Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Kurtyny bezpieczeństwa – zaawansowane funkcje


Bariery bezpieczeństwa możemy znaleźć wszędzie tam, gdzie występuje ryzyko zagrożenia zdrowia lub życia człowieka. Ostrza piły obracające się z dużą prędkością, gilotyny, prasy czy pompy. Każda z tych maszyn może poważnie zranić, a nawet pozbawić życia operatora. Aby chronić ludzi przed zagrożeniami, które na nich czyhają podczas codziennej pracy, stosujemy właśnie między innymi kurtyny bezpieczeństwa. Ich zadanie jest bardzo proste – po wykryciu zagrożenia kurtyna musi zareagować natychmiastowo, wyłączając maszynę całkowicie bądź redukując jej prędkość do bezpiecznego poziomu. W tym artykule postaram się wyjaśnić sposób działania barier bezpieczeństwa oraz przedstawię kilka zaawansowanych funkcji, które oferują nam najnowsze spośród nich.

 

Dzisiejszy artykuł powstał dzięki uprzejmości firmy Panasonic Industry. Zapraszamy do zapoznania się z ich ofertą, w tym z barierami optycznymi. https://www.panasonic-electric-works.com/pl/

Jak ocenić bezpieczeństwo?

Pytanie, które zadałem w nagłówku, nie jest przypadkowe. Wszędzie tam, gdzie znajdują się maszyny niebezpieczne, musimy zadbać o bezpieczeństwo każdego, kto może znaleźć się w ich pobliżu. Potrzebna była jednolita miara bezpieczeństwa, która pozwoliłaby ustandaryzować wymagania, jakie musi spełnić maszyna, by mogła być dopuszczona do użytku. Z tej potrzeby zrodził się SIL, czyli uniwersalna, standaryzowana miara bezpieczeństwa, którą możemy zastosować do urządzeń elektrycznych, mechanicznych, elektronicznych, czy także, co ciekawe, oprogramowania.

SIL (ang. Safety Integrity Level) możemy tłumaczyć jako poziom nienaruszalności bezpieczeństwa. Poziom SIL określany jest jako liczba kolejnych, poprawnych zadziałań danego urządzenia, aż do wystąpienia pierwszej usterki lub błędu. SIL możemy zdefiniować czterema wartościami. Im wyższa wartość nienaruszalności, tym większa niezawodność naszego urządzenia. Wartości tych poziomów zależne są także od rodzaju pracy maszyny, czy jest to praca ciągła, czy przerywana. Dla pracy ciągłej te warunki są oczywiście wyższe i bardziej surowe.

Elementowi osiągającemu poziom SIL 4 przypisuje się prawdopodobieństwo uszkodzenia z przedziału od 10-5 do 10-4 wystąpień na godzinę. Najniższy poziom nienaruszalności bezpieczeństwa, czyli SIL 1 dopuszcza prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzenia od 10-2 do 10-1 razy na godzinę. Powyższe liczby i zagadnienia mogą się wydawać dość zagmatwane. Spróbuję jednak wyjaśnić je na przykładzie zwykłego przycisku.

Załóżmy, że mamy przycisk z poziomem nienaruszalności bezpieczeństwa SIL 1. Wciskamy go cały czas przez godzinę. Na 100 wciśnięć, jedno wciśnięcie przycisku nie zadziała i nie wywoła akcji przypisanej temu przyciskowi. Analogicznie jest z wyższymi poziomami SIL, tylko tam mamy większą liczbę powtórzeń. Myślę, że ten prosty przykład pomoże zrozumieć Ci, na jakiej zasadzie przydzielane są poziomy SIL.

Ocena ryzyka

Projektując maszynę, musimy przejść przez kilka etapów. Najpierw określamy, jakie są wymagane właściwości dla funkcji bezpieczeństwa. Przykładowo, po otwarciu osłony chcemy, aby wszystkie napędy się zatrzymały i nie może być możliwości, aby maszyna mogła być ponownie uruchomiona bez uprzedniego zamknięcia osłony. Drugi punkt to określenie żądanego poziomu niezawodności, który został sklasyfikowany według pięciu poziomów, znanych jako poziomy bezpieczeństwa. Najniższy poziom ryzyka został oznaczony jako PL a, natomiast najwyższy poziom ryzyka to PL e. Wartość poziomu niezawodności określa zdolność elementów systemu bezpieczeństwa do wykonywania funkcji bezpieczeństwa, przy odgórnie założonych warunkach.  Im większy wkład funkcji bezpieczeństwa w zmniejszenie ryzyka wystąpienia sytuacji niebezpiecznej, tym dalsza litera alfabetu. Czyli w przypadku „e” wkład jest oczywiście najwyższy.

Ocena ryzyka to najważniejszy element projektu maszyny i robi się ją podczas projektowania aplikacji. Polega na wyznaczeniu dla całego systemu zbiorczego Poziomu Zapewnienia Bezpieczeństwa PLr (ang. required PL) przy użyciu specjalnego oprogramowania. Szacowanie ryzyka odbywa się m.in. poprzez analizę poniższego grafu.

Podążając zgodnie z grafem, oceniamy ryzyko pod kątem trzech kategorii:

1. Stopień odniesionych obrażeń (S)

  • S1 – Lekkie (zazwyczaj krótkotrwałe) obrażenia.
  • S2 – Poważne (zazwyczaj trwałe) obrażenia, w tym śmierć.

2. Częstotliwość/okres narażenia na niebezpieczeństwo (F)

  • F1 – Od rzadkiego do częstego i/lub krótkiego czasu narażenia na niebezpieczeństwo
  • F2 – Od częstego do ciągłego i/lub długiego czasu narażenia na niebezpieczeństwo

3. Możliwość uniknięcia zagrożenia lub ograniczone obrażenia (P)

  • P1 – Uniknięcie zagrożenia możliwe w określonych warunkach
  • P2 – Uniknięcie zagrożenia w zasadzie niemożliwe.

Później można przejść do zaprojektowania systemu bezpieczeństwa oraz wyznaczenia osiągniętego stopnia niezawodności (musi być równy lub większy od wymaganego) za pomocą specjalnego oprogramowania narzędziowego. Na koniec zostaje weryfikacja i walidacja.

Słów kilka o kurtynach bezpieczeństwa

Wyjaśniłem już, w jaki sposób oceniamy ryzyko podczas projektowania aplikacji oraz jak możemy zadbać o bezpieczeństwo całego systemu sterowania. Teraz nadeszła wreszcie pora na przedstawienie głównego bohatera tego artykułu, czyli kurtyny bezpieczeństwa. Opowiem o tym, jak działa, jakie rodzaje kurtyn możemy spotkać, przedstawię kilka najważniejszych funkcji najnowszych kurtyn bezpieczeństwa, a na sam koniec opowiem, w jakich aplikacjach znajdują zastosowanie. Zaczynamy od wyjaśnienia zasady ich działania.

Tak jak wiele obecnych urządzeń, tak i kurtyny bezpieczeństwa działają na zasadzie relacji nadajnik-odbiornik. Nadajnik zbudowany jest z serii diod nadawczych, które po przejściu przez układ optyczny generują pojedyncze równoległe wiązki światła. Analogicznie, odbiornik zbudowany jest z takiej samej ilości diod odbiorczych oraz układów optycznych. Możemy to streścić do prostego zdania, jednej diodzie nadawczej odpowiada jedna dioda odbiorcza. Pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem tworzy się przestrzeń, która jest wypełniona wiązkami światła. Pojawienie się nieprzezroczystego elementu jak np. ręki człowieka, spowoduje „przerwanie” wiązki. Sygnał z diody nadawczej nie dociera do diody odbiorczej, co powoduje wywołanie alarmu i może skutkować np. zatrzymaniem pracy maszyny.

Wspomnę jeszcze o świetle generowanym przez kurtyny. Bariery działają w widmie podczerwonym, także nie jesteśmy w stanie dostrzec pojedynczych wiązek. I to tyle. Zasada działania świetlnych kurtyn optycznych jest naprawdę prosta. A już jej zastosowanie i użycie w procesie technologicznym zależy od możliwości danej kurtyny i wyobraźni twórcy danej aplikacji.

Kilka przykładowych funkcji

Jak wspomniałem wyżej, obecne kurtyny bezpieczeństwa mogą być zaimplementowane w wielu procesach technologicznych. Przedstawię teraz i opiszę kilka najważniejszych funkcji kurtyn.

Wygaszanie statyczne

Zagadnienia najlepiej jest wytłumaczyć na praktycznym przykładzie. Załóżmy, że pomiędzy naszą kurtyną bezpieczeństwa znajduje się podajnik taśmowy. Każdy element, który aktualnie będzie przesuwał się po podajniku i znajdzie się w obszarze działania kurtyny, „przetnie” wiązki światła i wywoła alarm. Aby uniknąć ciągłego wywoływania alarmu, przez znajdujący się przedmiot możemy „wygasić” kilka wiązek. Takie wygaszenie nosi właśnie nazwę wygaszenia statycznego. Zastosowanie tej funkcji spowoduje, że następnym razem, gdy przedmiot, który przemieszcza się po podajniku, przetnie konkretne, wybrane „wiązki” światła, nie wywoła alarmu.

Jak użyć takiej funkcji? Pozwolę sobie pokazać zastosowanie tej funkcji na kurtynie bezpieczeństwa SF4D firmy Panasonic. Do programowania kurtyny używamy programu Configurator Light Curtain. Uruchamiamy program, wybieramy serię kurtyny, jej rozdzielczość, następnie używany przewód i w zakładce Ustawienia funkcji wybieramy Wygaszanie. Widzimy teraz w czasie rzeczywistym podgląd naszej kurtyny, możemy przetestować jej działanie i ręcznie przysłonić kilka z wiązek. Aby zaprogramować wygaszanie statyczne, należy nacisnąć przycisk Uczenie się. Jeżeli pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem kurtyny znajduje się już przedmiot, program automatycznie zaznaczy, które wiązki należy wygasić. Oczywiście możesz ręcznie wybrać, które wiązki chcesz wygasić. I to tyle, teraz program należy wgrać do kurtyny, zresetować jej zasilanie. Bariera została zaprogramowana w trybie wygaszania statycznego.

Wygaszanie dynamiczne

W wielu aplikacjach istnieje konieczność pozostawienia obiektu w strefie wykrywania. Obiekt znajdujący się w strefie działania będzie „przerywał” wiązki światła, co spowoduje wywołanie alarmu. Aby tego uniknąć, możemy użyć wygaszenia dynamicznego. Po zaprogramowaniu tej funkcji obiekt będzie mógł „przerywać” wiązki świetlne bez wywoływania alarmu. Sami możemy wybrać zakres działania tej funkcji oraz ile wiązek maksymalnie może zostać przerwanych. Przykład? Załóżmy, że zaprogramowaliśmy maksymalną liczbę wiązek na 2. Jeżeli w strefie wykrywania znajdzie się obiekt, którego rozmiar przysłoni dwie wiązki światła, alarm nie zostanie wywołany. Lecz jeśli obiekt będzie już większy i przysłoni 3 lub więcej wiązek alarm zostanie wywołany.

Jak zaprogramować tę funkcję? Ponownie posłużę się przykładem kurtyn z serii SF4D. Wracamy ponownie do programu Configurator Light Curtain. Podążamy tą samą ścieżką, którą opisałem powyżej i tym razem przechodzimy do pola opisanego Oś wiązki wygaszania dynamicznego. Wybieramy zakres, w którym chcemy, by działała nasza funkcja, następnie należy jeszcze wybrać maksymalną liczbę wiązek, które mogą być przysłonięte bez wywoływania alarmu. I tyle z naszego programowania, wgrywamy przygotowany program do kurtyny, resetujemy ją i wszystko gotowe.

Poniżej znajdziecie film, który dokładnie opisuje i przeprowadzi was krok po kroku przez programowanie dwóch wyżej opisanych funkcji. Serdecznie zapraszam do zapoznania się z jego treścią.

Przykłady zastosowania

Teoria teorią, jednak warto teraz wspomnieć o praktycznych zastosowaniach kurtyn bezpieczeństwa. Głównym zadaniem kurtyn jest ochrona zdrowia i życia człowieka. Kurtyny znajdą zatem zastosowanie wszędzie tam, gdzie operator musi pracować z niebezpiecznymi urządzeniami lub elementami ruchomymi tj. prasy, giętarki lub gilotyny. Kurtyny znajdą także zastosowanie w sytuacjach, gdy operator musi wyjąć gotowy obiekt z maszyny, włożyć nowe surowce, albo zmienić narzędzia.

Zastosowanie kurtyny o różnej rozdzielczości pozwala na ochronę różnych części ciała operatora. Czym jednak jest rozdzielczość kurtyny bezpieczeństwa? Mówiąc najprościej jak się da, rozdzielczością kurtyny nazywamy wielkość (średnicę) obiektu, który na pewno zostanie wykryty. Przykładowo, chcąc wykryć palec, należy zastosować urządzenie o rozdzielczości 14 mm. Kurtyny o większej rozdzielczości posłużą do wykrycia dłoni lub stóp.

Podsumowanie

Optyczne kurtyny bezpieczeństwa są obecnie jednym z najczęściej i najchętniej stosowanych technicznych środków ochrony pracowników w zakładach przemysłowych. Warto przy tym jednak pamiętać, że aby kurtyny spełniały swoje zadanie i skutecznie chroniły operatorów, przed montażem należy przeprowadzić dokładną analizę ryzyka. Przede wszystkim należy wziąć pod uwagę najważniejsze normy. Zazwyczaj są to EN 61496, ISO 13849-1 czy ISO 13855. Pomimo wielu zalet kurtyn, zawsze musimy pamiętać, że zastosowanie tych urządzeń jest skuteczne tylko wówczas, gdy możemy niezwłocznie zatrzymać niebezpieczny ruch maszyny oraz zagwarantować, że dostęp do niebezpiecznego obszaru, będzie dostępny dopiero po zatrzymaniu ruchu.

Jeżeli zaciekawił was ten temat, macie więcej pytań, bądź jesteście zainteresowani kurtynami bezpieczeństwa oferowanymi przez Panasonic, serdecznie zapraszam do kontaktu z działem wsparcia technicznego.



15 września 2021 / Kategoria: ,
  • Autor: Tomasz Kosz • iAutomatyka.pl
  • Świeżo upieczony inżynier automatyki i robotyki. Lekkie pióro i zdolność łatwego przekazywania wiedzy technicznej to dwie cechy, które pozwalają mi współtworzyć projekt iAutomatyka. Pełnię rolę redaktora naczelnego portalu, lecz nie wzbraniam się przed tworzeniem artykułów i scenariuszy.
  • Profil Autora

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.



.

NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

>KLIKNIJ<

Przyspiesz proces kompletacji zamówień! – studium przypadku ELESA+GANTER

Przyspiesz proces kompletacji zamówień! – studium przypadku ELESA+GANTER

>KLIKNIJ<

Do czego mogą służyć skrypty w panelu operatorskim?

Do czego mogą służyć skrypty w panelu operatorskim?

>KLIKNIJ<

To już ostatnie dni konkursu z programem Simultus! Nie zwlekaj!

To już ostatnie dni konkursu z programem Simultus! Nie zwlekaj!

>KLIKNIJ<

Obniż swoje rachunki za ogrzewanie za pomocą tego małego termostatu!

Obniż swoje rachunki za ogrzewanie za pomocą tego małego termostatu!

>KLIKNIJ<

Efektywniejsze maszyny pakujące dzięki Trio Motion Technology

Efektywniejsze maszyny pakujące dzięki Trio Motion Technology

>KLIKNIJ<

SLG-2 czyli kompaktowa kurtyna optyczna mogąca wykryć obiekty o grubości 1 mm !!

SLG-2 czyli kompaktowa kurtyna optyczna mogąca wykryć obiekty o grubości 1 mm !!

>KLIKNIJ<

WAGO IO SYSTEM – Komunikacja z urządzeniem IO-Link za pomocą modułu master IO-Link 750-657

WAGO IO SYSTEM – Komunikacja z urządzeniem IO-Link za pomocą modułu master IO-Link 750-657

>KLIKNIJ<

Perspektywy rozwoju rynku robotów współpracujących

Perspektywy rozwoju rynku robotów współpracujących

>KLIKNIJ<

Piec obrotowy z systemem automatyzacji firmy akYtec

Piec obrotowy z systemem automatyzacji firmy akYtec

>KLIKNIJ<

Od prostych do kompleksowych rozwiązań

Od prostych do kompleksowych rozwiązań

>KLIKNIJ<

Zobacz Przemysł 4.0 w praktyce! – Wywiad z Tomaszem Dawid z firmy Balluff

Zobacz Przemysł 4.0 w praktyce! – Wywiad z Tomaszem Dawid z firmy Balluff

>KLIKNIJ<

Relacja z 8. Konferencji VIX Automation

Relacja z 8. Konferencji VIX Automation

>KLIKNIJ<

WAGO I/O SYSTEM FIELD

WAGO I/O SYSTEM FIELD

>KLIKNIJ<

Efektywność na całej linii

Efektywność na całej linii

>KLIKNIJ<

MY AUTOMATYCY MAMY CIĄGŁE WYZWANIA! – VIII Edycja Technology Days 2021

MY AUTOMATYCY MAMY CIĄGŁE WYZWANIA! – VIII Edycja Technology Days 2021

>KLIKNIJ<

W pełni funkcjonalne zarządzalne switche Ethernet RocketLinx® dołączają do oferty produktów komunikacji przemysłowej

W pełni funkcjonalne zarządzalne switche Ethernet RocketLinx® dołączają do oferty produktów komunikacji przemysłowej

>KLIKNIJ<

Koncepcja inteligentnego kurnika z urządzeniami firmy akYtec GmbH

Koncepcja inteligentnego kurnika z urządzeniami firmy akYtec GmbH

>KLIKNIJ<

Tacy jesteśmy w B&R!

Tacy jesteśmy w B&R!

>KLIKNIJ<

5 najciekawszych nowości w EPLAN 2022 według działu technicznego!

5 najciekawszych nowości w EPLAN 2022 według działu technicznego!

>KLIKNIJ<

Uniwersalna Stacja Paletyzacji USP-U z cobotem

Uniwersalna Stacja Paletyzacji USP-U z cobotem

Reklama



MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ




KATEGORIE ARTYKUŁÓW
POLECANE ARTYKUŁY
Wydarzenia