zwalidowana jako całość.
Dobór zabezpieczenia należy rozpocząć od analizy zagrożenia
Nie każde przejście w wygrodzeniu wymaga takiego samego zabezpieczenia. Sporadycznie otwierane drzwi serwisowe stawiają inne wymagania niż główne wejście do celi zrobotyzowanej, wykorzystywane wielokrotnie podczas jednej zmiany.
Przed wyborem urządzenia należy określić:
- jakie zagrożenia występują za drzwiami,
- jak długo utrzymuje się niebezpieczny stan po wydaniu polecenia zatrzymania,
- czy człowiek może dotrzeć do źródła zagrożenia przed jego ustaniem,
- jak często przejście będzie używane i przez kogo,
- czy do wnętrza może wejść cała osoba,
- czy istnieje ryzyko pozostania pracownika w wygrodzeniu,
- czy dostęp jest potrzebny wyłącznie podczas postoju, czy również podczas regulacji i diagnostyki,
- jaki poziom PLr został określony dla danej funkcji bezpieczeństwa.
Znaczenie mają również konstrukcja drzwi, warunki środowiskowe, drgania, pył, wilgoć i organizacja pracy. Dopiero na tej podstawie można zdecydować, czy wystarczy monitorowanie pozycji drzwi, czy konieczne jest ich ryglowanie.
Kiedy wystarczy monitorowanie pozycji drzwi?
Monitorowanie pozycji drzwi polega na sprawdzaniu, czy przejście pozostaje zamknięte. Po jego otwarciu wyłącznik lub czujnik przekazuje sygnał do układu bezpieczeństwa, który zatrzymuje funkcję niebezpieczną i uniemożliwia jej ponowne uruchomienie.
Takie rozwiązanie można zastosować, gdy:
- zagrożenie zanika odpowiednio szybko,
- czas zatrzymania maszyny jest krótki,
- odległość między drzwiami a źródłem zagrożenia jest wystarczająca,
- pracownik nie może dotrzeć do niebezpiecznego elementu przed jego zatrzymaniem,
- ocena ryzyka nie wskazuje potrzeby fizycznego zablokowania przejścia.
Do monitorowania dostępu mogą służyć między innymi bezkontaktowe wyłączniki bezpieczeństwa. Technologia bezkontaktowa sprawdza się szczególnie przy częstym otwieraniu drzwi, niewielkich przesunięciach skrzydła lub drganiach konstrukcji. Brak bezpośredniego kontaktu mechanicznego ogranicza zużycie elementów, ale nadal wymaga zachowania właściwego położenia czujnika i aktywatora.
W aplikacjach, w których istnieje ryzyko celowego obchodzenia zabezpieczenia, istotny jest również sposób kodowania aktywatora. Urządzenia rozpoznające przypisany aktywator mogą ograniczyć możliwość manipulacji układem.
Kiedy potrzebne jest ryglowanie dostępu?
Samo wykrycie otwarcia drzwi nie zawsze zapewnia wystarczającą ochronę. Po wysłaniu sygnału zatrzymania maszyna może przez pewien czas nadal stwarzać zagrożenie.
Dotyczy to między innymi aplikacji, w których występują:
- elementy obracające się z dużą bezwładnością,
- ruchy robotów przemysłowych,
- tarcze, koła pasowe i wrzeciona,
- elementy znajdujące się pod ciśnieniem,
- wysoka temperatura,
- energia zgromadzona w układzie,
- procesy technologiczne, których nie można bezpiecznie przerwać w dowolnym momencie.
W takich warunkach pracownik mógłby otworzyć drzwi i wejść do strefy, zanim zagrożenie całkowicie ustanie. Należy wtedy zastosować urządzenie ryglujące, które utrzymuje przejście w pozycji zamkniętej do chwili potwierdzenia, że dostęp jest bezpieczny.
Najważniejszą różnicę można ująć następująco:
Monitorowanie sprawdza, czy drzwi są zamknięte. Ryglowanie dodatkowo uniemożliwia ich otwarcie podczas trwania zagrożenia.
Urządzenia ryglujące współpracują z układem sterowania maszyny i zwalniają dostęp dopiero po spełnieniu określonych warunków (np.: po zatrzymaniu niebezpiecznego ruchu, spadku ciśnienia lub obniżeniu temperatury). Mogą być stosowane zarówno przy drzwiach uchylnych, jak i przesuwnych.
Czas zatrzymania maszyny jako podstawowe kryterium
Jednym z najważniejszych kryteriów doboru zabezpieczenia jest relacja pomiędzy czasem zatrzymania maszyny a czasem potrzebnym człowiekowi na dotarcie do źródła zagrożenia.
Jeżeli po otwarciu drzwi niebezpieczny ruch ustaje, zanim pracownik znajdzie się w jego zasięgu, monitorowanie pozycji może być wystarczające. Jeżeli natomiast człowiek może wejść do strefy szybciej, niż maszyna osiągnie bezpieczny stan, drzwi powinny pozostać zaryglowane.
Analiza nie może opierać się wyłącznie na deklarowanym czasie zatrzymania napędu. Należy uwzględnić rzeczywiste zachowanie całego układu, w tym:
- czas przetwarzania sygnału przez urządzenie,
- czas reakcji sterownika bezpieczeństwa,
- czas reakcji styczników, falowników i napędów,
- drogę i czas wybiegu,
- wpływ prędkości i obciążenia,
- możliwe pogorszenie parametrów w trakcie eksploatacji.
Rzeczywisty czas zatrzymania powinien zostać zmierzony i potwierdzony podczas walidacji funkcji bezpieczeństwa. W maszynach, których zachowanie zależy od obciążenia, zużycia lub parametrów procesu, niezbędne może być również okresowe powtarzanie pomiarów.
Częstotliwość dostępu wpływa na dobór rozwiązania
Zabezpieczenie powinno być nie tylko bezpieczne, ale również dostosowane do rzeczywistego sposobu użytkowania linii.
Przy sporadycznie otwieranych drzwiach serwisowych znaczenie mają przede wszystkim trwałość, odporność na warunki przemysłowe oraz możliwość zastosowania blokady osobistej.
W przypadku przejść używanych wielokrotnie podczas jednej zmiany istotne są również:
- ergonomia obsługi,
- czas zwolnienia i ponownego zaryglowania,
- czytelna sygnalizacja,
- odporność na częste cykle pracy,
- tolerancja na niewielkie przesunięcia drzwi,
- łatwa diagnostyka,
- możliwość kontrolowanego zatrzymania procesu.
Urządzenie utrudniające codzienną pracę może powodować częste postoje i zwiększać presję na obchodzenie zabezpieczeń. Dlatego rozwiązanie powinno uwzględniać zarówno poziom ryzyka, jak i rzeczywisty przebieg czynności produkcyjnych oraz serwisowych.
Rodzaj drzwi i sposób montażu
Zabezpieczenie należy dopasować do konstrukcji przejścia.
Przy drzwiach uchylnych istotne są kierunek otwierania, położenie zawiasów, masa skrzydła i możliwość jego opadania. W drzwiach przesuwnych należy uwzględnić prowadzenie, luzy oraz zmiany położenia powstające podczas eksploatacji. Konstrukcje składane, podnoszone i nietypowe mogą wymagać indywidualnych uchwytów lub płyt montażowych.
Wyłącznik ani rygiel nie powinny pełnić funkcji mechanicznego ogranicznika drzwi. Siły powstające podczas zamykania powinny być przejmowane przez konstrukcję skrzydła, odboje i elementy prowadzące.
Funkcje dodatkowe wspierające kontrolowany dostęp
W bardziej rozbudowanych liniach zabezpieczenie wejścia może współpracować z dodatkowymi funkcjami.
Przycisk żądania wejścia, czyli request to enter, pozwala operatorowi zgłosić zamiar otwarcia drzwi. Układ może wtedy dokończyć bieżący etap procesu, zatrzymać maszynę w kontrolowany sposób, poczekać na ustanie zagrożenia i dopiero wtedy zwolnić rygiel. Ogranicza to gwałtowne przerwanie procesu, błędy technologiczne i straty materiałowe.
Reset funkcji bezpieczeństwa powinien być świadomy i wykonywany po sprawdzeniu chronionej strefy. Samo zamknięcie drzwi nie powinno powodować automatycznego uruchomienia maszyny. Przycisk resetu należy umieścić w miejscu umożliwiającym upewnienie się, że nikt nie pozostał wewnątrz.
Lampki i podświetlane przyciski mogą informować między innymi o trwającym zatrzymywaniu, stanie zaryglowania, przyjęciu żądania wejścia, zezwoleniu na dostęp lub błędzie urządzenia.
Jeżeli człowiek może wejść do wygrodzenia całym ciałem, trzeba również przeanalizować ryzyko uwięzienia i zapewnić możliwość zwolnienia rygla od strony strefy niebezpiecznej.
Zabezpieczenie dostępu a LOTO
Monitorowanie lub ryglowanie drzwi kontroluje dostęp przede wszystkim podczas normalnej eksploatacji maszyny. Nie zastępuje jednak procedury bezpiecznego odłączania energii podczas konserwacji i napraw.
W przypadku prac wymagających wejścia do strefy i ingerencji w niebezpieczne elementy konieczne może być zastosowanie procedury Lockout/Tagout (LOTO). Polega ona na odłączeniu, zablokowaniu i oznaczeniu źródeł energii w taki sposób, aby maszyna nie mogła zostać przypadkowo uruchomiona.
Zabezpieczenie dostępu i LOTO pełnią więc różne, uzupełniające się funkcje.
Kompleksowy dobór rozwiązania z ASTAT
Dobór zabezpieczenia dostępu nie powinien sprowadzać się wyłącznie do wyboru urządzenia o odpowiedniej sile ryglowania czy wymaganej liczbie wyjść. Kluczowe jest stworzenie spójnego systemu, dopasowanego do konkretnej aplikacji, konstrukcji maszyny oraz rzeczywistych zagrożeń występujących w zakładzie.
ASTAT oferuje rozwiązania z zakresu bezpieczeństwa maszyn, obejmujące systemy wygrodzeń SATECH, Lockout Tagout, bezkontaktowe wyłączniki bezpieczeństwa, urządzenia ryglujące oraz systemy klamkowe marek Schmersal i Euchner. Wsparcie może również obejmować przygotowanie odpowiednich płyt montażowych.
Uwzględnienie wymagań urządzeń już na etapie projektowania wygrodzenia ogranicza ryzyko niedopasowania komponentów i pozwala dostosować rozwiązanie do rodzaju zagrożenia, czasu zatrzymania maszyny, częstotliwości dostępu, konstrukcji drzwi, sposobu pracy personelu oraz wymaganego poziomu PLr.
Potrzebujesz dobrać zabezpieczenie dostępu do konkretnej maszyny lub linii produkcyjnej?
Skontaktuj się z ekspertami ASTAT i stwórzmy rozwiązanie dopasowane do Twojej aplikacji.